空氣源熱泵熱水器控制器設(shè)計(jì)

PAGEPAGE1空氣源熱泵熱水水器控制器設(shè)設(shè)計(jì)空氣源熱泵熱水水器控制器設(shè)設(shè)計(jì)摘要本文介紹了了一種基于單單片機(jī)的空氣氣源熱泵熱水水器控制器。該該控制器以智智能化簡(jiǎn)單操操作來(lái)達(dá)到空空氣源熱泵熱熱水器的精確確控制。論文文概述了熱泵泵技術(shù)、空氣氣源熱泵技術(shù)術(shù)歷史和技術(shù)術(shù)優(yōu)勢(shì)。并且且在介紹空氣氣源熱泵熱水水器工作原理理以及蒸汽壓壓縮式制冷循循環(huán)原理的基基礎(chǔ)上，提出出了控制器設(shè)設(shè)計(jì)總體方案案。在軟件設(shè)設(shè)計(jì)方面，本本文詳細(xì)介紹紹了空氣源熱熱泵熱水器控控制器的設(shè)計(jì)計(jì)。文章最后后通過(guò)大量的的流程圖來(lái)說(shuō)說(shuō)明控制器的的具體結(jié)構(gòu)和和可實(shí)現(xiàn)的操操作。該空氣源熱泵熱熱水器控制器器設(shè)計(jì)完善，實(shí)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單單易行。采用用軟件設(shè)計(jì)來(lái)來(lái)控制，可以以實(shí)現(xiàn)智能化化簡(jiǎn)單精確控控制，并且提提高了整機(jī)的的可靠性及準(zhǔn)準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞空氣源熱熱泵控制器設(shè)計(jì)目錄HYPERLINK\l"_Toc293300818"引言1HYPERLINK\l"_Toc293300819"第一章空氣氣源熱泵的概概述3HYPERLINK\l"_Toc293300820"1.1熱泵33HYPERLINK\l"_Toc293300821"1.2空氣源熱熱泵3HYPERLINK\l"_Toc293300823"第二章空氣源源熱泵的發(fā)展展4HYPERLINK\l"_Toc293300824"2.1空氣源熱熱泵的歷史44HYPERLINK\l"_Toc293300825"2.2空氣源熱熱泵的優(yōu)勢(shì)44HYPERLINK\l"_Toc293300826"第三章熱泵熱熱水器系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行原理5HYPERLINK\l"_Toc293300827"3.1蒸汽壓壓縮式制冷循循環(huán)原理5HYPERLINK\l"_Toc293300828"3.2空氣源源熱泵熱水器器工作原理66HYPERLINK\l"_Toc293300829"3.2.1系統(tǒng)統(tǒng)介紹6HYPERLINK\l"_Toc293300830"第四章熱泵熱熱水器控制器器設(shè)計(jì)7HYPERLINK\l"_Toc293300831"4.1相關(guān)控控制點(diǎn)7HYPERLINK\l"_Toc293300832"4.2控制器設(shè)設(shè)計(jì)總體方案案8HYPERLINK\l"_Toc293300833"第五章系統(tǒng)軟軟件設(shè)計(jì)100HYPERLINK\l"_Toc293300834"5.1系統(tǒng)主要要功能設(shè)計(jì)110HYPERLINK\l"_Toc293300835"5.2系統(tǒng)設(shè)定定功能設(shè)計(jì)111HYPERLINK\l"_Toc293300836"5.3系統(tǒng)時(shí)間間設(shè)定功能設(shè)設(shè)計(jì)13HYPERLINK\l"_Toc293300837"5.4運(yùn)轉(zhuǎn)狀況況設(shè)定功能設(shè)設(shè)計(jì)14HYPERLINK\l"_Toc293300838"5.5工作總流流程設(shè)計(jì)166HYPERLINK\l"_Toc293300839"5.6數(shù)據(jù)采集集及模數(shù)轉(zhuǎn)換換模塊設(shè)計(jì)118HYPERLINK\l"_Toc293300840"5.7液晶顯示示模塊設(shè)計(jì)220HYPERLINK\l"_Toc293300841"5.8按鍵模塊塊設(shè)計(jì)21HYPERLINK\l"_Toc293300842"5.9時(shí)鐘模模塊設(shè)計(jì)222HYPERLINK\l"_Toc293300843"5.10通訊訊模塊設(shè)計(jì)223HYPERLINK\l"_Toc293300844"結(jié)論24HYPERLINK\l"_Toc293300845"致謝25HYPERLINK\l"_Toc293300846"參考文獻(xiàn)26引言從目前市場(chǎng)上來(lái)來(lái)看，熱水器器可分成三大大類(lèi)：燃?xì)鉄釤崴?，電熱熱水器，還有有太陽(yáng)能熱水水器。不久前前，某專(zhuān)業(yè)機(jī)機(jī)構(gòu)公布了一一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果果顯示，電熱熱水器目前占占熱水器市場(chǎng)場(chǎng)的60%以上，占據(jù)據(jù)著一半以上上的市場(chǎng)份額額。但隨著燃燃?xì)鉄崴鞯牡脑僖淮胃镄滦拢?yáng)能熱熱水器的加速速發(fā)展，電熱熱水器的市場(chǎng)場(chǎng)份額正遭受受巨大挑戰(zhàn)。對(duì)對(duì)于電熱水器器來(lái)說(shuō)，盡管管太陽(yáng)能熱水水器行業(yè)宣稱(chēng)稱(chēng)潛力無(wú)限，但但要真正發(fā)展展成為成熟產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，還有一一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)過(guò)程。