基于单片机的空调控制系统设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流基于单片机的空调控制系统设计密 级：毕业设计(论文)基于单片机的空调控制系统设计Design Of The Air Conditioning Control System Based On Single Chip Microcomputer.精品文档.图书分类号：学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法

2、律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要为了使用者能在舒适的环境下工作生活，家用空调或者中央空调开始受到高度关注。但是对舒适性的要求不断提高的同时，

3、节能性与经济性的特点却被我们忽视，针对这种现象，我的设计就是利用微型单片机技术与中央空调系统的巧妙结合，来解决这一问题。该系统通过温度，湿度和压差的变化，反馈到单片机控制系统，产生相应的指令控制变频器、压缩机或者流量的调节，从而达到降温、降压、祛湿的功能。适用于日常生活和大型商用建筑的温度监测和测量，也能当成温度处理模块放入其他系统中，可作为其他系统中的主控制板，也可以作为辅助扩展。合理运用此设计会给很多用户节省不必要的浪费，同时也响应了“节能减排”的国家政策。关键词 AT89C51；中央空调；单片机；温度传感器AbstractDue to our users to the requireme

4、nt of the comfort level is increasing, household air conditioner or central air conditioning is starting to get high attention.But the increasing demand for comfort at the same time, the characteristics of energy saving and efficiency are ignored by us, for this kind of phenomenon, I design is the c

5、entral air conditioning system of micro single-chip computer technology and clever union, to solve this problem.The system through the temperature, humidity and the change of pressure difference, feedback to the single-chip microcomputer control system, to generate the corresponding command control

6、inverter, compressor, or traffic regulation, so as to achieve the function of cooling, antihypertensive, qushi.Apply to daily life and the large commercial building temperature monitoring and measurement, can also be as temperature processing module in other systems, can be used as other systems of

7、the main control board, also can be used as auxiliary extension.Reasonable use of this design will give many users save unnecessary waste, but also response to the national energy conservation and emissions reduction.Keywords: AT89C51 central air conditioning single chip microcomputer temperatures目

8、录摘要IAbstractII1 绪论31.1课题背景31.2中央空调控制系统的发展41.2.1空调的概念41.2.2空调的发展历史41.3空调发展趋势51.4中央空调系统比较与选择51.4.1 经济性比较问题51.4.2可行性与可靠性问题62系统总体方案72.1中央空调系统工作流程72.1.1螺杆式冷水机组（R-1,2）72.1.2冷水循环泵（B-1,2,3）72.1.3冷却水循环泵（B-1,2.3）82.1.4电磁阀（P8）82.1.5冷却塔（LT-1,2）82.1.6常压燃气热水锅炉92.1.7定压补水装置（DY-1）92.2中央空调系统总体设计92.2.1水循环系统设计102.2.2冷媒

9、水系统102.2.3冷却水系统112.2.4制冷机组制冷系统122.3风机盘管系统132.3.1风机盘管系统的工作原理132.3.2风机盘管特点132.4空气源热泵冷热水系统设计143硬件系统设计163.1AT89C51微型单片机163.1.1AT89C51单片机的结构163.1.2AT89C51微型单片机引脚和功能173.2时钟电路:183.3掉电模式193.4程序存储加密系统193.5温度传感器电路设计203.5.1常见的测温方法203.5.2.温度传感器的选择原理223.5.3NTC-1产品特点及应用223.5.4NTC-1的使用方法233.6.LED显示电路243.7阀门执行机构设计2

10、53.8复位电路的设计253.9按键电路263.10系统总电路264软件系统设计274.1温度处理子程序设计274.1.1温度读取程序274.1.2温度处理子程序284.2LED动态显示子程序设计294.3模数化处理的设计30结论31致谢32参考文献33附录341 绪论1.1课题背景1由于我国机械和电气技术的飞速发展和小康生活水平的不断满足，为确保温度恒定，中央空调系统已经广泛地运用于工业和民用多方建筑领域，例如酒店、KTV、宾馆、写字楼、商场、工厂厂房等各种场合。伴随着时间的推移，我们对中央空调运行效果的评论也客观地改变。舒适性、节能性是非常符合我们对中央空调提出的改进，也是目前必须要改变的

