太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、金做勢(shì)找李掰機(jī)電與車(chē)輛工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）c130prp1-4一 xrystalu219c2|xtal1p0.0/ad039118p0.1/ad1p0.2/ad238237xtal230pp0.3/ad3p0.4/ad43635j=l»電 ac310ufr22k2930-31"2"-3- -4-5-rstpsenale eap1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7p2.0/a8p2.1/a9p2.2/a10p2.3/a11p2.4/a12p2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p3.0/r

2、xdp3.1/txdp3.2/int0p3.3/intp3.4/t0p3.5/t1p3.6/wr343373282122232425262710r1100u3+220v'respack-8r310p1.7p3.7/rd-at89c51optocoupler-npnu1vccdqd1led-redgndds18b20太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)業(yè):電氣工程及其自動(dòng)化級(jí): 名: 號(hào):范智平指導(dǎo)教師:期:2013年6月1日太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)以及人們的日常生活中制冷機(jī)得到廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的是一種以at89c51單片機(jī)為主控制單元，以 ds18b20為溫度傳感器的太陽(yáng)能

3、氨水吸收式制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。介紹了太陽(yáng)能集熱器和氨水吸收式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和特點(diǎn)。該控制系統(tǒng)可以用 ds18b20實(shí)時(shí)采集檢測(cè)到溫度信號(hào)并可以通過(guò)按鍵設(shè)置設(shè)定的溫度。同時(shí)用 led八段數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度。通過(guò)檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度比較來(lái)控制溶液泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能集熱器；吸收式制冷；單片機(jī)； ds18b20 ;目錄引言 1第一章概況及現(xiàn)狀分析 11.1 課題研究的背景 11.2 太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)的研究發(fā)展 21.3 太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)組成與工作原理 31.3.1 太陽(yáng)能集熱器的工作原理 41.3.2 氨水吸收式制冷機(jī)組成及工作原理 5第二章總體設(shè)計(jì) 62.

4、1 總體設(shè)計(jì)方案 62.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 6第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 73.1 at89c51單片機(jī)簡(jiǎn)介 73.2 振蕩電路設(shè)計(jì) 103.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 103.4 獨(dú)立按鍵連接電路 113.5 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì) 113.6 數(shù)碼管顯示電路 123.6.1 led 數(shù)碼管簡(jiǎn)介 123.6.2 顯示電路設(shè)計(jì) 143.7 光耦合器輸出控制電路設(shè)計(jì) 143.7.1 光耦合器簡(jiǎn)介 143.7.2 輸出電路設(shè)計(jì) 15第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 164.1 軟件系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 164.2 軟件流程圖設(shè)計(jì) 18第五章系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)仿真 205.1 軟件調(diào)試 205.1.1 按鍵顯示部分的調(diào)試 205.1.2 傳感

5、器ds18b20a度采集部分調(diào)試 205.2 硬件調(diào)試 205.2.1 按鍵顯示部分的調(diào)試 205.2.2 傳感器ds18b20a度采集部分調(diào)試 215.2.3 輸出電路部分調(diào)試 215.3 系統(tǒng)仿真 21第六章結(jié)束語(yǔ) 23謝辭 24參考文獻(xiàn) 25附錄總體電路設(shè)計(jì)及主要程序 27引言能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn) 能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類(lèi)共 同關(guān)心的問(wèn)題，也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。 雖然我國(guó)礦物能源儲(chǔ)量總量 比較豐富，但是由于我國(guó)人口基數(shù)大，人均能源資源擁有量在世界上處于較低水 平。煤炭和水力資源人均擁有量相

6、當(dāng)于世界平均水平的 50%石油、天然氣人均 資源量?jī)H為世界平均水平的1/15左右。耕地資源不足世界人均水平的30%制約 了生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)。中國(guó)是目前世界上第二位能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。能源供應(yīng) 持續(xù)增長(zhǎng)，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了重要的支撐。 能源消費(fèi)的快速增長(zhǎng)，為世界能 源市場(chǎng)創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國(guó)已經(jīng)成為世界能源市場(chǎng)不可或缺的重要組成 部分，對(duì)維護(hù)全球能源安全，正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的積極作用。 中國(guó)政府正在 以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，加快發(fā)展現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本 國(guó)策，把建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)放在工業(yè)化、 現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出 位置，努力增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)

7、家，繼續(xù)為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮作出更大貢獻(xiàn)。太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的清潔、 可再生綠色能源，處處均可開(kāi)發(fā)運(yùn) 用、無(wú)需開(kāi)采和運(yùn)輸、不會(huì)破壞生態(tài)平衡和污染環(huán)境，合理利用太陽(yáng)能可以有效 緩解能源緊張的問(wèn)題。我國(guó)是太陽(yáng)能資源十分豐富的國(guó)家之一， 太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與 利用將有巨大的市場(chǎng)前景，它不僅具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且還帶來(lái)很好的社會(huì) 效益、環(huán)境效益。大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能是世界各國(guó)政府和學(xué)者都十分重視的 熱門(mén)課題。我國(guó)已經(jīng)把太陽(yáng)能利用作為可再生能源的重要組成部分，并出臺(tái)了一系列的政策指導(dǎo)性文件，鼓勵(lì)和支持太陽(yáng)能太陽(yáng)能利用的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。第一章概況及現(xiàn)狀分析1.1 課題研究的背景臭氧層被破壞是當(dāng)今全