在使用用上，如果是是晴天，太陽(yáng)陽(yáng)能熱水器的的優(yōu)勢(shì)一覽無(wú)無(wú)余，但是一一旦下雨用起起電來(lái)，太陽(yáng)陽(yáng)能熱水器比比電熱水器損損耗也就要大大很多。又由由于其是非承承壓式結(jié)構(gòu)，所所以常常會(huì)出出現(xiàn)滲水現(xiàn)象象。還有就是是太陽(yáng)能市場(chǎng)場(chǎng)沒(méi)用很明確確的行業(yè)規(guī)范范。可以肯定定燃?xì)夂碗姛釤崴魅匀皇鞘俏磥?lái)三年內(nèi)內(nèi)熱水器市場(chǎng)場(chǎng)的主角。熱泵熱水器具有有高能效比，無(wú)無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，是一款可可替代鍋爐的的供暖水設(shè)備備，并在當(dāng)今今社會(huì)受到熱熱捧。熱泵熱熱水器是以制制冷劑作為媒媒介，冷媒吸吸收了環(huán)境空空氣中的熱量量后汽化，通通過(guò)壓縮機(jī)壓壓縮制熱，變變成高溫高壓壓氣體，再經(jīng)經(jīng)熱交換器與與水交換熱量量后，經(jīng)膨脹脹閥釋放壓力力，回到低溫溫低壓的液化化狀態(tài)，通過(guò)過(guò)制冷劑的不不斷循環(huán)，不不斷吸收空氣氣中的熱量，并并將該部分熱熱量轉(zhuǎn)移，來(lái)來(lái)制取熱水，也也就是說(shuō)熱泵泵熱水器是將將電熱水器和和太陽(yáng)能熱水水器的各自?xún)?yōu)優(yōu)點(diǎn)完美的結(jié)結(jié)合于一體的的新型熱水器器。目前，熱熱泵熱水器有有空氣源熱泵泵熱水器、水水源熱泵和太太陽(yáng)能型三種種系列?？諝庠礋岜檬钱?dāng)當(dāng)今世界上最最先進(jìn)的產(chǎn)品品之一，該產(chǎn)產(chǎn)品以制冷劑劑為媒介，制制冷劑吸收空空氣中（或陽(yáng)陽(yáng)光）中的能能量，再經(jīng)壓壓縮機(jī)壓縮制制熱后，通過(guò)過(guò)換熱裝置將將熱量傳遞給給水，來(lái)制取取熱水，熱水水通過(guò)水循環(huán)環(huán)系統(tǒng)送入用用戶(hù)散熱器進(jìn)進(jìn)行采暖或直直接用于熱水水供應(yīng)。這一產(chǎn)品特點(diǎn)有有：1、高高效節(jié)能：使使用費(fèi)用比傳傳統(tǒng)的太陽(yáng)能能熱水器（帶帶輔助電加熱熱器）更省，是是電熱水器的的四分之一，燃燃?xì)鉄崴鞯牡娜种?，消消耗少量電力力，獲得四倍倍熱量；2、全天候：：不受天氣變變化影響，晴晴天，陰雨天天，夜間都能能源源不斷的的高效制取熱熱水；3、適用性強(qiáng)強(qiáng)：任意位置置安裝，解決決了太陽(yáng)能只只能裝在頂層層的不足，而而且建筑的朝朝向也沒(méi)有影影響；4、壽命長(zhǎng)：：制冷劑作為為工作介質(zhì)，不不存在夜間凍凍管或者管路路腐蝕等問(wèn)題題，系統(tǒng)壽命命一般可達(dá)115-20年年；5、安全可靠靠：無(wú)需大電電流的電氣連連接，運(yùn)行安安全可靠，噪噪音?。话踩h(huán)保，熱能能來(lái)源于空氣氣，水箱內(nèi)無(wú)無(wú)電熱管，水水電完全分離離，絕對(duì)安全全；6、方便舒適適：承壓出水水，自來(lái)水壓壓沐浴，全自自動(dòng)運(yùn)行，快快速加熱，超超大容量。一個(gè)空空氣源熱水器器，如何用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的操作來(lái)來(lái)控制其正常常的工作是一一個(gè)值得深入入研究解決的的問(wèn)題。在目目前的產(chǎn)品當(dāng)當(dāng)中，控制器器的設(shè)計(jì)仍然然比較簡(jiǎn)單，無(wú)無(wú)法在工作中中采集到系統(tǒng)統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)據(jù)，也就很難難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)對(duì)熱水器的控控制。換句話話說(shuō)，現(xiàn)在的的產(chǎn)品還不夠夠智能化，不不能滿(mǎn)足消費(fèi)費(fèi)者簡(jiǎn)單操作作從而達(dá)到的的精準(zhǔn)控制，所所以我這次設(shè)設(shè)計(jì)的題目就就是空氣源熱熱泵熱水器控控制器設(shè)計(jì)。研研制一套基于于單片機(jī)的空空氣源熱泵熱熱水器的控制制器。研制的控制器包包括硬件裝置置和控制軟件件兩部分。其其中硬件裝置置由單片機(jī)、控控制電路、傳傳感器、LCD等組成。我我主要完成軟軟件設(shè)計(jì)，并并參與硬件設(shè)設(shè)計(jì)和制作。主要技術(shù)指標(biāo)如如下：1、熱泵熱水器器熱容量：550KW。2、熱泵熱水器器冷容量:40KW。3、制冷壓縮機(jī)機(jī)規(guī)格：177KW，380V//50Hz，R134aa制冷劑。4、蒸發(fā)溫度：：7.5℃。5、進(jìn)風(fēng)溫度：：25℃。控制器器必須實(shí)現(xiàn)如如下功能：1、能能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行行工況的設(shè)定定。2、自自動(dòng)完成機(jī)組組系統(tǒng)正常啟啟動(dòng)、運(yùn)行和和關(guān)機(jī)程序。3、壓壓縮機(jī)的高低低壓保護(hù)。4、主主要運(yùn)行參數(shù)數(shù)的指示。5、故障的報(bào)警警、保護(hù)和指指示。第一章空氣氣源熱泵的概概述1.1熱泵熱泵技術(shù)在最近近些年中引起起了全球廣泛泛關(guān)注。人們們最常見(jiàn)的“泵”有水泵，但但是水泵的功功能是將水從從低洼處抽到到高處。而“熱泵”的功能確是是從空氣、水水或土壤中獲獲取熱熱能，經(jīng)經(jīng)過(guò)機(jī)械壓縮縮，從而釋放放高熱能來(lái)提提供人們?nèi)粘３Ｉ钏脽釤崮艿难b置。