中央空调温度控制系统.doc

1、中央空调器温度控制系统的设计 目 录1 绪论11.1单片机的应用11.2 温度控制的发展及意义11.3 课题背景12 设计思想与方案论证22.1 设计思想22.2 论证分析33 硬件设计43.1 电源电路43.2 温度检测与变送环节53.3 模数转换接口电路83.4 单片机最小系统113.4.1单片机选型113.4.2 晶振电路的设计123.5 人机交互接口133.5.1 显示电路133.5.2 信号输入电路143.5.3 报警电路143.6 执行机构154 软件设计184.1主程序184.2 A/D转换值到温度的子程序204.3 温度显示子程序和键盘管理子程序214.4 定时中断服务子程序2

2、24.5 运算子程序运算23结束语26参考文献27附录A 原理图30附录B311 绪论随着人们生活水平的提高，人们对空调的舒适性和空气品质的要求越来越高，分体式空调已不能满足人们的要求，户式中央空调得到了迅猛的发展。就室内居住环境而言，恒温环境并非是卫生和舒适的。因为除了温度外，还有湿度、空气流速、空气洁净度等诸多因素影响到舒适的程度。而传统的中央空调靠设置机械温控开关来实现房间的恒温控制。这种控制方法，一方面操作不方便；另一方面温度波动范围大，不但影响人的舒适感，而且会造成一定的能量损耗。采用单片机温度控制系统控制的户式中央空调系统，可以根据室内的环境因素，调节风机的转速，为人们创造一个舒适

3、的室内环境，同时又节省电1。1.1单片机的应用在科技广泛发展的今天，计算机的发展已经越来越快，它的应用已经越来越广泛。而单片机的发展和应用是其中的重要一方面。单片机在工业生产（机电、化工、轻纺、自控等等）和民用家电各方面有广泛的应用。其中，单片机在工业生产中的应用尤其广泛。单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此被广泛应用。温度控制系统则是单片机在工业生产中的一个典型的应用。温度控制系统就是通过单片机的控制，使温度再设定的范围内。1.2 温度控制的发展及意义现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温

4、度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会2。1.3 课题背景随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的C51系列的单片机3的出现，具有更好的稳定性，

5、更快和更准确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。而本次设计就是要通过以C51系列单片机为控制核心，实现空调机温度控制系统的设计。2 设计思想与方案论证实现模糊温度控制的方法有多种，可以用工控机作为模糊控制器，用热电阻测量温度；也可以用单片机作为模糊控制器，用热电偶进行温度测量。当然每一种方案都有其各自的优点。本章详细列举、说明了三种不同实现模糊温度控制4的方案、并分别画出了其原理方框图，对三种方案的优缺点进行了对比，选出了最佳控制方案。2.1 设计思想 1. 方案1(1) 硬件组成：PLC、A/D转换器、温度数字传感器、调节阀、户式中央空调。(2) 工作原理：在系统中，由温度数

6、字传感器做成测量工具，对温度变量进行检测，并输出到A/D转换器。A/D转换器将数据进行A/D转换后输出到PLC5。PLC执行模糊控制器的作用，根据给定量与测量量的偏差进行模糊运算，得出模糊输出量3，控制调节阀。调节阀根据PLC的输出量自动的调节中央空调的送风速度、风温，从而起到了调节温度的目的。LED显示器用于实时显示测量的温度。(3) 系统原理框图图2-1 方案1的原理框图 2. 方案2(1) 硬件组成：单片机、A/D转换器、LED显示器、AD590温度传感器、固态继电器5、户式中央空调、LED显示器。(2) 工作原理：由AD590温度传感器对系统温度进行检测，并完成信号标准化、变送功能，由

7、ADC0809对信号进行A/D转换输出到单片机。单片机执行模糊控制功能、由固态继电器控制户式中央空调的风机，从而达到控制温度的目的。 (3) 系统原理框图 图2-2 方案2的原理框图2.2 论证分析(1) 每个方案都采用了不同的处理器，方案1用PLC为模糊控制器，在进行A/D、D/A转换和LED显示时出现许多难题，如引脚不够用，数据并行输入输出困难（可以通过外部加入模拟输入模块来解决，但价格昂贵）、及内部编程复杂等诸多不便。而方案2采用了单片机及工控机，能够很好的解决上述问题。(2) 方案1采用的是分立的热电阻，还要经过处理制作成测量工具，在测量精度及抗干扰性等方面都不能满足要求。而方案2采用