8、球性環(huán)境問(wèn)題之一.它對(duì)人類(lèi)所賴(lài)依生存的環(huán)境造成 了巨大的損害，保護(hù)臭氧層已經(jīng)成為世界各國(guó)義不容辭的迫切任務(wù)。削減和淘汰消耗臭氧層物質(zhì)（ods）不僅對(duì)保護(hù)具氧層而且對(duì)保護(hù)環(huán)境有著十分重要的意義， 也是許多相關(guān)領(lǐng)域中開(kāi)展科學(xué)研究和技術(shù)革新的強(qiáng)大推動(dòng)力。隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類(lèi)已面臨著日益嚴(yán)重的全球氣候變暖和能源枯竭的威脅，因此， 太陽(yáng) 能、地?zé)岷凸I(yè)廢熱等低品位能源的利用己被人們所關(guān)注。而吸收式制冷，以其具有可直接利用低品位熱源驅(qū)動(dòng)、不使用對(duì)臭氧層有破壞作用的cfc的工質(zhì)等獨(dú) 特的優(yōu)點(diǎn)，也越來(lái)越受到人們的青睞。研究如何高效利用工業(yè)余熱、太陽(yáng)能和地 熱，采用吸收式制冷循環(huán)進(jìn)行制冷， 減小制冷設(shè)備

9、的體積，對(duì)加快cf督代進(jìn)程、 節(jié)約能源具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。日常生活中，我們對(duì)太陽(yáng)能集熱器的應(yīng)用比較多見(jiàn)， 而對(duì)吸收式制冷機(jī)的應(yīng) 用相對(duì)比較少，即使常見(jiàn)的澳化鋰吸收式制冷機(jī)大多也只是應(yīng)用在酒店、賓館的中央空調(diào)系統(tǒng)，吸收式制冷機(jī)還沒(méi)有走進(jìn)尋常百姓的家庭。以熱能為動(dòng)力的氨水吸收式制冷機(jī)，其中水是吸收劑，氨水是制冷劑。早在十九世紀(jì)五十年代第一臺(tái) 氨水吸收式制冷機(jī)就已經(jīng)被試制成功， 并在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。蒙特利爾議定 書(shū)的制定將使我們普遍使用的cf或hcfcj冷工質(zhì)將會(huì)逐步禁用，各國(guó)科學(xué)家不 得不另辟蹊徑尋找其他的工質(zhì)。在這種情況下，以氨作為制冷劑的各種系統(tǒng)，特 別是氨水吸收式制冷系統(tǒng)又重新受到人們的

10、重視?，F(xiàn)在在吸收式制冷機(jī)中，只有兩種普遍實(shí)用的工質(zhì)對(duì)，它們是以氨為制冷劑， 水為吸收劑的氨與水和以水為制冷劑，漠化鋰為吸收劑和澳化鋰與水。由于水作 制冷劑，蒸發(fā)溫度不能達(dá)到0c以下，因此以澳化鋰水溶液為工質(zhì)的吸收式制冷 機(jī)，雖然有許多的優(yōu)點(diǎn)，但它的不足在于只能產(chǎn)生 0c以上的冷媒水供空調(diào)和某 些工藝?yán)鋮s使用。氨水吸收式制冷機(jī)可以獲得 o'c以下的低溫，氨水吸收式制冷 機(jī)所需熱源溫度不需很高，低于200 c ,而產(chǎn)生的蒸發(fā)溫度范圍可達(dá)+10c到 -60 c,與壓縮式制冷相比，它具有噪音小、變負(fù)荷性能好、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。 其最大的特點(diǎn)在于能夠利用低品位的熱能，可以用工業(yè)余熱、廢熱、太陽(yáng)能、

11、地 熱能等作為動(dòng)力，使能源得到充分合理的利用，并可大量節(jié)省電力。所以它在那些既需冷量較多，又有余熱或熱電聯(lián)產(chǎn)的企業(yè)中特別適用。例如煉油、石油化工、 化肥、橡膠、食品加工和冷藏、釀酒等企業(yè)中應(yīng)優(yōu)先考慮采用。從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看，一方面電力供需矛盾突出，若繼續(xù)發(fā)展壓縮式制冷 機(jī)，則勢(shì)必加劇電力供應(yīng)的緊張：另一方面熱能的有效利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā) 達(dá)國(guó)家。據(jù)預(yù)測(cè)，2000年，我國(guó)余熱資源全年將達(dá)到2.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中200c 280c以下的低品位余熱比重若按64%65%估計(jì)，2000年將達(dá)到8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 所以綜合利用能源，發(fā)展可用低品位熱能氨水吸收式制冷機(jī)，以最大限度的節(jié)省 電力是大有可為的。太

12、陽(yáng)能吸收式空調(diào)技術(shù)的研究發(fā)展1.2 太陽(yáng)能吸收式制冷技術(shù)的研究發(fā)展在我國(guó)，太陽(yáng)能制冷及空調(diào)的研究始于 20世紀(jì)70年代后期，其中多數(shù)是 小型的氨-水吸收式制冷試驗(yàn)樣機(jī)。例如：天津大學(xué)1975年研制的連續(xù)式氨-水 吸收式太陽(yáng)能制冰機(jī)，日產(chǎn)冰量可達(dá)5.4kg ;北京師范學(xué)院1977年研制成功1.5 m2干板型間歇式太陽(yáng)能制冰機(jī)，每天可制冰6.88kg;華中工學(xué)院研制了采光面積為1.5m2,冰箱容積為70l,以氨-水為工質(zhì)對(duì)的小型太陽(yáng)能制冷裝置。 1987年，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所與香港理工學(xué)院合作在深圳建成了一套科 研與實(shí)用相結(jié)合的示范性太陽(yáng)能空調(diào)與熱水綜合系統(tǒng)。九五”計(jì)劃期間，國(guó)家科委把 太陽(yáng)