作為自然界的現(xiàn)現(xiàn)象，正如水水由高處流向向低處那樣，熱熱量也總是從從高溫區(qū)流向向低溫區(qū)。但但人們可以創(chuàng)創(chuàng)造機(jī)器，如如同把水從低低處提升到高高處而采用水水泵那樣，采采用熱泵可以以把熱量從低低溫抽吸到高高溫。因此熱熱泵熱水器的的工作原理是是通過(guò)輸入小小部分電力，啟啟動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)運(yùn)行，從而整整個(gè)熱泵系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)始工作，通通過(guò)蒸發(fā)器不不斷從低溫環(huán)環(huán)境中吸收熱熱量，再通過(guò)過(guò)冷凝器將系系統(tǒng)吸收的熱熱量和消耗的的電能傳遞到到高溫環(huán)境中中。熱泵在工作作時(shí)，其本身身需要消耗一一部分能量，而而整個(gè)熱泵裝裝置所消耗的的功僅為輸出出功中的一小小部分，因此此，采用熱泵泵技術(shù)可以節(jié)節(jié)約大量高品品位能源。1.2空氣源熱熱泵空氣源熱泵技術(shù)術(shù)是基于逆卡卡諾循環(huán)原理理建立起來(lái)的的一種節(jié)能、環(huán)環(huán)保的制熱技技術(shù)?？諝庠丛礋岜孟到y(tǒng)通通過(guò)大自然含含有的低溫?zé)釤嵩?，?jīng)過(guò)熱熱泵的高效處處理成為高溫溫?zé)嵩矗瑥亩脕?lái)取暖、供供暖或供應(yīng)熱熱水，所以整整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)產(chǎn)熱量相當(dāng)高高空氣源熱泵的原原理實(shí)際和空空調(diào)差不多，是是一種新型的的熱水器，主主要由幾大部部分組成：蒸蒸發(fā)器，壓縮縮機(jī)，冷凝器器，儲(chǔ)液罐，膨膨脹閥等，整整套設(shè)備中最最主要的一種種物質(zhì)，冷媒媒，也就是現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中叫的氟氟利昂，工作作原理就是冷冷媒在蒸發(fā)器器中與空氣接接觸，吸收空空氣的熱量，在在蒸發(fā)器中吸吸熱以后由液液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)態(tài)，進(jìn)入壓縮縮機(jī)，再由壓壓縮機(jī)把這種種冷媒經(jīng)行壓壓縮成為高溫溫高壓的蒸汽汽，然后進(jìn)入入冷凝器，在在冷凝器中，冷冷媒溫度逐漸漸下降，又由由高溫高壓的的氣態(tài)變成液液態(tài)，釋放大大量的熱量，而而水就可以吸吸收這種熱量量提升熱量，冷冷媒就又回到到儲(chǔ)液罐中，等等待下一次的的循環(huán)，正是是因?yàn)槔涿降牡倪@種周而復(fù)復(fù)始的循環(huán)，把把大量的熱能能源源不斷的的從空氣中帶帶到水中，所所以把這種裝裝置叫做空氣氣源熱泵熱水水器。第二章空氣源源熱泵的發(fā)展展2.1空氣源熱熱泵的歷史1824年法國(guó)國(guó)科學(xué)家卡諾諾(Sadiikarnnot)發(fā)表卡諾循循環(huán)理論,成為熱泵技技術(shù)的起源1850年年英國(guó)科學(xué)家家開(kāi)爾文（L.Kellvin)提出將逆卡卡諾循環(huán)用于于加熱的熱泵泵設(shè)想熱泵的理論論起源于十九九世紀(jì)早期法法國(guó)科學(xué)家薩薩迪.卡諾(Sadiikarnnot)，卡諾在1824年首次以論論文提出“卡諾循環(huán)”理論，30年后，英國(guó)國(guó)科學(xué)家開(kāi)爾爾文（L.Kellvin)于1850年初提出:冷凍裝置可可以用于加熱熱，之后許多多科學(xué)家和工工程師對(duì)熱泵泵進(jìn)行了大量量研究，研究究持續(xù)80年之久。1912年年瑞士的蘇黎黎世成功安裝裝一套以河水水作為低位熱熱源的熱泵設(shè)設(shè)備用于供暖暖，這是早期期的水源熱泵泵系統(tǒng)，也是是世界上第一一套熱泵系統(tǒng)統(tǒng)。熱泵工業(yè)業(yè)在20世紀(jì)40年代到50年代早期得得到迅速發(fā)展展，家用熱泵泵和工業(yè)建筑筑用的熱泵開(kāi)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)場(chǎng)，熱泵進(jìn)入入了早期發(fā)展展階段。21世紀(jì)紀(jì)，隨著“能源危機(jī)”出現(xiàn)，燃油油價(jià)格忽升，經(jīng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)發(fā)展展成熟的熱泵泵以其高效回回收低溫環(huán)境境熱能，節(jié)能能環(huán)保的特點(diǎn)點(diǎn)，重新登上上歷史舞臺(tái)，成成為當(dāng)前最有有價(jià)值的新能能源科技。2.2空氣源熱熱泵的優(yōu)勢(shì)空氣源熱泵以水水源熱泵類(lèi)似似方法從空氣氣獲得熱量來(lái)來(lái)加熱水。三三種熱泵中，空空氣源熱泵受受到的條件限限制最小?？諝庠礋岜帽脽崴髦械牡睦涿剑≧222、R417AA等）把空氣氣中的熱能吸吸收進(jìn)來(lái)，經(jīng)經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓壓縮后轉(zhuǎn)化為為高溫?zé)崮埽笈c水接觸觸，加熱水溫溫。這種熱水水器具有高效效節(jié)能的特點(diǎn)點(diǎn)，其節(jié)能效效果是電熱水水器的4倍，是燃?xì)鈿鉄崴鞯?倍，是太陽(yáng)陽(yáng)能熱水器的的約2倍。空氣能能是一種在大大自然中廣泛泛存在，易得得易取的能源源，利用熱泵泵來(lái)壓縮提高高能量，因而而這是一項(xiàng)極極具開(kāi)發(fā)和應(yīng)應(yīng)用潛力的新新技術(shù)?？