11、要求，希望在能源损耗最低地情况下保持屋内允许的温度、湿度。传统的空调控制系统不仅耗电量巨大，而且能源损耗更是浪费，尤其是现在能源紧张阶段，更需要不断的改进与创新。以前地中央空调，最低机型制冷量达到200千瓦，85年之后发明了模块机，最低机型制冷量下降到65千瓦左右。直到目前为止，65千瓦制冷量理论上变成中央空调的最小消耗机型，压缩机20P左右。再小的就不算中央空调了。无论是多联机，还是直流变频机组，能效比大幅度低于传统冷水式中央空调。因为风冷这种冷却的方式，低于3.8被注定了就是风冷机组能耗比，然而水冷冷水机，普遍能源消耗效比差不多在4.5以上，磁悬浮离心机能效比最高，高达7。我也不相信部分负

12、荷能效比达到5或者6的，因为国家鉴定的能效比中体现出，大部分直流变频机组能效比还达不到3。 甚至只有2.3. 空调无论是家用还是商用中央空调普遍存在着3040之上地无效能源消耗，有部分空调地无效能源消耗甚至高达5060之上。目前务必完成的工作就是采用新技术来减少系统能耗。建设节约节能型社会，促进中国经济可持续发展。节能减排除了从机组上出发着手外，机电技术的应用也是不可或缺的一部分。单片微型计算机（AT89C51）功能也在不断地加强，愈来愈多的高性能新型品种陆续涌向市场。单片机的优点很多，在很多大型设备控制中（比如锅炉，蒸汽机等特种设备），PLC以主导器件发挥作用，拥有不可替代的价值，但是它价格

13、要比微型单片机贵的多，体积也比较大电源电压相对来说也比较高。所以小型系统控制中大多采用单片机，后来随着机电技术的不断改革与创新，性能大幅度提高，控制功能和稳定性也满足了中央空调控制系统的要求。所以本人的毕业设计就是用基于AT89C51单片机作为核心设计的一个简单运用。1.2中央空调控制系统的发展1.2.1空调的概念空气调节器（Room Air Conditioner）是空调的全称,大多指的是家用空调。中央空调由冷热水管接多个末端方式或者一台主机通过风道过风来控制实现不同的房间、不同领域以达到室内空气湿度、温度、洁净度和空气流量流速温差等调节为目的的空调。家用中央空调特点首先是创造舒适干净的居住

14、环境，其次是从空间和最佳审美观点利用上综合考虑，家用中央空调使室内变得更舒畅，更灵活，容易实现各种各样的装饰成果，即使因为我们不习惯以前的装饰，再次精装修，也只是在原来的中央空调上很小一部分地改变即可与新的装修效果达成和谐一致。所以我们最好的选择就是选这种步步到位、不会被淘汰掉的家用中央空调，也是被视为小型的商用商用空调。风系统和水系统是中央空调的两种循环系统，第一种由室内室外机、风管和每个不同房间的出风口和回风口以及调节阀等构成。后者是由水管、室外机（无室内机）循环顺泵和各种风机盘管（末端设置）构成。由于老百姓对生活的改善，我们也愈来愈追求人性化的产品，以前家用和上商用的空调已经不能满足大众

15、化要求。智能化、节能化中央空调可以运用模拟电路技术以及数字电路技术，还能使用微型单片机，实现软件与硬件的合理结合。简化了开空调的操作与控制，完善了空调的各项功能，同时也对周边环境产生相应的变化而变化。电子产品飞速发展，价格的低廉且实用地控制系统赢得了很广泛的青睐。1.2.2空调的发展历史给我们带来诸多便利的空调设备亦有自己的发展历史，我们不能忘记去过，就像老百姓不能忘记我国国史一样。由于中央空调在欧美市场已经使用百余年，市场进入成熟时期是不可避免的，但我国空调市场从上世纪80年代才慢慢起步，当时还是由外资品牌打入和公共建筑产业兴起而得到初步开拓，后来由于商业地产的高速增长，国内中央空调市场真真