13、能空調(diào)列為重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。1998年 在廣東省江門(mén)市建成的一套大型太陽(yáng)能熱水示范系統(tǒng)建造在一棟24層的綜合大樓上，采用平板型集熱器和一臺(tái)100kw的兩級(jí)吸收式制冷機(jī)。1999年在山東省乳山市科普公園的太陽(yáng)能館又建成了一套大型太陽(yáng)能空調(diào)及供熱綜合示范 系統(tǒng)，系統(tǒng)采用熱管式太陽(yáng)能集熱器和 100kw的單級(jí)澳化鋰制冷機(jī)。國(guó)家科技 攻關(guān)項(xiàng)目北京天普太陽(yáng)能集團(tuán)的新能源示范大樓2003年正式建成，總建筑面積8000m2 ,系統(tǒng)采用熱管式真空管集熱器和 u型管式真空管集熱器，空調(diào)制冷采 用一臺(tái)200kw的單級(jí)澳化鋰制冷機(jī)，并采用一臺(tái)地源熱泵機(jī)組作為輔助。2006年7月份，由長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大空調(diào)公司自主開(kāi)發(fā)研制的太

14、陽(yáng)能空調(diào)已經(jīng)落戶天津華苑軟 件園。此太陽(yáng)能系統(tǒng)由兩臺(tái)制冷量 5815kw 太陽(yáng)能直燃機(jī)、166個(gè)集熱模塊、 陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)構(gòu)成，為建筑面積12萬(wàn)m2大廈提供制冷、采暖。 國(guó)內(nèi)近期關(guān)于此項(xiàng)工作的研究方面，大連理工大學(xué)的徐士鳴教授等研究了以 空氣為攜熱介質(zhì)的開(kāi)式太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)特性并取得了多項(xiàng)研究成果；中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所在太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的整合設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了開(kāi)拓性的工作； 華中理工大學(xué)的舒水明教授主要進(jìn)行了太陽(yáng)能吸收式制冷系統(tǒng)蓄能技術(shù)方面問(wèn) 題的研究；上海交通大學(xué)的王如竹、劉艷玲提出了一種太陽(yáng)能燃?xì)饴?lián)合驅(qū)動(dòng)的雙 效澳化鋰吸收式空調(diào)。在國(guó)外，1983年世界上最早的大型太陽(yáng)能吸收式

15、制冷系統(tǒng)在阿拉伯半島國(guó) 家科威特安裝完成，該系統(tǒng)為建筑面積 530m2科威特國(guó)防部辦公樓提供制冷。 1995年約旦大學(xué)的m.hammad等人研制了改進(jìn)了的第二代太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)澳化鋰 制冷機(jī)。1998年5月由北京桑達(dá)公司為彳惠國(guó)斯圖加特 meissner & wurst公司 建造的太陽(yáng)能吸收式空調(diào)系統(tǒng)建成。國(guó)外各種研究同樣集中于尋求新的工質(zhì)對(duì)、 太陽(yáng)能集熱器的結(jié)構(gòu)與循環(huán)性能的關(guān)系、系統(tǒng)能量平衡研究、制冷與制熱聯(lián)合工 作研究等方面。1.6 太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)組成與工作原理本課題結(jié)合實(shí)際狀況設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的氨水吸收式制冷系統(tǒng)， 它是用 太陽(yáng)能集熱器提供的熱能來(lái)驅(qū)動(dòng)氨水吸收式制冷機(jī)制冷，

16、主要由太陽(yáng)能集熱器和 氨水吸收式制冷機(jī)兩大部分構(gòu)成。在我設(shè)計(jì)太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，首先了解一下太陽(yáng)能氨水吸 收制冷系統(tǒng)的基本組成與工作原理深。由于吸收式制冷機(jī)可以利用低品位能源作 為動(dòng)力，并且制冷劑不用氟里昂，因而可以節(jié)能降耗，減少溫室氣體和氟里昂對(duì) 大氣環(huán)境的污染。太陽(yáng)能氨水吸收式制冷系統(tǒng)，是用太陽(yáng)能集熱器提供的熱能來(lái) 驅(qū)動(dòng)氨水吸收式制冷機(jī)制冷，主要由太陽(yáng)能集熱器和氨水吸收式制冷機(jī)兩大部分 構(gòu)成。日常生活中，我們對(duì)太陽(yáng)能集熱器的應(yīng)用比較多見(jiàn)， 而對(duì)吸收式制冷機(jī)的 應(yīng)用相對(duì)比較少，即使常見(jiàn)的澳化鋰吸收式制冷機(jī)大多也只是應(yīng)用在賓館、酒店卜面就家用太陽(yáng)能的中央空調(diào)系統(tǒng)，吸收式制冷機(jī)還沒(méi)

17、有走進(jìn)尋常百姓的家庭 ，一 1氨水吸收式制冷系統(tǒng)的組成與工作原理作一分析探討。1.6.1 太陽(yáng)能集熱器的工作原理圖1.1太陽(yáng)能集熱器太陽(yáng)能氨水吸收式制冷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)際上是個(gè)成熟技術(shù)的組合應(yīng)用問(wèn)題。既然太陽(yáng)能熱水器能為我們的日常生活提供熱水， 同樣地我們可以利用太陽(yáng)能熱水 器提供的熱媒水，來(lái)驅(qū)動(dòng)氨水吸收式制冷機(jī)制冷，滿足人們使用制冷空調(diào)的愿望 和需要。目前太陽(yáng)能集熱器的制造技術(shù)已經(jīng)成熟，太陽(yáng)能熱水器提供的熱媒水可 以滿足氨水吸收式制冷機(jī)的要求。下面對(duì)太陽(yáng)能集熱器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作 一介紹。1太陽(yáng)能集熱器在吸收了太陽(yáng)光輻射以后， 集熱管會(huì)吸收太陽(yáng)光的熱量使集熱 器的內(nèi)溫度會(huì)上升，集熱管內(nèi)的存儲(chǔ)