諝鈿庠礋岜脽崴骶哂懈咝?、環(huán)保、安安全、全自動(dòng)動(dòng)化處理、環(huán)環(huán)境因素限制制小等特點(diǎn)。并并且空氣源熱熱泵熱水器也也得到了官方方的應(yīng)用。第三章熱泵熱熱水器系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行原理3.1蒸汽壓壓縮式制冷循循環(huán)原理熱泵熱熱水機(jī)組遵循循能量守恒定定律和熱力學(xué)學(xué)第2定律，運(yùn)用用熱泵的原理理，只需要消消耗一小部分分的機(jī)械功（電電能），將處處于低溫環(huán)境境（大氣或地地下水等）下下的熱量轉(zhuǎn)移移到高溫環(huán)境境下的熱水器器中，去加熱熱制取高溫的的熱水。熱泵泵可以與水泵泵相比擬，水水是不能自發(fā)發(fā)地從低處流流向高處，要要將低處的水水輸送到高處處，必須用一一臺(tái)水泵，消消耗一部分電電力，才能將將水送到高處處的水箱中。同同樣，根據(jù)熱熱力學(xué)第二定定律，熱量也也是不能自發(fā)發(fā)地從低溫環(huán)環(huán)境向高溫環(huán)環(huán)境中轉(zhuǎn)移（傳傳送），而要要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目目的，必須要要有一臺(tái)機(jī)器器，消耗一部部分機(jī)械功（例例如電能），才才能將低溫環(huán)環(huán)境中的熱量量傳送到高溫溫環(huán)境中去。這這樣的機(jī)器就就稱(chēng)之為“熱泵”。熱泵的作作用是將空氣氣中或低溫水水中的熱量取取出，連同本本身所用的電電能轉(zhuǎn)變成的的熱能，一起起送到高溫環(huán)環(huán)境中去應(yīng)用用。單級(jí)蒸氣壓縮式式制冷系統(tǒng)如如下圖所示。它它由壓縮機(jī)、冷冷凝器、膨脹脹閥和蒸發(fā)器器組成。其工工作過(guò)程如下下：制冷劑在在蒸發(fā)壓力下下沸騰，蒸發(fā)溫度低低于被冷卻物物體或流體的的溫度。壓縮縮機(jī)不斷地抽抽吸蒸發(fā)器中中產(chǎn)生的蒸氣氣，并將它壓壓縮到冷凝壓壓力，然后送往冷冷凝器，在冷冷凝壓力下等等壓冷卻和冷冷凝成液體，制制冷劑冷卻和和冷凝時(shí)放出出的熱量傳給給冷卻介質(zhì)（通通常是水或空空氣）與冷凝壓力力相對(duì)應(yīng)的冷冷凝溫度一定定要高于冷卻卻介質(zhì)的溫度度，冷凝后的的液體通過(guò)膨膨脹閥或其它它節(jié)流元件進(jìn)進(jìn)入蒸發(fā)器。當(dāng)制冷劑通通過(guò)膨脹閥時(shí)時(shí)，壓力從冷冷凝壓力降到到蒸發(fā)壓力，部部分液體氣化化，剩余液體體的溫度降至至蒸發(fā)溫度，于于是離開(kāi)膨脹脹閥的制冷劑劑變成溫度為為蒸發(fā)溫度的的兩相混合物物。混合物中的的液體在蒸發(fā)發(fā)器中蒸發(fā)，從從被冷卻物體體中吸取它所所需要的氣化化潛熱?；旌虾衔镏械恼魵鈿馔ǔ７Q(chēng)為閃閃發(fā)蒸氣，在在它被壓縮機(jī)機(jī)重新吸入之之前幾乎不再再起吸熱作用用。圖3-1蒸蒸汽壓縮制冷冷理論循環(huán)3.2空氣源源熱泵熱水器器工作原理3.2.1系統(tǒng)統(tǒng)介紹空氣源熱泵熱水水器機(jī)組一般般由壓縮機(jī)、冷冷凝器、蒸發(fā)發(fā)器、節(jié)流裝裝置、過(guò)濾器器、儲(chǔ)液罐、單單向閥、電磁磁閥、冷凝壓壓力調(diào)節(jié)水閥閥、儲(chǔ)水箱等等幾部分組成成(見(jiàn)圖3-2)。圖3-2空空氣源熱泵熱熱水器機(jī)組系系統(tǒng)簡(jiǎn)圖空氣源熱泵熱水水器是熱泵技技術(shù)的一種應(yīng)應(yīng)用形式，主主要由壓縮機(jī)機(jī)、冷凝器、蒸蒸發(fā)器、膨脹脹閥和儲(chǔ)液罐罐等部件組成成（見(jiàn)圖3-3）?？諝庠丛礋岜脽崴髌鬟\(yùn)用逆卡諾諾循環(huán)原理，通通過(guò)壓縮機(jī)做做功，使氣態(tài)態(tài)工質(zhì)溫度及及壓力升高，氣氣態(tài)工質(zhì)與冷冷水在熱交換換器中進(jìn)行熱熱量交換。在在這一過(guò)程中中，工質(zhì)放熱熱發(fā)生由氣態(tài)態(tài)到液態(tài)的相相變，冷水洗洗手工質(zhì)的熱熱量逐步升溫溫變成熱水；；液態(tài)工質(zhì)經(jīng)經(jīng)膨脹閥節(jié)流流后吸收空氣氣或水的熱量量，空氣或水水因放熱溫度度降低，在這這一過(guò)程中工工質(zhì)吸熱發(fā)生生由液態(tài)到氣氣態(tài)的相變。這這一往復(fù)循環(huán)環(huán)相變過(guò)程不不斷吸熱放熱熱，由吸熱裝裝置吸取空氣氣或水中的熱熱量，經(jīng)過(guò)熱熱交換器使冷冷水逐步升溫溫，制取的熱熱水通過(guò)水循循環(huán)系統(tǒng)送至至用戶(hù)。圖3-3空氣源源熱泵熱水機(jī)機(jī)組系統(tǒng)圖第四章熱泵熱熱水器控制器器設(shè)計(jì)4.1相關(guān)控控制點(diǎn)經(jīng)過(guò)之前的了解解，我們知道道，熱泵熱水水器的主要控控制點(diǎn)有：水水泵、壓縮機(jī)機(jī)、風(fēng)機(jī)、除除霜電磁閥、液液管電磁閥等等。這些控制制點(diǎn)在熱泵熱熱水器系統(tǒng)中中的大致位置置（見(jiàn)圖4-1）。這些控控制點(diǎn)都是由由單片機(jī)發(fā)出出指令來(lái)控制制。雖然這些些控制點(diǎn)都是是開(kāi)關(guān)量，單單片機(jī)只要發(fā)發(fā)出開(kāi)或關(guān)的的信號(hào)來(lái)控制制它們，但采采集量卻是不不同的?？刂浦扑?、風(fēng)機(jī)機(jī)、除霜電磁磁閥的采集模模擬量是溫度度值。壓縮機(jī)機(jī)，對(duì)應(yīng)采集集的模擬量是是溫度值和壓壓力值。而液液管電磁閥，則則不需要任何何模擬量，由由單片機(jī)直接接開(kāi)或關(guān)。