8、AD590室内温度传感器 (3) 方案2采用了直流电机控制电路，而方案1使用的是开关直接控制空调风机，使用直流电机控制比开关更方便，更精确，可以将采样频率提高到很多的水平，使控制结果更准确，实时性、能更好的调节空调改变风速、风温。综上所述：方案2是无论是从经济方面、科学性还是从实现的容易程度、环境保护上都优于其它方案，不失为最佳的选择。3 硬件设计 系统硬件由电源电路，温度检测变送电路、模数接口转换电路、单片机系统和人机接口等部分组成。系统电源为整个系统提供电能；温度检测变送电路将检测到的温度信号转换成标准的电压信号输入到模数接口转换电路；模数接口转换电路输出的数字信号进入单片机系统；单片机系

9、统根据输入的数字信号以模糊控制算法为基础求出控制值，控制执行器的运行及温度的显示。原理框图如图3-1：图3-1 系统组成框图3.1 电源电路由于整个系统都是用单片机和各类芯片及电阻、电容组成的，其工作电压为5V，不需要负电压，可采用三端固定正电压集成稳压器7805系列的芯片6。其输出电压5V，按输出电流不同可分为78M05、78L05，输出电流分别为0.5A和1.0A，转换成功率分别为2.5W和5W。从整个系统的设计来看，其中有几块集成芯片和多个电阻、电容等器件，其功率总和应在2W左右，所以考虑整个系统的功率裕量，采用78M05作为整个系统的供电芯片。其主要电路如图3-2所示：图3-2 电源电

10、路其中输入电压为交流220V，经过变压器其输出为9.5V，再进行整流。整流可通过四个二极管进行全波整流，也可以利用集成整流堆来进行（同原理）。后面接电容C1、C2为滤波电容进行滤波，注意电解电容应该要有一定裕量，否则不能起到很好的滤波效果。本电路中使用的电容大小为470uf,耐压为25伏。78L05的输出级接入两个滤波电容，用于减小因为电源波动对系统造成的影响和滤波。其不需要采用大容量的电解电容器，容量大小为100uf耐压为25伏，再接入0.1F的电容器，便可减少因为电源波动的影响和滤去纹波，很好地改善负载的瞬态响应。然而，随之产生一个弊端，即一旦78M05的输入出现短路时，输出端大电容上存储

11、的电荷，将通过集成稳压器内部放电，可能会造成内部电路的损坏，故在其间跨接一个二极管，为放电提供放泄通路，对集成稳压器起到了分流保护作用。3.2 温度检测与变送环节信号的检测变送包含两个方面，一是检测环节，另一个是变送环节。检测环节至关重要，检测元件的选型关系到检测的精度和变送环节中信号变送的容易程度。检测与变送设备主要根据被检测参数的性质与系统设计的总体考虑来决定。被检测参数性质的不同，准确度要求、响应速度要求的不同以及对控制性能要求的不同都影响检测、变送器的选择，要从工艺的合理性、经济性加以综合考虑。应遵循以下原则：（1） 可能选择测量误差小的测量元件。（2）尽可能选择快速响应的测量元件与变

12、送设备。（3）对测量信号作必要的处理。 a.测量信号校正。 b.测量信号噪声（扰动）的抑制。（4） 对测量信号进行曲线线性化处理。温度是工业生产过程中最常见、最基本的参数之一。所以，温度的检测与控制是自动控制工程的重要任务之一。目前，测温器件比较多，如热电偶、热敏电阻、PN结和石英晶体温度传感器等，由于科学研究、工业和家用电器等方面对测温和温控的需要，各种新型的集成电路温度传感器不断被研制出来。集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测：Vac=式中，K波尔兹常数；q电子荷绝对值。集成温度传感