18、水的溫度也隨之升高。 我們知道水的溫度升 高，水的比重會(huì)減輕，集熱管中的水便會(huì)經(jīng)上面的水管進(jìn)入蓄水箱上部。但是蓄 水箱下部存儲(chǔ)的冷水有較大比重，就會(huì)由蓄水箱下部的水管流到集熱器的下方。 流進(jìn)的冷水在集熱器內(nèi)吸收熱量后，水的比重又會(huì)減輕，水又上升到水箱內(nèi)。蓄 水箱內(nèi)的水不斷對(duì)流循環(huán)，水溫會(huì)逐漸提高，直到散失的熱量與吸收的熱量相平 衡時(shí)，水的溫度不會(huì)再升高時(shí)為止。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又被稱(chēng) 循環(huán)熱水器。集熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與一 般熱水交換器不一樣，熱交換器通常只是液體到液體，或是液體到氣體的熱交換 過(guò)程，而平板行集熱器時(shí)直接將太陽(yáng)輻射傳給液體或

19、氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過(guò) 程。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實(shí)用的集熱器就有直管式、瓦楞式、 鋁翼式、扁管式等二十多種。1.6.2 氨水吸收式制冷機(jī)組成及工作原理氨-水吸收式制冷機(jī)是一種以熱能為動(dòng)力的制冷機(jī)，其中水是吸收劑，氨水 是制冷劑。下面將氨-水吸收式制冷機(jī)的組成及工作原理以及工質(zhì)的循環(huán)過(guò)程介 紹如下。1氨-水吸收式制冷系統(tǒng)的組成氨-水吸收式制冷系統(tǒng)由發(fā)生器、吸收器、溶液泵、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流 閥所組成。如圖1.2所示制冷劑制冷劑-吸收劑冷凝器發(fā)生器*溶液泵圖1.2氨水吸收式制冷系統(tǒng)的組成部件2氨-水吸收式制冷系統(tǒng)工作原理氨-水吸收式制冷系統(tǒng)是利用氨和水所組成的氨水二元混合溶液作為

20、工質(zhì)來(lái)運(yùn)行的。氨和水兩種物質(zhì)在相同的壓強(qiáng)下具有不同的沸點(diǎn)， 在一個(gè)物理大氣壓 下，氨的沸點(diǎn)為-33.4 c,水的沸點(diǎn)為100c,兩者相差僅133.4 co我們把高沸 點(diǎn)的組分稱(chēng)作為吸收劑，把低沸點(diǎn)的組分稱(chēng)作為制冷劑。在氨一水吸收式制冷系 統(tǒng)中我們把氨作為制冷劑，把稀氨水溶液作為吸收劑，利用氨水溶液的濃度隨著 壓力和溫度變化將產(chǎn)生變化的物理性質(zhì)， 將制冷劑與氨水溶液分離，系統(tǒng)通過(guò)制 冷劑的蒸發(fā)而制冷，又通過(guò)溶液實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑的吸收。由于這種制冷方式是利用 吸收溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化來(lái)完成制冷劑循環(huán)，所以被稱(chēng)為吸收式制冷。制冷劑的循環(huán)過(guò)程：在氨一水吸收式制冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)氨水溶液在發(fā)生 器內(nèi)受到熱媒水

21、的加熱后，溶液中的氨不斷汽化；隨著氨的不斷汽化，發(fā)生器內(nèi)的氨水溶液濃度不斷降低，進(jìn)入吸收器；氨蒸氣進(jìn)入冷凝器，被冷凝器內(nèi)的冷卻 水降溫后凝結(jié)，成為高壓低溫的液態(tài)氨；當(dāng)冷凝器內(nèi)的液態(tài)氨通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，急速膨脹而汽化，(有相變或部分相變產(chǎn)生)在汽化過(guò)程中大量吸收蒸發(fā) 器內(nèi)冷媒水的熱量，從而達(dá)到降溫制冷的目的；在此過(guò)程中，低溫氨蒸氣進(jìn)入吸收器，被吸收器內(nèi)的氨水稀溶液吸收，溶液濃度逐步升高，再由溶液泵送回發(fā) 生器，完成整個(gè)制冷系統(tǒng)的循環(huán)。如此進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)進(jìn)行制冷。同樣，由 于氨水濃溶液在吸收器內(nèi)已被冷卻，溫度較低，為了節(jié)省加熱稀溶液的熱量，提高整個(gè)裝置的熱效率，在系統(tǒng)中也增加一個(gè)熱交換器

22、，讓發(fā)生器流出的高溫稀溶 液與吸收器流出的低溫濃溶液進(jìn)行熱交換，提高濃溶液進(jìn)入發(fā)生器的溫度2。第二章總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案我是通過(guò)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的研究后，知道空調(diào)制冷系統(tǒng)也是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。 它通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)室內(nèi)溫度變化時(shí)通過(guò)壓縮機(jī)的開(kāi)啟或關(guān)閉 來(lái)控制空調(diào)系統(tǒng)的工作。由此啟發(fā)， 我設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能氨水吸收制冷系統(tǒng)，是通過(guò) 溫度傳感器ds18b20完成對(duì)溫度的采集并將采集到的外部溫度信號(hào)經(jīng)它將外部 溫度信號(hào)的模擬信號(hào)換成8位的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)并 i/o 口傳給單片機(jī)系統(tǒng)(at89c51)。單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行譯碼處理并由led數(shù)碼管將采集的溫度值顯示出來(lái)。通過(guò)系統(tǒng)