圖4-1熱熱泵熱水器主主要控制點(diǎn)示示意圖4.2控制器設(shè)設(shè)計(jì)總體方案案在對(duì)熱泵熱水器器控制系統(tǒng)的的控制點(diǎn)分析析之后，可以以做出如下歸歸納，如表4-2所示。表4-2熱泵泵熱水器主要要控制點(diǎn)控制點(diǎn)名稱(chēng)采集量種類(lèi)采集量數(shù)目采集量名稱(chēng)使用的傳感器水泵溫度2進(jìn)水溫度出水溫度溫度傳感器（00-5V）壓縮機(jī)溫度和壓力3壓縮機(jī)高溫溫度度壓縮機(jī)高壓壓力力壓縮機(jī)低壓壓力力溫度傳感器壓力傳感器（均為0-5VV）風(fēng)機(jī)－－－－除霜電磁閥溫度1除霜溫度溫度傳感器（00-5V）液管電磁閥－－－－根據(jù)所需控制的的實(shí)際情況，系系統(tǒng)中采用了了雙單片機(jī)系系統(tǒng)，一片（主主系統(tǒng)）用于于數(shù)據(jù)的采集集和熱泵熱水水器的控制，另另一片（從系系統(tǒng)）用于人人機(jī)界面接口口的實(shí)現(xiàn)，即即按鍵和LCD的顯示。雙CPU系統(tǒng)的關(guān)鍵鍵是主、從CPU之間的協(xié)調(diào)調(diào)與通信實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件件框圖如圖4-3所示。圖4-3系統(tǒng)統(tǒng)總體硬件框框圖主系統(tǒng)主要由由數(shù)據(jù)采集模模塊、數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)模塊、時(shí)時(shí)鐘模塊、壓壓縮機(jī)等控制制模塊、單片片機(jī)通信模塊塊和看門(mén)狗復(fù)復(fù)位及電源監(jiān)監(jiān)視模塊等模模塊組成。從從系統(tǒng)主要由由鍵盤(pán)控制模模塊、液晶顯顯示模塊等模模塊組成。在軟件設(shè)計(jì)方面面，分成兩大大部分的設(shè)計(jì)計(jì)。首先是為為了完善控制制系統(tǒng)，先要要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的功能進(jìn)行行設(shè)計(jì)。完成成功能設(shè)計(jì)之之后，要進(jìn)行行的是各個(gè)模模塊具體的程程序流程設(shè)計(jì)計(jì)。通過(guò)這些些模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)各項(xiàng)功能。最最后，還要針針對(duì)LCD的局限性設(shè)設(shè)計(jì)出比較合合理的顯示界界面。在軟件件設(shè)計(jì)方面的的重心放在液液晶顯示上，不不僅僅要正常常顯示界面，而而且要擁有一一個(gè)使用方便便，功能完善善的多級(jí)界面面，使得人機(jī)機(jī)交互功能能能夠充分體現(xiàn)現(xiàn)出來(lái)。第五章系統(tǒng)軟軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)主要要功能設(shè)計(jì)在基于于單片機(jī)的熱熱泵熱水器控控制系統(tǒng)中，控控制主要是通通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)的。其各各種功能選擇擇和確定，以以及工作狀況況數(shù)據(jù)都是通通過(guò)液晶顯示示屏顯示出來(lái)來(lái)的。各個(gè)顯顯示界面可以以將系統(tǒng)的所所有功能分成成若干個(gè)工作作模塊。當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)啟的時(shí)候候，首先出現(xiàn)現(xiàn)主界面供選選擇各項(xiàng)功能能。各項(xiàng)功能能大致分為參參數(shù)設(shè)定（如如系統(tǒng)設(shè)定、系系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定定、密碼設(shè)定定等）和參數(shù)數(shù)查詢(xún)（如運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況）兩兩個(gè)大類(lèi)。每每個(gè)大類(lèi)里面面又有相應(yīng)的的更為細(xì)致的的功能設(shè)置或或參數(shù)設(shè)置。在主界界面上進(jìn)入每每個(gè)一級(jí)選項(xiàng)項(xiàng)都要輸入密密碼，只有密密碼正確了才才可以進(jìn)入下下一級(jí)菜單進(jìn)進(jìn)行設(shè)置。同同時(shí)在主界面面上還有一個(gè)個(gè)單獨(dú)的密碼碼設(shè)定選項(xiàng)，用用來(lái)設(shè)定密碼碼或者更改密密碼。進(jìn)入主界面后，通通過(guò)上下鍵來(lái)來(lái)選擇各個(gè)選選項(xiàng)，確定后后就可以進(jìn)行行參數(shù)設(shè)定或或者查看系統(tǒng)統(tǒng)工作時(shí)的各各個(gè)部分的參參數(shù)。圖5-1給出出了系統(tǒng)整體體的功能設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)構(gòu)，基本本上涵蓋了我我所設(shè)計(jì)的系系統(tǒng)的所有功功能。由于密密碼設(shè)定可以以看作是一個(gè)個(gè)附屬功能，這這里并沒(méi)有把把它列到系統(tǒng)統(tǒng)功能設(shè)計(jì)結(jié)結(jié)構(gòu)圖上。圖5-1主要要功能設(shè)計(jì)結(jié)結(jié)構(gòu)圖5.2系統(tǒng)設(shè)定定功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)定是控制制界面里面最最為重要的一一個(gè)部分?？