16、正正地进入高速增长阶段，2003-2013年11年期间中国国内中央空调市场从85亿元提高到644亿元，这是质的飞跃，CAGR也达到22.45%。我国中央空调市场发展历程时间重要事件1987年开利在上海设立首家合资公司，目前在大陆已有13家分公司1994年深圳麦克维尔成立，1996年麦克维尔武汉基地投产1996年约克（无锡）成立，主打大中型中央空调及工业制冷设备海尔开始涉足中央空调领域，成为内资企业的先行者1998年广州日立成立，主营离心式、螺杆式等冷水机组大金（上海）成立，正式进军中国市场2001年三星在中国推出数码涡旋多联机，正式进军大陆中央空调市场2002年美的进军小型中央空调领域，并借商

17、用空调生产基地落成之势进行大力推广LG中央空调开始向中国出口，并着手在天津工厂组建生产线2003年东芝空调进入中国，2006年在上海成立东芝开利销售公司海信与日立合资成立海信日立，主营变频多联机产品三菱重工（陕西）成立，主营商用变频中央空调与家用变频中央空调美的、格力中央空调生产基地相继落成投产2005年格力、美的相继下线自主研发的离心机，初次打破外资品牌技术垄断2007年格力推出自主研发的变频多联空调技术，首次掌握变频多联机的核心技术2008年格力推出直流变频多联空调机组，打破日系品牌对直流变频技术的垄断2013年格力推出不费电的光伏中央空调，引发市场热议美的推出超高效双级压缩降膜式离心机，

18、开创“COP7时代”1.3空调发展趋势在我设计这款简单的系统控制前，我对发展趋势也做了一些了解，因为做出来的毕业设计是否符合我们对现在生活的需要这是很重要的，实用才是根本，不然就是纸上谈兵。如今，2l世纪的主流方向是机电技术的逐渐革新已经被全球能源专家充分认识到，空调的社会效益以及巨大经济效益逐步被人们所了解和认知，基于单片机控制的中央空调前景地飞速发展无比的广阔，绝对地优势被空调专家还有全球能源专家认可，许多国家已经或者正准备实施很多系列单片机控制中央空调系统推出措施。1.4中央空调系统比较与选择1.4.1 经济性比较问题 所有放在设计里的设备都是经过精挑细选的，并不是哪个设备贵就选择哪一个

19、，而是从很多方面考虑，比如本段的经济性问题。这个性能的比较是广大市民最为关注的问题，再好的产品如果性价比很高，但价格高到老百姓付不起的时候，这样的产品亦是废品。比较基准当然要保持一致才公平，在经济性方面首先注意的就是这个基准。当然，这些要求包括使用要求、能源价格、设计要求（采用相同的方式）、设备档次、舒适情况或者美观要求等基本条件来进行对比，这种对比的效果才能保证方案的合理性与科学性。设计方案关于空调暖通这方面的一次性投资包括了各种相关联的收费项目，比如用电设备的扩容费、热力入网费还有天然气气源费等费用，除此之外，还有各种设备材料、管道之类的投资项目，容易被遗漏的太多，还有相应的安装、相应的工

20、程项目管理人员费用、设备机组的调试费用等各种各样的收费，土建投资机房与相关水处理和配电和相应室外管线的费用，还有好多好多，在国家造价清单中所列出的各种费用都将是安装空调所产生的不同费用，有的被遗漏，有的被扩大，费用的支出与设备的完美运行是保障室内空气流畅的重要前提，没有竣工验收，就没有人民对舒适节能的安全使用。在我国有很多厂家做中央空调，比如上海的凯泉公司，北京的熊猫厂家，都是富有名气的公司，价格方面也不尽相同，在安装时产生的方案经济型（包括设备功率，扬程大小，流量，风管允许风速等）计算最适合于用户的平均价格。这些都是产生的直接费用，间接费用也有。1.4.2可行性与可靠性问题 当地政府规范要求

21、和各级法规的规定都是编制设计方案的依据，不能超出规范规定的强制性规定；设计方案在给出后就不能轻易更改，之后的满足各方面的需求都是根据施工方案来确定的，需求就是供水、供电、供气之类的辅助资源，而且还要考虑到长期的变化情况。2系统总体方案2.1中央空调系统工作流程结论通过这次毕业设计，让我学到了大学期间都未接触过的知识，更像是一场复习，巩固了这四年的点点滴滴，虽然我对于机电领域还不是非常熟悉，但这正是一场开始，磨练己身，更准确的运用到生活当中去。论文开头介绍了中央空调在生活中的作用，已经普及到生活中的每个领域，然后介绍了中央空调的组成，已经我要讲述的案例，所有案例中需要的设备与流程我都列在上面的说