23、程序設(shè)定一個(gè)初設(shè)溫度值，也由led數(shù)碼 管將設(shè)置的溫度值顯示出來(lái)，并可通過(guò)按鍵來(lái)改變初設(shè)的溫度值。 同時(shí)由單片機(jī) 系統(tǒng)完成對(duì)鍵盤(pán)掃描、按鍵溫度設(shè)定等程序的處理，將采集處理的溫度信號(hào)顯 示示的溫度值與系統(tǒng)設(shè)定溫度值比較，形成可以控制溶液泵電機(jī)啟動(dòng)和停止兩種 工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液泵的控制，從而實(shí)現(xiàn)氨水吸收制冷系統(tǒng)的智能控制。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求本設(shè)計(jì)的目的是利用單片機(jī)采集環(huán)境溫度值，以數(shù)字量的形式存儲(chǔ)和顯示， 并能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度值，通過(guò)按鍵的“ +” 、”一設(shè)定目標(biāo)控制溫度值。 設(shè)計(jì)所采用的控制芯片為 at89c51單片機(jī)，此芯片功能強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要 求。通過(guò)對(duì)電路的設(shè)計(jì)，對(duì)芯片的外

24、圍擴(kuò)展，使得單片機(jī)作為控制器核心，對(duì)制 冷系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行控制。通過(guò) ds18b20對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將產(chǎn)生的 信號(hào)送入單片機(jī)；溫度檢測(cè)信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后用于調(diào)節(jié)溶液泵的工作狀態(tài)，滿足消費(fèi)者對(duì)溫度的設(shè)置控制制冷系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)要求利用單片機(jī)設(shè)計(jì)控制制冷系統(tǒng)， 能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)并顯示室溫，能夠利 用鍵盤(pán)設(shè)定溫度，由led數(shù)碼管前兩位顯示檢測(cè)到的室溫，最后兩位顯示設(shè)定 的溫度，并且和室溫進(jìn)行比較。當(dāng)室溫高于設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng) 中溶液泵工作，并且工作指示燈亮；當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)能夠驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)中溶液泵停止工作，并且工作指示燈不亮 系統(tǒng)的整體框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)整體

25、框圖系統(tǒng)的外圍電路是at89c5俾片機(jī)工作的基礎(chǔ)保障。時(shí)鐘電路是用于產(chǎn)生單 片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，復(fù)位電路使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。鍵盤(pán)電路 用于向系統(tǒng)輸入運(yùn)行參數(shù)，控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)鍵盤(pán)掃描等程序設(shè)計(jì)把鍵 盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 at89c51單片機(jī)簡(jiǎn)介at89c51是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是由 atme公司生產(chǎn)的一個(gè)低電 壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用atme公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技 術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令系統(tǒng)兼容，同時(shí)片內(nèi)置有通用 8位中央處理器和 8k字節(jié)的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 romz及256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

26、器ram 在許多許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中 at89c5h1片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。at89c51單片機(jī)各引腳功能如下所示。3p0 口： p0.7p0.0,這組引腳共8條，其中p0.7為最高位，p0.0為最低位。 這8條引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況。第一種情況是單 片機(jī)不帶片外存儲(chǔ)器，p0 口可以作為通用i/o 口使用，p0.7p0.0用于傳送cpu 的輸入/輸出數(shù)據(jù)，此時(shí)它需外接一上拉電阻才能正常工作。第二種情況是單片 機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各引腳在 cpu訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器 的低8位地址，然后傳送cpu對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)2。p1 口： p1 口是一個(gè)內(nèi)部含

27、上拉電阻的8位雙向i/o 口。它也可作為通用的 i/o 口使用，與p0 口一樣用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，所不同的是它片內(nèi)含 上拉電阻而p0 口沒(méi)有，故p0 口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而 p1 口則無(wú)需。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口用于輸入片內(nèi)eprom的低8位地址。p2 口： p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，它可以作為通用i/o 口使用，傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)可與p0 口的第二功能配合，用于輸出 片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元。在一些型號(hào)的單片機(jī)中，p2 口還可以配合p1 口傳送片內(nèi)eprom的12位地址中的高4位地址。p3 口： p3 口引腳

28、是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o 口，當(dāng)p3 口寫(xiě)入1后， 它們被內(nèi)部上拉為高電平。它也可作為通用的 i/o 口使用，傳送用戶的輸入輸出 數(shù)據(jù)，p3 口也作為一些特殊功能端口使用，如圖 3.1所示：p3.0: rxd （串行數(shù)據(jù)接收口）。p3.1: txd （串行數(shù)據(jù)發(fā)送口）。p32 int0 （外部中斷0輸入）。p33 int1 （外部中斷1輸入）。p3.4: t0 （記數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入）。p3.5: t1 （記時(shí)器1外部輸入）。p3.6: wr （外部ram寫(xiě)選通信號(hào)）。p3.7: rd （外部ram文選通信號(hào)）。rst當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rstw兩個(gè)機(jī)器周期的高電平狀態(tài)。ale/p

29、r0g :地址鎖存允許/編程線，當(dāng)訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，在 p0.7p0.0引腳線上輸出片外存儲(chǔ)器低 8位地址的同時(shí)還在ale/pr0g線上輸出一個(gè)高電 位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專(zhuān)用地址鎖存器，以便空出p0.7p0.0引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)在 ale/pr0g線上輸出頻率為1/6晶振頻率的脈 沖序列。psen :外部程序存儲(chǔ)器rom勺選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp：允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器/編程電源線，當(dāng)ea保

30、持低電平時(shí)，則在此期間允許使用片外程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng) ea端保持高電平時(shí)，則允許使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。在 flashg程期間，此引腳也用于施加12v 編程電源（vpp。xtal1和xtal2片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接單片機(jī)片內(nèi) osc勺定時(shí)反饋回路。at89c51的性能及特點(diǎn)：片內(nèi)有8k可在線重復(fù)編程的快速內(nèi)存可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器（flash memory）。存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入/擦寫(xiě)10000次以上。存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間達(dá)到10年以上。寬工作電壓范圍：vcc可為2.7v-6.5v。全靜態(tài)工作：可從0hz-24mhz。程序存儲(chǔ)器具有加密保護(hù)。32