乜刂葡到y(tǒng)的參參數(shù)設(shè)定基本本上都是在這這一級(jí)的項(xiàng)目目里面進(jìn)行設(shè)設(shè)置的。在系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)定中，包包含了跳脫延延遲設(shè)定、啟啟動(dòng)延遲設(shè)定定、溫度參數(shù)數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)統(tǒng)保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)設(shè)定、強(qiáng)制開(kāi)開(kāi)關(guān)設(shè)定等。這些設(shè)設(shè)定功能主要要是設(shè)定出來(lái)來(lái)以下幾個(gè)量量：1、開(kāi)關(guān)跳脫脫的延遲時(shí)間間以及各個(gè)部部分設(shè)備的啟啟動(dòng)延遲時(shí)間間，用來(lái)保護(hù)護(hù)機(jī)器。2、參考溫度度值或壓力值值。也就是設(shè)設(shè)定好一個(gè)安安全值，采集集來(lái)的數(shù)據(jù)與與這個(gè)值比較較，看是否到到達(dá)這個(gè)數(shù)值值，進(jìn)而判斷斷工作還是停停止。其控制順序如流流程圖（圖55-2）所示示。首先輸入入密碼，檢查查密碼是否正正確。密碼出出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，是是絕對(duì)不允許許進(jìn)行參數(shù)設(shè)設(shè)定的。當(dāng)密密碼正確的時(shí)時(shí)候順次檢查查是哪個(gè)功能能選項(xiàng)被選中中。確定后即即進(jìn)入這個(gè)選選項(xiàng)的設(shè)定界界面當(dāng)中。然然后再通過(guò)按按鍵來(lái)選中二二級(jí)菜單中的的功能選項(xiàng)之之后，又可進(jìn)進(jìn)入下一級(jí)的的具體設(shè)備參參數(shù)的設(shè)置。圖5-2系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)定流程圖圖5.3系統(tǒng)時(shí)間間設(shè)定功能設(shè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)時(shí)間設(shè)定是系系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定定的另外一大大部分。主要要用來(lái)實(shí)現(xiàn)定定時(shí)開(kāi)啟或關(guān)關(guān)閉系統(tǒng)，以以求達(dá)到節(jié)約約能源目的。這里設(shè)定的是是每天開(kāi)啟和和關(guān)閉熱泵系系統(tǒng)的時(shí)間，其其控制順序如如流程圖（圖圖5-3）所示。對(duì)對(duì)于這一設(shè)計(jì)計(jì)需要考慮以以下幾點(diǎn)：1、并并不需要每時(shí)時(shí)每刻都要對(duì)對(duì)水箱內(nèi)的熱熱水加熱，同同時(shí)有要保證證需要用水時(shí)時(shí)總能夠及時(shí)時(shí)使用到熱水水。因而時(shí)間間要設(shè)定的合合適。2、對(duì)于不同地地區(qū)不同季節(jié)節(jié)需要設(shè)定不不同的加熱時(shí)時(shí)間。3、對(duì)于一些特特定情況，如如在杭州每天天不同時(shí)段的的電費(fèi)不同，考考慮到節(jié)約開(kāi)開(kāi)支也可以作作為設(shè)定時(shí)間間的一個(gè)考慮慮因素。圖5-3時(shí)時(shí)間設(shè)定流程程圖5.4運(yùn)轉(zhuǎn)狀況況設(shè)定功能設(shè)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)過(guò)程中,有很多數(shù)據(jù)據(jù)都是要記錄錄下來(lái)的。除除了要記錄熱熱泵系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)水溫溫度、出水溫溫度、壓縮機(jī)機(jī)高壓壓力、壓壓縮機(jī)低壓壓壓力、壓縮機(jī)機(jī)高壓溫度、風(fēng)風(fēng)機(jī)出風(fēng)溫度度等運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)據(jù)并作為歷史史數(shù)據(jù)保存起起來(lái)。還要記記錄下來(lái)每次次熱泵系統(tǒng)出出現(xiàn)問(wèn)題的相相應(yīng)的報(bào)警記記錄。這些數(shù)據(jù)都是由由相對(duì)應(yīng)的壓壓力傳感器或或溫度傳感器器采集數(shù)據(jù)并并存儲(chǔ)起來(lái)。查查詢(xún)時(shí)，通過(guò)過(guò)按鍵選擇所所要選擇的數(shù)數(shù)據(jù)選項(xiàng)，將將會(huì)在液晶屏屏上顯示出所所需要的數(shù)據(jù)據(jù)資料。流程程見(jiàn)圖5-4。圖5-4運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)狀況流程圖圖5.5工作作總流程設(shè)計(jì)計(jì)通過(guò)上一章的介介紹，可以知知道基本的控控制點(diǎn)以及需需要檢測(cè)的溫溫度和壓力值值。根據(jù)這些些控制點(diǎn)和檢檢測(cè)量，提出出如圖5-5工作流程圖圖。在開(kāi)機(jī)之后，順順次打開(kāi)水泵泵、壓縮機(jī)、風(fēng)風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)，使使得各個(gè)部分分工作起來(lái)。