13、器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛的应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K,温度0时输出为0，温度25时输出为2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1A/K。AD590是AD公司生产的一个精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从510V变化只引起1uA最大电流的变化或1摄氏度等效误差。 图3-3 AD590基本应用电路及封装图3-3（a）是AD590的封装形式，图3-3（b）是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻

14、R1和电位器R2的电阻之和为1kW时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使 VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。它的主要特性如下：（1） 流过器件的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：=1A/K ，式中：Ir流过器件（AD590）的电流，单位为A。 T热力学温度，单位为K。（2） AD590的测温范围为-55+150。（3） AD59

15、0的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流Ir变化1A，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。（4） 输出电阻为710M。（5） 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五个档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。AD590可直接输出与热力学温度成比例的电流信号，在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。AD590不但实现了温度的电量测量，而且灵敏度高、反应时间短，因此可以作为恒温控制电路的信号检测器。在-50150C温度范围内，AD590的输出电流与温度呈线性关系，与目前使用的水银温度计、铜

16、-康热电偶温度计及半导体热敏电阻温度计相比，AD590具有线性好、测温不需要参考点及消除电源波动、控温精度（温控在某点时的温度最大波动范围）高、体积小、无污染使用方便等优点。因此在常温范围内可以取代它们，广泛应用于科技和工业领域中。由以上分析可得出结论，AD590是一种集成的自动化温度传感变送器，在量程和精度上都完全满足设计中温度测量、变送的要求。下表是AD590温度与电流的关系列表3-1：表3-1 AD590温度与电流的关系摄氏温度 AD590电流 经过10K欧电压0273.2UA2.732V10283.2UA2.782V20293.2UA2.932V25298.2UA2.982V30303

17、.2UA3.032V40313.2UA3.132V50323.2UA3.232V60333.2UA3.332V100373.2UA3.732V 在不同温度下3个OPA(运算放大器)及ADC0809的输入与输出关系如表3-2：表3-2 OPA及ADC0809的输入与输出关系温度值 OPA1 OPA2 OPA3 ADC0809输出值02.732V 0V0V00H102.732V-0.1V0.5V19H202.732V-0.2V1V32H303.032V-0.3V1.5V4BH403.032V-0.4V2V64H503.032V-0.5V2.5V7DH603.032V-0.6V3V96H703.03

18、2V-0.7V3.5VAFH803.032V-0.8V4VC8H903.032V-0.9V4.5VE1H1003.032V-1V5VFAH本部分电路采用一个AD590温度传感器（0100）对温度进行采样，是将AD590作为室内温度传感器件,当温度变化时，AD590会产生电流变化，经OPA1将电流转换为电压，由OPA2做零位调整，最后由OPA3反相放大10倍 。放大后的信号输入到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。3.3 模数转换接口电路因为单片机不能直接处理模拟信号，所以必须将AD590检测到的温度模拟信号变化成数字信号,单片机才能做出相应的处理。在由微型计算机或单片计算机组成的生产过程控制

19、系统和数据采集系统中，可编程模数转换器能把生产现场各种物理量传感器、变送器传送过来的连续变化的模拟电量转换为离散的数字量，然后再提供给计算机进行分析、处理和控制。按照设计指标，精度要求在0.5。采用8位A/D转换器如果设定其成比例关系，即0255，050。则其精确度为0.20，完全满足设计要求。ADC0809大规模集成电路芯片8是一种由单一+5V电源供电、采用逐次逼近转换原理，能够对0+5V 8路输入模拟电压进行分时转换的通用型可编程模数转换器，由于价格适中，与单片机接口、软件操作均比较简单，目前在8位单片机系统中有着广泛的应用。其内部原理图和管脚图如图3-4所示： 图3-4 内部原理和管脚图