31、條可編程的i/o 口線。中斷結(jié)構(gòu)具有5級(jí)（6級(jí)）中斷源和兩個(gè)優(yōu)下級(jí)?？删幊痰娜p工串行通訊口端。掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和空閑維持低功耗。at89c51單片機(jī)引腳圖如圖所示u119b xtal1p0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2xtal2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6rstp0.7/ad7p2.0/a8p2.1/a9p2.2/a1039183837369353433f2122_2329psenp2.3/a11alep2.4/a12eap2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p1.0p3.0/rxdp11p3 1/txd2430-2531261

32、272810211312"4"p1.2p3.2/ini0p1.3p3.3/int1p1.4p3.4/t0p1.5p3.5/t1p1.6p3.6/wrp1.7p3.7/rd13"5"14_6- 7_68_17at89c51圖3.1 at89c51引腳圖3.2 振蕩電路設(shè)計(jì)at89c51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器,它的輸人 端為芯片引腳xtal1 ,輸出端為引腳xtal2。振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)送到cpu,作 為cpu的時(shí)鐘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)cpu產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機(jī)器周期。這個(gè)放大器與作 為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，

33、振蕩電路的連接如圖所示圖3.2所示。電路中的電容c01和c02的典型值通常選擇30pf。該電容的大小多少會(huì)影 響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體振蕩頻率的范圍通 常是在1.212mhz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘時(shí)頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速 度也就越快。晶體和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容， 更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能 好的電容。3系統(tǒng)的振蕩電路如圖所示c01“i 30pf12mhzxtal1圖3.2振蕩電路30pfc02xtal23.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始

34、狀態(tài) ， 并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。at89c51單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 rst引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果rst引腳有一個(gè)高電平并維持2 個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），則cpu就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位分為手 動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是手動(dòng)復(fù)位。系統(tǒng)的復(fù)位電路如圖3.3所示。30p圖3.3 復(fù)位電路3.4 獨(dú)立按鍵連接電路按鍵包括兩個(gè)獨(dú)立按鍵s2和s3, 一端與單片機(jī)的p1.3和p1.4 口連接，另 一端接地，當(dāng)按下任一鍵時(shí)，p1 口讀取低電平有效。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入按鍵掃 描子程序，以查詢

35、的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定。其中按鍵s2為加按鍵，每按一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值加一，按鍵s3為減按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)初定值進(jìn)行減一計(jì)算。其連線圖如圖3.4所示。u21918xtal1xtal2p0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7p2.0/a8p2.1/a9p2.2/a10,psenp2.3/a11alep2.4/a12eap2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p1.0p3.0/rxdp1.1p3.1/txdp1.2p3.27int0p1.3p3.37int1p1.4p3.4/t0p

36、1.5p3.57t1p1.6p3.67wrp1.7p3.77rdrst29 k k6三1 王4 ""s-98765432， 123-41n67fo 0123456733jj3j33- 22n -2n22n 111 11 11 1圖3-4獨(dú)立按鍵連接電路3.5 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)本制冷系統(tǒng)的溫度測(cè)量電路采用 ds18b20來(lái)實(shí)現(xiàn)。ds18b20是美國(guó)著 名半導(dǎo)體公司dallas推出的第一片采用了 "線總線”接口的溫度傳感器， 它具有低功耗、微型化、高性能、能力強(qiáng)、抗干擾、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)， 可以直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。ds18b20的性能及特點(diǎn)4:

37、適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在3.05.5v ,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線 供電。獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處 理器與ds18b20的雙向通信。ds18b20可以支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三 線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。在使用中不需要任何外接元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一 只三極管的集成電路里。測(cè)溫范圍-55c+125c,在-10c+85c時(shí)精度為 此5c?？删幊谭直媛蕿?12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5c, 0.25c,0.125c和0.0625c,可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。在9位分辨率時(shí)，最多在93.75ms內(nèi)能把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；

38、12位分辨率 時(shí)，最多在750ms內(nèi)能把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。測(cè)量的結(jié)果能直接輸出實(shí)時(shí)數(shù)字溫度信號(hào)，可以傳送crc校驗(yàn)碼，同時(shí)以"線總線”串行傳送給cpu,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。電源極性接反時(shí)，芯片不能正常工作，但不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。制冷系統(tǒng)溫度測(cè)量電路如圖3.5所示。u1vccdq gndds18b20圖3.5溫度測(cè)量電路3.6 數(shù)碼管顯示電路3.6.1 led數(shù)碼管簡(jiǎn)介本系統(tǒng)選用6個(gè)led數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行溫度顯示。led又稱(chēng)為數(shù)碼管，它主要有8段發(fā)光二極管組成的不同組合，其中 ag為數(shù)字和字符顯示段，dp為小數(shù)點(diǎn) 的顯示，通過(guò)ag這7個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮的不同組合，可以顯示 09和af 共

39、16個(gè)數(shù)字和字母。led數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，如圖3.6(a)和圖3.6 (b)所示。共陰極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管陰極連接在一起，共陽(yáng)圖3.6七段led數(shù)碼管-11111極結(jié)構(gòu)是把8個(gè)發(fā)光二極管陽(yáng)極連接在一起。通過(guò)單片機(jī)引腳輸出局低電平，可 使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字母, 這種使數(shù)碼管顯示字形的數(shù)據(jù)稱(chēng)字形碼, 又稱(chēng) 段選碼。111 ne d gnd c dp數(shù)碼管引腳表3-1七段led的段選碼表顯示字符共陰極段碼共陽(yáng)極段碼顯示字符共陰極段碼共陽(yáng)極段碼03fhc0h87fh80h106hf9h96fh90h25bha4ha77h88h34fhb0hb7fh83h466h99hc39