開(kāi)機(jī)之后通過(guò)溫溫度傳感器或或者壓力傳感感器順次檢測(cè)測(cè)進(jìn)水溫度、除除霜溫度值、壓壓縮機(jī)低溫值值（或低壓值值）、壓縮機(jī)機(jī)高溫值、壓壓縮機(jī)高壓值值、出水溫度度值，把這些些數(shù)值送入單單片機(jī)。把檢測(cè)值與設(shè)定定值進(jìn)行比較較，通過(guò)比較較結(jié)果控制相相應(yīng)的部分的的工作狀況或或者采取相應(yīng)應(yīng)的處理。具體比較和處理理內(nèi)容如下：：1、設(shè)定進(jìn)水溫溫度值后設(shè)定定一個(gè)波動(dòng)范范圍，當(dāng)進(jìn)水水溫度若低于于設(shè)定溫度，并且超超出波動(dòng)范圍圍時(shí)，停止工工作；高于設(shè)設(shè)定溫度，并并且高出設(shè)定定范圍值時(shí)，則則正常工作。2、除霜溫度是是否到達(dá)，到到達(dá)則開(kāi)始除除霜；否則不不除霜。3、壓縮機(jī)低溫溫值（或低壓壓值）、高壓壓值、高溫值值若與設(shè)定值值相比較若出出現(xiàn)異常，則則停止壓縮機(jī)機(jī)工作（同時(shí)時(shí)也停止風(fēng)機(jī)機(jī)工作）；若若沒(méi)有出現(xiàn)異異常值，則繼繼續(xù)正常工作作。4、同進(jìn)水溫度度控制相同，設(shè)設(shè)定出水溫度度參考值后，設(shè)設(shè)定出波動(dòng)范范圍。出水溫溫度若達(dá)到設(shè)設(shè)定溫度，并并高于波動(dòng)范范圍時(shí)，則停停止壓縮機(jī)和和風(fēng)機(jī)的工作作，即停止加加熱；若沒(méi)有有達(dá)到設(shè)定溫溫度，低于設(shè)設(shè)定的波動(dòng)范范圍下限，則則繼續(xù)加熱工工作。圖5-5工工作總流程圖圖5.6數(shù)據(jù)采集集及模數(shù)轉(zhuǎn)換換模塊設(shè)計(jì)在所設(shè)設(shè)計(jì)的控制系系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)據(jù)采集是控制制中非常重要要的一個(gè)部分分。這套系統(tǒng)統(tǒng)中，所要采采集的數(shù)據(jù)有有：進(jìn)水溫度度、出水溫度度、壓縮機(jī)高高壓溫度、壓壓縮機(jī)高壓壓壓力、壓縮機(jī)機(jī)低壓壓力、除除霜溫度。所所要采集的數(shù)數(shù)據(jù)都是溫度度或壓力，采采集的溫度和和壓力經(jīng)過(guò)傳傳感器轉(zhuǎn)換成成0V～5V的電壓或或者0mA～20mA的電電流。對(duì)于諸多的采集集量，可以通通過(guò)CD40051模擬8路開(kāi)關(guān)切換換，每一路采采集回來(lái)的電電壓或電流分分別進(jìn)入模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TTLC15449進(jìn)行模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換。將每每一路的電壓壓或電流轉(zhuǎn)換換成數(shù)字量。AD轉(zhuǎn)換模塊的的程序流程圖圖如5-6、5-7所示。圖5-6A/DD轉(zhuǎn)換主程序序流程圖圖5-7讀數(shù)據(jù)子程程序流程圖5.7液晶顯示示模塊設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)所選用用的液晶顯示示屏是清達(dá)光光電的GTGG-24011286V22。點(diǎn)陣為2440x1288，點(diǎn)尺寸為為0.40xx0.40mmm。內(nèi)置控控制器為T(mén)66930C控控制器。GTG-24001286VV2液晶顯示示屏為240×1128點(diǎn)陣的，滿(mǎn)滿(mǎn)屏顯示漢字字時(shí)可以顯示示15×8個(gè)漢字。因因而，在設(shè)計(jì)計(jì)顯示界面時(shí)時(shí)，需要考慮慮在不影響用用戶(hù)使用的前前提下，每行行顯示不超過(guò)過(guò)15個(gè)漢字，同同時(shí)每屏不能能多于8行漢字。（數(shù)數(shù)字處理為8×16點(diǎn)陣顯示，也也就是說(shuō)，顯顯示一個(gè)漢字字的位置可以以顯示兩個(gè)數(shù)數(shù)字）。我對(duì)液晶顯示屏屏的顯示界面面做如下的設(shè)設(shè)計(jì)，如圖5-8所示圖5-8液晶顯顯示界面1、主界面：即即開(kāi)機(jī)后顯示示的第一界面面，作為功能能選擇的第一一級(jí)菜單。在在這個(gè)界面中中所要顯示的的內(nèi)容有：日日期和時(shí)間、系系統(tǒng)設(shè)定、系系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定定、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況況、密碼設(shè)置置。2、二級(jí)界面：：即由主界面面上選擇功能能后進(jìn)入的下下一級(jí)的界面面。每一個(gè)功功能選項(xiàng)下面面又有很多具具體的功能選選項(xiàng)。因?yàn)檫@這些功能選項(xiàng)項(xiàng)中的參數(shù)設(shè)設(shè)定關(guān)系到整整個(gè)系統(tǒng)的工工作狀況，不不能隨便改動(dòng)動(dòng)，所以在進(jìn)進(jìn)入二級(jí)界面面的之前都會(huì)會(huì)有一個(gè)輸入入密碼驗(yàn)證的的過(guò)程，只有有密碼正確了了，才可以進(jìn)進(jìn)入這一級(jí)的的界面，進(jìn)行行下一級(jí)的功功能選擇和參參數(shù)設(shè)定。3、三級(jí)界面：：這一級(jí)的界界面就涉及到到了具體的參參數(shù)設(shè)定。每每個(gè)二級(jí)界面面中的功能選選項(xiàng)都對(duì)應(yīng)著著有一個(gè)三級(jí)級(jí)界面，通過(guò)過(guò)數(shù)字按鍵設(shè)設(shè)定各個(gè)功能能選項(xiàng)的參數(shù)數(shù)。