20、图3-5 ADC0809内部原理图及馆脚图IN0IN7：8路模拟量的输入端。D0D7：A/D转换后的数据输出端ALE：地址锁存允许信号，高电平有效。A、B、C为模拟通道地址选择端，A为低位，C为高位。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。SC：为启动转换信号，正脉冲有效。此信号通常与系统信号相连，控制A/D转换器的启动。EOC：转换结束信号，高电平有效，表示一次A/D转换已完成。可作为中断触发信号，也可用程序查询的方法检测转换是否结束。OE、START、CLK：OE为输出允许信号端，高电平有效，可与系统读选通信号RD相连。当计算机发出次信号，ADC0809的三态门

21、被打开。此时可通过数据线读到正确的转换结果。CLK为时钟信号输入端，决定A/D转换的速度，转换一次时间范围为50800KHz。START为启动信号输入端。ADC0809有8个通道，可输入八路模拟信号，芯片内设置了8路模拟选通开关以及相应的通道地址锁存及译码电路，因此能对多路模拟信号进行分时采集与转换，转换后的数据送入三态输出数据锁存器。其具有外部供给基准电压；微处理器兼容（三态输出）；含单路8信道多路转换器；不要调零及满标度；典型时钟频率为640KHZ；单通道转换时间116s的性能特点。74LS373为三态输出的八D透明锁存器9，其输出端O0O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时

22、，O0O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存器允许端为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。引出端符号：D0D7 数据输入端OE 三态允许控制器（低电平有效） LE 锁存器允许端 O0O7 输出端 运放输出的模拟量有ADC0809完成转换。模拟量使用ADC0809的IN0通道输入，0809图3-6 ADC0809与AT89C51单片机的连接的读/写控制由单片机P2.7引脚控制，

23、相应的低8位地址采用74LS373八D锁存器锁存，IN0通道的地址为7FF8H。0809的时钟引脚CLK连接于单片机的ALE，由单片机的震荡信号6分频提供。A/D转换的结果采用查询方式，查询的引脚为单片机的P3.4。 ADC0809与AT89C51单片机的连接如上图所示，有8路模拟量输入。输入模拟量的变化范围是05V。ADC0809的EOC用做外部中断请求源，用中断方式读取A/D转换结果。AT89C51通过地址线P2.0来控制转换器的模拟输入通道地址锁存、启动和转换结果的输出。模拟输入通道地址的译码输入A、B、C通过接地输入低电平信号。ADC0809的数据线D0D7接于AT89C51的数据总线

24、P0.0P0.7端，转换结果由P0口送入CPU。ADC0809的时钟信号由AT89C51的ALE信号经两个4413芯片四分频后提供。转换结束信号EOC经一个反相器，接于AT89C51外中断1端（INT1端）。AT89C51的WR、RD与P2.0通过或非逻辑门控制ADC0809的启动、锁存和输出。（加上P2.0是为防止读取外部存储器时或=0而误触）。当P2.0=0、=0时启动0809；当P2.0=0、=0时，读转换结果。3.4 单片机最小系统3.4.1单片机选型 图3-7 AT89C51芯片AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable

25、 and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。（1）主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10

26、年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 （2）振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（3）芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。

27、在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。3.4.2 晶振电路的设计本部分的设计思路是当单片机程序检测到输入的室温信号高于单片机程序设定温度，使风机机运行，使温度降低。当前温度低于设定温度时，风机减速或停止运行。设计核心是一块AT89C51芯片，其作用是用来对从A/D转换器中输出的数

28、字信号程序处理，由于设计中采用一个设定的温度作为初始状态，所以在控制芯片上附加了一个外部复位电路（设计采用上电自动复位），利用电容器充电来实现。上电时，RC电路充电，RST引脚端出现正脉冲，在RST引脚端保持10毫秒以上的高电平，使单片机自动复位。单片机的执行指令都是在时序电路控制下进行的。由于指令的字节数不同，取这些指令的时间就不同，所以需要在单片机上加一个振荡电路，通过外部振荡脉冲接入XTAL1和XTAL2，外部时钟信号由XTAL2端脚注入后直接送至内部时钟电路，输入端XTAL1接地。由于XTAL2端的逻辑电平不是TTL的，所以要加一个上拉电阻。外部时钟信号通过单片机内部一个二分频的触发器