40、hc6h56dh92hd3fha1h67dh82he79h86h707hf8hf71h8eh一個(gè)共陰極數(shù)碼管接至單片機(jī)的電路，要想顯示“7"，須a、b、c這3個(gè)顯示段發(fā)光(即這3個(gè)字段為高電平)只要在 p0 口輸入00000111 (07h)即可。 這里數(shù)字7的段選碼即為07a字形與段選碼的關(guān)系見(jiàn)表3-1所示3.6.2 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)制作中選用6位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊，它和單片機(jī)硬件的接口 如圖3.7所示。其中前2位數(shù)碼管ds1 ds2用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集 到的溫度，顯示范圍為099攝氏度；后2位數(shù)碼管ds4 ds5用于顯示系統(tǒng)設(shè) 置的初值溫度，只能顯示整數(shù)的溫度值

41、，顯示范圍為099攝氏度。led數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g、dp線分別與單片機(jī)的p0.0p0.7 口連接，其中 p0 口需要接一 10k的上拉電阻，以使單片機(jī)的p0 口能夠輸出高低電平。數(shù)碼管 的位選16分別與單片機(jī)的p2.0p2.4 口相連接，只要在 p2.0p2.4 口任一 位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。u2112respa(ck-81918.xtal1p0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2xtal2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6rstp0.7/ad7p2.0/a8p2.1/a9p2.2/a10psen"p2.3

42、/a11alep2.4/a12ea-p2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p1.0p3.0/rxdp1.1p3.1/txdp1.2p3.2/int0"p1.3p3.3/intfp1.4p3.4/t0p1.5p3.5/t1p1.6p3.6/wr-p1.7p3.7/rd-391382,23373343644593555634667337783288929303111 -3_456_7821a22b23c24d25e26f272810-it121314151617tat89c51圖3.7數(shù)碼管顯示電路3.7 光耦合器輸出控制電路設(shè)計(jì)3.7.1 光耦合器簡(jiǎn)介光耦合器（optical

43、coupler ,英文縮寫(xiě)為oc）亦稱(chēng)光電隔離器或光電耦合器， 簡(jiǎn)稱(chēng)光耦。它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管led）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào) 時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí) 現(xiàn)了電一光一電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器， 單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào)，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔 離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性光 耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比， 達(dá)到

44、精密穩(wěn)壓 目的。由于光電耦合器的輸入阻抗與一般干擾源的阻抗相比較小，由于光電耦合器的外殼是密封的，它不受外部光的影響；光電耦合器的隔離電阻很大（約 1012q）、隔離電容很?。s幾個(gè)pf）所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾。 線性方式工作的光電耦合器是在光電耦合器的輸入端加控制電壓，在輸出端會(huì)成比例地產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步控制下一級(jí)的電路的電壓。線性光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管接通而發(fā)光，光敏三級(jí)管導(dǎo)通，光電耦合器是電流驅(qū)動(dòng)型，需要足夠大的電流才能使發(fā)光二極管導(dǎo)通，如果輸入信號(hào)太小， 發(fā)光二極管不會(huì)導(dǎo)通，其輸出信號(hào)將失真。3.7.2 輸出電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求在當(dāng)前室溫高于設(shè)定溫

45、度時(shí)能夠自動(dòng)驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)溶液泵電機(jī)工 作；在當(dāng)前室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，能夠自動(dòng)驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)溶液泵電機(jī)不工作。本系統(tǒng)在復(fù)位后即置p37腳為低電平，在當(dāng)前室溫高于設(shè)定溫度時(shí)，通過(guò)置p37 腳低電平使光耦合器電路導(dǎo)通來(lái)驅(qū)動(dòng)后級(jí)制冷系統(tǒng)溶液泵電機(jī)工作，本系統(tǒng)采用紅色led亮來(lái)代替制冷系統(tǒng)溶液泵電機(jī)工作；在當(dāng)前室溫低于設(shè)定溫度時(shí)，通 過(guò)置p3a1腳為高電平使來(lái)光耦電路不導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)后級(jí)制冷系統(tǒng)溶液泵電機(jī)不工 作.，本系統(tǒng)采用紅色led不亮來(lái)代替溶液泵電機(jī)不工作。系統(tǒng)輸出控制電路如圖3.8所示。+220v圖3.8輸出控制電路第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件主要是采用c語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控

46、制實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。主程序?qū)?模塊進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、顯示、鍵盤(pán)等模塊。用的是循環(huán)查詢方式， 來(lái)顯示和控制溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 ds18b2q5勺測(cè)量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序5。一、主程序模塊及其流程圖主程序主要包括設(shè)置、顯示默認(rèn)調(diào)節(jié)溫度為21c和進(jìn)行系統(tǒng)初始化（設(shè)定中斷、定時(shí)方式等）工作。如圖 4.1所示：圖4.1主程序流程圖二、溫度設(shè)定中斷子程序及其流程圖包括“升溫”和“降溫”兩段程序，它們的內(nèi)容相仿。當(dāng)手按下“升溫”按鍵，單片機(jī)判斷是否大于溫度上限 37c,若沒(méi)超過(guò)上限，則將其值升高1c,調(diào) 整為十進(jìn)制，顯示新值。若超過(guò)溫度上限則返回。升溫設(shè)置

47、流程圖如圖4.2所示:圖4.2溫度設(shè)置流程圖降溫時(shí)，先判斷手動(dòng)設(shè)定溫度是否超過(guò)溫度下限，若低于10c,若低于10c, 則返回，反之，將其值降低1c。調(diào)整為十進(jìn)制，顯示新值。降溫設(shè)置如圖 4.3 所示：圖4.3降溫流程圖4.2 軟件流程圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖如圖4.4所示。33開(kāi)始圖4.4系統(tǒng)軟件流程圖第五章系統(tǒng)調(diào)試和系統(tǒng)仿真5.1 軟件調(diào)試5.1.1 按鍵顯示部分的調(diào)試起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫(xiě)的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用p1 口，數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)采用p0控制led的段碼，p2 口控制led的位碼，從而實(shí)現(xiàn)按鍵功能以及數(shù)碼管的 顯示。經(jīng)過(guò)編譯沒(méi)有出錯(cuò)，但在仿真調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒(méi)有正確 的顯示溫度