由于界面面較多，這里里不再列出。通過(guò)這樣的三個(gè)個(gè)層次的界面面設(shè)計(jì)，基本本上將控制系系統(tǒng)的各項(xiàng)控控制功能做了了一個(gè)較為合合理的分類(lèi)。這這樣的三個(gè)級(jí)級(jí)別的界面，涵涵蓋了控制器器的全部測(cè)試試和控制功能能，同時(shí)既便便于查看運(yùn)行行中的系統(tǒng)各各個(gè)部分的參參數(shù)又利于對(duì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的的控制。5.8按鍵模塊塊設(shè)計(jì)按鍵主要分為如如下幾個(gè)功能能區(qū)，鍵盤(pán)示示意圖和設(shè)計(jì)計(jì)流程圖如圖圖5-9和5-10所示。1、開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)按按鍵2、輸入確定按按鍵3、上下行移動(dòng)動(dòng)按鍵4、數(shù)字按鍵區(qū)區(qū)（含有數(shù)字字刪除按鍵）。圖5-9鍵盤(pán)示示意圖圖5-10鍵盤(pán)流程設(shè)設(shè)計(jì)圖5.9時(shí)鐘模模塊設(shè)計(jì)由于在控制系統(tǒng)統(tǒng)中，需要記記錄大量的數(shù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)數(shù)據(jù)基本上為為各個(gè)時(shí)刻整整個(gè)熱泵系統(tǒng)統(tǒng)的工作狀態(tài)態(tài)數(shù)據(jù)，都與與時(shí)間有關(guān)，因因而記錄數(shù)據(jù)據(jù)時(shí)，也要同同時(shí)記錄下來(lái)來(lái)時(shí)間。因此此需要加上一一個(gè)時(shí)鐘芯片片，這里選用用的時(shí)DS13002，為串行時(shí)時(shí)鐘芯片。在在軟件實(shí)現(xiàn)當(dāng)當(dāng)中，也就增增加了一個(gè)時(shí)時(shí)鐘程序模塊塊。時(shí)鐘芯片片的程序設(shè)計(jì)計(jì)流程圖如圖圖5-11所示。圖5-11時(shí)時(shí)鐘模塊程序序流程圖5.10通訊訊模塊設(shè)計(jì)由于硬件選擇上上使用的是雙雙單片機(jī)，因因而，需要通通過(guò)兩個(gè)單片片機(jī)的通訊來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系系統(tǒng)的功能。這這里我們選擇擇的是RS-4885通訊。RS-4885串行總線接接口標(biāo)準(zhǔn)以差差分平衡方式式傳輸信號(hào)，具具有很強(qiáng)的抗抗共模干擾能力，允允許一對(duì)雙絞絞線上一個(gè)發(fā)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)多多個(gè)負(fù)載設(shè)備備。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)控制系統(tǒng)中中的一般都采采用該總線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)傳輸。在這部分設(shè)計(jì)當(dāng)當(dāng)中，主單片片機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)責(zé)數(shù)據(jù)采集處處理和開(kāi)關(guān)控控制量的發(fā)送送，從單片機(jī)機(jī)系統(tǒng)則處理理按鍵功能以以及液晶顯示示功能。通過(guò)過(guò)從單片機(jī)系系統(tǒng)上的按鍵鍵發(fā)送出不同同的數(shù)據(jù)到主主單片機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)，再通過(guò)繼繼電器發(fā)送出出控制熱泵熱熱水器系統(tǒng)的的控制信號(hào)。下面給出了通訊訊模塊程序設(shè)設(shè)計(jì)流程圖，包包括發(fā)送和接接收兩個(gè)部分分，如圖5-12和5-13所示。圖5-12通通訊模塊發(fā)送送數(shù)據(jù)流程圖圖圖5-13通訊模塊接接收數(shù)據(jù)流程程圖結(jié)論通過(guò)近近半年的努力力，我完成了了自己的設(shè)計(jì)計(jì)任務(wù)。首先，針對(duì)熱泵泵熱水器控制制器這個(gè)很新新的課題，我我收集了大量量關(guān)于熱泵熱熱水器相關(guān)設(shè)設(shè)備的資料以以及相關(guān)的系系統(tǒng)工程的資資料，并且作作出了整理。在在基于以上的的資料收集和和調(diào)查整理的的情況下，我我基本完成了了設(shè)計(jì)基于單單片機(jī)的熱泵泵熱水器控制制系統(tǒng)工作流流程的工作。然然后又完成了了數(shù)據(jù)采集AD轉(zhuǎn)換模塊、鍵鍵盤(pán)控制模塊塊、液晶顯示示模塊、RS-4885通訊模塊的的軟件流程設(shè)設(shè)計(jì)，并且基基本完成了各各個(gè)模塊的調(diào)調(diào)試工作。完完成了串行時(shí)時(shí)鐘芯片DS13002的軟件流程程設(shè)計(jì)。近半年的畢業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)，給我留留下了深刻的的記憶。通過(guò)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我我真正的懂得得了使得自己己掌握學(xué)習(xí)方方法是非常重重要的技能，以以及主動(dòng)去學(xué)學(xué)習(xí)新的知識(shí)識(shí)對(duì)今后發(fā)展展的重要性。這這次設(shè)