29、而形成内部时钟信号，要求高低电平的持续时间都大于20ms，频率为12MHz。 单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过X1、X2引脚接入定时控制单元（晶体振荡和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。振荡器的工作频率一般在1.212MHz之间，当然在一般情况下频率越快越好。可以保证程序运行速度即保证了控制的实时性。一般采用石英晶振作定时控制元件；在不需要高精度参考时钟时，也可以用电感代替晶振，有时也可以引入外部时钟脉冲信号。C9、C10虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器的振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择在1030PF左右。在设计电路板时，晶振，电容等均应尽可能靠近芯片，以减小分布

30、电容，保证振荡器振荡的稳定性。图3-8 复位电路和时钟电路3.5 人机交互接口3.5.1 显示电路显示部分用于显示用户设定的温度、上限温度、下限温度和当前温度值等。当然，从理论上而言，如果要很明了的显示各种数值的话，应该加上汉字显示模块，这样就可以一目了然的识别出各种设定值。从这一方面来说LCD显示器就占有很大的优势。但LCD显示器也存在着很大的不足，如LCD显示器一般都有8根数据线和5根控制线，即使是用串行的情况下也要占用单片机的8个I/O口10，或者6根线和几个逻辑门。使用LED显示器可以很容易解决I/O口的问题，采用51单片机的串行方式0，只要两根线（数据与时钟）就能完成显示功能，而且串

31、行口还可以跟其它芯片共用，只要加上一个逻辑门电路形成线选就可以了。但其有一个明显的弱点就是显示的时候只能看到一个值，让人有一种不直观的感觉，并且在键盘上设定好一个显示管理键，要显示什么值只有按这个键就可以达到循环显示的目的。本显示电路共设了二位，分别用于显示温度的十、个位。3.5.2 信号输入电路键盘作为人机接口之一，在系统的功能实现过程中起着不可或缺的作用。在硬件的实现上，采用串行接口，由一个74HC164，其8个输出口作为矩阵键盘的列线，再由89C2051的P1.1、P1.2作为行线组成，每根线上都加一个上拉电阻，用于减小干扰。整个键盘共设16个键，见图3.10。其键名和功能如表3.3。图

32、3-9 键盘电路表3.3键盘设置与功能设定键 名个数(标号)功 能数字键10（09）输入050的温度数值，不设小数，但可显示。下限温度1（15）设定上限温度，正常显示时输入有限，数据输入时无效，且报错上限温度1（14）设定下限温度，正常显示时输入有限，数据输入时无效，且报错设定恒温1（13）设定恒温温度，正常显示时输入有限，数据输入时无效，且报错停机键1（11）使其停止加热，正常显示时有限，停机时停止显示，停止测量。确认键1（10）确定输入的数据，输入数据时有效，其它情况下报警。下翻1（12）循环显示设定、上限、下限温度，按下显示2秒，不按则显示温度3.5.3 报警电路为使系统的人机交互界面更

33、好，设置了两路报警信号，分别为两路红色的发光二极管，用于显示越限报警和误输入报警，如下图3-10：当室内温度高于工作人员所设定的上限温度或者低于设定的下限温度时，则认为发生了越限，越限报警灯(LED1)点亮，提示操作出现了越限报警，提醒工作人员注意是否有意外情况发生。值得一提的是，当系统从低温开始加热，到下限温度以前系统都会出现越限报警。当出现越限报警时，工作人员应该注意是不是此种情况，此情况可以忽略。误输入报警(LED2)主要用于键盘管理中，当用键盘进行恒温设定、上、下限温度设定时工作人员如果没有按说明中所要求的步骤进行操作的话就是所谓的误操作。当出现误操作时误输入报警灯点亮，此时工作人员应

34、进行输入检查，查看说明并更正。越限报警和误输入报警分别由P1.0和P1.1口引出，在设计中由于可能会出现高电平电压过小也不能点亮二极管的情况，所以接入一个非门当P1.0、P1.1为高电平时,二极管一定会发亮,从而避免了此情况的发生。 图3-10 报警电路3.6 执行机构中央空调系统主要有制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，将热量散发到大气中去。在系统