48、，按鍵功能也不靈的，當(dāng)按鍵按下時(shí)，顯示并不變化。經(jīng)過(guò)查找分析，發(fā)現(xiàn)按鍵掃描程序沒(méi)有按鍵消抖部分，按鍵在按下與松手時(shí)， 都會(huì)有一定程序的抖動(dòng)，從而可能使單片機(jī)做出錯(cuò)誤的判斷， 導(dǎo)致按鍵條件預(yù)設(shè) 溫度時(shí)失靈，甚至根本不工作。因此必須在按鍵掃描程序中加入消抖部分，即在按鍵按下與松手時(shí)加入延時(shí)判斷，以檢測(cè)按鍵是否真的按下或已完全松手。數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗袛?shù)碼管的段碼都由p0 口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，但在程序中卻沒(méi)有設(shè)置顯示段碼的暫存 器，導(dǎo)致當(dāng)p0 口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確識(shí)別段碼。應(yīng)在程序中設(shè)定存 儲(chǔ)段碼的空間。在按鍵加入了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中加入了段

49、碼的存儲(chǔ)空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能正常的工作，達(dá)到了較好的效果。5.1.2 傳感器ds18b2w度采集部分調(diào)試由于數(shù)字式集成溫度傳感器 ds18b20勺高度集成化，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶 來(lái)了極大的方便，體積小、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。 軟件設(shè)計(jì)采用了 p1.7 口為數(shù)字溫度輸入口，但是需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處 理后才能顯示，從而多了溫度轉(zhuǎn)換程序。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度的連 續(xù)檢測(cè)，由于硬件led數(shù)的限制，只顯示了預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)部分。在溫度轉(zhuǎn)換程序中，為了能夠正確的檢測(cè)到并顯示溫控的小數(shù)位， 程序中把 檢測(cè)到的溫度與10相乘后，再按一個(gè)三位的整數(shù)來(lái)處

50、理。如果把19.7變成197 來(lái)處理，這樣為程序的編寫(xiě)帶來(lái)了方便。5.2 硬件調(diào)試5.2.1 按鍵顯示部分的調(diào)試系統(tǒng)按鍵部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：按下 p1.3 口鍵，led的后兩位顯示溫度值 增一；按下p1.4 口鍵，led的后兩位顯示溫度值減一。調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了當(dāng)按 鍵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少了及幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要原因可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成，改進(jìn)方法為將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，否則將出現(xiàn)按鍵無(wú)效的情 形。系統(tǒng)顯示部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：led顯示的前三位實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度整數(shù)部分 與小數(shù)部分的連續(xù)顯示，led的后兩位能根據(jù)按鍵的

51、調(diào)整顯示所需的設(shè)計(jì)溫度， 且led的顯示效果很好，很穩(wěn)定。5.2.2 傳感器ds18b20&度采集部分調(diào)試將ds18b205片接在系統(tǒng)板對(duì)應(yīng)的p1.7 口，通過(guò)插針在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)板的右下 側(cè)三口即為對(duì)應(yīng)的vcc p1.7和gnd可將芯片直接插在該插件上，因此極為方 便。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證ds18b201否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏住芯 片,即可發(fā)現(xiàn)led顯示的前兩位溫度也迅速升高， 驗(yàn)證了 ds18b20tg在系統(tǒng)板上 工作。由于ds18b2吻3個(gè)引腳，因此在調(diào)試過(guò)程中因注意各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)位置， 以免其接反而使芯片不能正常工作甚至燒毀芯片。5.2.3 輸出電路部分調(diào)試系統(tǒng)輸出電路使用

52、了光耦合器來(lái)驅(qū)動(dòng)后級(jí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 它的1引腳端加有一個(gè) 5v電源后發(fā)現(xiàn)使p3.1引腳的低電平變成高電平，為使 p3.1腳是低電平在電路 中加了一個(gè)電阻r1來(lái)增加電路中電阻。5.3 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)程序在keil uvision4環(huán)境下編寫(xiě)，編譯通過(guò)后生成.hex文件加載到protuse下能夠正常運(yùn)行。程序默認(rèn)溫度為 21.0 c, protuse下設(shè)定ds18b20勺 溫度也為21.0 c,故開(kāi)始仿真運(yùn)行時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)且 led燈不點(diǎn)亮。當(dāng)利用鍵盤(pán)設(shè) 置定的溫度高于ds18b2ck認(rèn)的21.0 c時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)且紅色 led燈被點(diǎn)亮；當(dāng) 置定的溫度低于ds18b20r認(rèn)的21.0 c時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)且紅色le

53、d燈不點(diǎn)亮。當(dāng)按鍵設(shè)置定的溫度高于 ds18b20k認(rèn)的21.0 c時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)且紅色 led 燈被點(diǎn)亮，如圖5.1所示。c1-1!crystalc2u1ds18b20vccdqg gnd30pr2191829a?i2xtal1p0.0/ad044xtal2rstp0.7/ad7p2.0/a826eap2.7/a15r1100u3p1.7p3.7/rdai89c51p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p3.0/rxdp3.1/txdp0.1/ad1p0.2/ad2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p2.1/a9p2.2/a10p2.3/a11p2.4/a12p2.5/a13p2.6/a145 ap3.2/int0p3.3/int1p3.4/t0p3.5/t1p3.6/wrale12u22930匯rp1+220vlrespack-8r3104optocoupler-npn圖5.1當(dāng)按鍵設(shè)置的溫度低于 ds18b2ck認(rèn)的21.0 c時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)且紅色 led燈不點(diǎn)亮