22、明书中。后来介绍了AT89C51单片机的结构和工作原理等，这些东西是我在大学中所学的皮毛加上在图书馆书中摘要的知识，还有网络上文库中介绍的部分组合而成，文章不算长，经过一层一层修改完成。单片机控制空调系统中也是有顺序的，先控制冷却水循环泵的开启，然后在控制冷水循环泵的开启，最后是机组部分，开启之后冷却塔中的水就开始通过冷却水循环泵进入机组，机组再通过分水器分给末端设置，也就是风机盘管，从风机盘管中出来的冷凝水进入集水器，然后经过冷水循环泵进入板式换热机组，经过换热处理，流向燃气热水锅炉，锅炉用燃气加热之后通过热水一次循环泵流向生活热水换热器，也就是生活区。锅炉中的水不全是集水器中供用过来的，大

23、部分来自于高位膨胀水箱。这其中还有定压补水装置，作用就是将外部水源通向系统，防止由于水量的损失达不到设计要求。单片机控制各种阀门，通过继电器控制，由于单片机出来的电源是低压电源，而水泵阀门确是高压电源，因此需要一个“中介”，来防止电源过大而烧坏单片机，当室外温度变化是，温度传感器会将变化的数据通过A/D转换到单片机识别，然后逐个控制每个阀门的开度，进而控制流量、扬程的大小，在最节能的环境下改变系统流量，风量，温度，湿度。这是一个庞大的系统，具有两个冷水机组，R-1和R-2，R-1控制地位用户，R-2控制高位用户，或者可以左右分。总体来说，完成各项工作后学了好多知识，因为看了好多书籍，查阅了太多

24、的资料，还自学了一个电路PCB软件，以前就没接触过这东西，最后还是在葫芦画瓢的情况下完成了，看来以后还要更要努力一下，自身的知识太匮乏，有学不完的知识在等着我去学。至此论文结束。致谢参考文献1王 淼 ,王 芳. 基于单片机的空调控制系统设计J.信息技术与教育,2013(6):50-51.2秦曾煌.电工学上册，电工技术M.北京：高等教育出版社，2007.13张洪润，张亚凡. 传感技术与应用教程M. 清华大学出版社. 20054陈非凡. 工程测试技术M. 清华大学出版社. 2006: 256.5陈方兴.童维勤.支小利. 基于C/OS-的变频空调控制系统的设计与实现J,计算机工程与设计,2007,2

25、8(20) 6穆秀林、李娜编著.从Protel到Altium Designer.电子工业出版社，2011.47余成波主编.传感器与自动检测技术.高等教育出版社，2009.78王亿书.基于无线传感器网络的粮情监测系统的设计与实现J.计算机应用与软件,2012(8)：110-115.9贾阳阳,基于单片机控制的技能空调系统的设计M,北京暖通空调工业出版社，2008.10S. Nishiike, N. Takeda, T. Kubo et al.Effects of caloric vestibular stimulation on prepositus hypoglossi neurons in r

26、atsJ.European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, 1996.11Chih-Lung Tseng, Yi-Ho Young.Topographical correlations of lateral medullary infarction with caloric- and vestibular-evoked myogenic potential resultsJ.European Archives of Oto-Rhino-Laryngology, 2010. 附录附录1名称规格型号单位数量备注罐式无负压给水设备HCWG18-43-2Q=13m

27、/h H=63mN=2.2KW套1一用一备配套变频控制柜SHV容积式水-水换热器（高区换热器）SHV-221-6-1.0DN1600V=6 m F=12.1台1换热器储水罐用不锈钢衬里SHV容积式水-水换热器（低区换热器）SHV-221-3-1.0DN1200V=3 mF=4.8台1换热器储水罐用不锈钢衬里隔膜式气压罐高区膨胀罐C1000 H=2000套1配上海凯泉双泵隔膜式气压罐低区膨胀罐C600H=2000套1配上海凯泉双泵水水板式换热机组KBZS-K-1.75二次泵热水循环量G=103 m/h(50/60)台27.5Kg/cm(最大工作压力)配气候补偿器自带配电柜配上海凯泉水泵最大降压P=50KPa不锈钢水箱2.0 m 1500X1000X2000台1预留管口及管径现场确定附录2