35、中，冷冻泵、冷却泵、水塔风扇变频器采用开环控制，由维护人员根据季节不同和符负荷不同的变化进行调节，在每个房间都安装了热交换器和循环风机，通过控制风机的转速来改变热量交换的大小，达到调节房间温度的目的。常见的控制方法有两种，一是按“高、中、低、关”分档模式控制，二是采用变频器调速控制。前者的缺点是房间的温度需要手动调节，各种环境因素的变化常常使人感到不适，后者的缺点是电流畸变大、高频干扰大，高频段的能效比不够高等，整机节能效果还不够理想。房间风机转速控制方案，采用直流电机调速方式，有效地解决了上述问题，达到了室内温度无级变换调节的目的。 直流电机在电枢电压控制下的微分方程为 U=Ea+IaRa+

36、La ( 3.1 )式中：Ua为电枢两端电压；Ia为电枢回路电流；Ra为电枢回路电阻；La为电枢回路感应；Ea为电机旋转时两端的反电势。 反电势的方程为 Ea=Ce=Ce ( 3.2 )式中Ce为电机电势常数；为电机旋转角速度；n为电机转速。 式( 3.2 )代入式(3. 1 )得： Ua=Cen+IaRa+La ( 3.3 ) 静态时，Ia为常量，La=0，所以式（3.2）可写为 Ua=Cen+IaRa （3.4）由式（3.4）可知，电机转速n与电枢两端电压Ua成正比，所以采用调压调速控制方案。图3-11为控制电路原理图。由于AT89C51单片机I/O口具有20mA的驱动能力，选用P1.2口

37、可以直接驱动SSR固态继电器。固态继电器选用光电隔离过零型的SSR交流固态继电器。由于SSR固态继电器内部是光电耦合的，实现了控制电路和主电路的隔离，做到了控制与现场的有效隔离；选用过零型的SSR，保证负载在交流电压为零处通断，避免了使用变频器控制所产生的电源波形畸变大、高频干扰大等弊端，保证了电网的质量。L1起电流的抑制作用，4个二极管形成桥式整流电路、C2起电源波作用图3-11 控制电路原理图通过控制SSR过零型交流固态继电器的断开与通导时间比来调节电机的输入电压Ua，进而达到控制惦电机转速的目的，实现室内温度的无级调节。取控制周期T为50s，在这个周期内，交流电源共有50*50*2=50

38、00个半波，所以，控制输出分辨率为1/5000。为了使电压平滑稳定，采用电源半波分时离散的输出控制方法。控制器输出的操作量MV（MV介于01之间）为，则电源输出的通断比是 ON：OFF=：（1-） （3.5） 0.5 ON：OFF=/（1-）：1 W12自然通风并遮光W26W14+C1运行风机系统W26W18W26W19结束禁止运行YNNYNNYNY图4-2 温度控制软件流程4.2 A/D转换值到温度的子程序由前面硬件部分的说明可以得出，设计要求的A/D转换结果跟温度值的关系是：A/D值=温度10。正如前面说所,由于变送器的限制,我们只能将10时所对应的变送器输出为1.22V,而60时对应的变

39、送器输出是1.44V。而将这些值通过A/D转换后结果刚好为1000和2000。要达到上面所述的关系，只要将A/D转换值减去1000即可满足。图4-3A/D转换和量化流程图入口启动A/D，读入数值A/D值1000计算出温度值返回其量化顺序为：读入A/D转换值、用二进制无符号除法将转换值减去1000，再将其结果用二进制无符号数除法除以10，取商和余数。分别作为温度的整数部分和小数部分，用于三位温度显示。流程图如图4.3所示。其程序见附录B。4.3 温度显示子程序和键盘管理子程序要显示的数据存储于连续的三个数据存储器之中。由图4.5可知其采用了串行口方式0，所以要用时只要将串行口设置为方式0，然后在脉冲的配合下从高位到低位一个个的移入SUBF寄存器中即可。其要显示的数据共三位位于从TEMPDATA开始的三个连续存储空间中16。流程如图4.4，具体程序见附录B。键盘管理程序包括键盘扫描程序（用于将输入的键值读入到数据存储器中）、键值判断转