基于單片機(jī)的變頻空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于單片機(jī)的變頻空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 1.緒論2 HYPERLINK l bookmark8 1.1課題背景21.2變頻空調(diào)技術(shù)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark10 1.3變頻空調(diào)的優(yōu)勢31.4研究目的與意義41.5本文研究方法5 HYPERLINK l bookmark12 系統(tǒng)硬件設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark14 2.1變頻空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)52.1.1變頻空調(diào)結(jié)構(gòu)5 HYPERLINK l bookmark16 2.1.2變頻技術(shù)5 HYPERLINK l bookmark18

2、2.1.3變頻空調(diào)類型62.2系統(tǒng)硬件介紹7 HYPERLINK l bookmark20 89c51單片機(jī)7 HYPERLINK l bookmark22 DS18B20溫度傳感器9 HYPERLINK l bookmark32 2.2.3四通電磁閥112.2.4共陰極數(shù)碼管12 HYPERLINK l bookmark34 2.2.5直流電機(jī)12 HYPERLINK l bookmark36 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)123.1控制模塊12 HYPERLINK l bookmark38 3.1.1室內(nèi)機(jī)控制模塊12 HYPERLINK l bookmark44 3.1.2室外機(jī)控制模塊14 HYP

3、ERLINK l bookmark42 3.2室內(nèi)溫度讀取模塊15 HYPERLINK l bookmark46 DS18B20初始化16 HYPERLINK l bookmark50 DS18B20讀時序16 HYPERLINK l bookmark52 DS18B20寫時序17 HYPERLINK l bookmark54 DS18B20指令表17 HYPERLINK l bookmark56 程序183.3數(shù)碼管顯示模塊24 HYPERLINK l bookmark248 3.3.1室內(nèi)機(jī)顯示模塊24 HYPERLINK l bookmark236 3.3.2室外機(jī)顯示模塊25 HYPE

4、RLINK l bookmark238 3.3.3程序25 HYPERLINK l bookmark250 3.4按鍵模塊及按鍵對應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)方法26 HYPERLINK l bookmark252 3.4.1功能選擇按鍵及其對應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)方法27 HYPERLINK l bookmark254 3.4.2設(shè)定溫度加減按鍵28 HYPERLINK l bookmark256 3.4.3開機(jī)鍵28 HYPERLINK l bookmark258 3.4.4導(dǎo)風(fēng)板按鍵28 HYPERLINK l bookmark260 3.5通訊模塊29 HYPERLINK l bookmark262 3.5.1通訊

5、方式29 HYPERLINK l bookmark264 3.5.2傳輸速率30 HYPERLINK l bookmark266 3.5.389c51串行口介紹30 HYPERLINK l bookmark276 3.5.4程序31 HYPERLINK l bookmark278 3.6電機(jī)模塊32 HYPERLINK l bookmark280 3.7PWM模塊33 HYPERLINK l bookmark282 3.7.1PWM占空比計算方法33 HYPERLINK l bookmark286 3.7.2PWM周期及實(shí)現(xiàn)方法35 HYPERLINK l bookmark288 3.7.3程

6、序35 HYPERLINK l bookmark296 4.結(jié)論36 HYPERLINK l bookmark298 參考文獻(xiàn)37附錄A變頻空調(diào)控制系統(tǒng)整體程序設(shè)計錯誤!未定義書簽。 摘要生活中使用更加節(jié)能的空調(diào)來提升舒適度，既是人們生活的追求也是國家節(jié)能減排的需要。相比于老舊的定頻空調(diào)，無論是舒適度、經(jīng)濟(jì)性還是壽命，變頻空調(diào)都具有絕對的優(yōu)勢。因此，研發(fā)更高性價比的變頻空調(diào)成為目前空調(diào)企業(yè)的首要目標(biāo)。本文詳細(xì)地介紹了變頻空調(diào)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式及其工作原理。設(shè)計了變頻空調(diào)的控制系統(tǒng)，首先采用Protues對硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，包括室內(nèi)機(jī)控制模塊、室外機(jī)控制模塊、通訊模塊、溫度讀取模塊、顯示模塊

7、、按鍵模塊、變頻模塊和電機(jī)控制模塊等。然后介紹了控制系統(tǒng)中各模塊的實(shí)現(xiàn)方法，利用串口通信進(jìn)行室內(nèi)外數(shù)據(jù)傳輸、采用溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度讀取工作，根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)際溫度的差值，采用PWM來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，并用C語言編制了各模塊的控制程序。最后利用軟件仿真了控制系統(tǒng)的程序，可以實(shí)現(xiàn)制冷、制熱、送風(fēng)和除濕四種工作模式，滿足變頻空調(diào)控制系統(tǒng)的要求。關(guān)鍵詞：變頻空調(diào)、單片機(jī)、控制系統(tǒng)、PWM、雙機(jī)通信DesignofFrequencyConversionAir-conditioningControlSystemBasedonSingleChipMicrocomputerAbstractThe

8、useofmoreenergy-savingairconditioninginlifetoimprovecomfortisnotonlythepursuitofpeopleslife,butalsotheneedofnationalenergyconservationandemissionreduction.Comparedwiththeoldfixed-frequencyair-conditioning,frequencyconversionair-conditioninghasabsoluteadvantagesintermsofcomfort,economyandlife.Therefo

9、re,thedevelopmentofvariablefrequencyairconditioningwithhighercostperformancehasbecometheprimarygoalofairconditioningenterprises.Inthispaper,theinternalstructure,operationmodeandworkingprincipleoffrequencyconversionairconditioningareintroducedindetail.Thecontrolsystemoffrequencyconversionaircondition

10、ingisdesigned.Firstly,thehardwarestructureisdesignedbyProtus,includingindoorcontrolmodule,outdoorcontrolmodule,communicationmodule,temperaturereadingmodule,displaymodule,keymodule,frequencyconversionmoduleandmotorcontrolmodule.Thentherealizationmethodofeachmoduleinthecontrolsystemisintroduced.Serial

11、communicationisusedforindoorandoutdoordatatransmission,temperaturesensorDS18B20isusedfortemperaturereading.Accordingtothedifferencebetweensettemperatureandactualtemperature,PWMisusedtocontrolthespeedofcompressor,andthecontrolprogramofeachmoduleisprogrammedinClanguage.Finally,thesoftwareisusedtosimul

12、atetheprogramofthecontrolsystem,whichcanrealizethefourworkingmodesofrefrigeration,heating,airsupplyanddehumidification,andmeettherequirementsofthevariablefrequencyairconditioningcontrolsystem.Keywords:FrequencyConversionAirConditioning；SingleChipMicrocomputer；ControlSystem；PWM；DualComputerCommunicat

13、ion。1.緒論1.1課題背景變頻空調(diào)從上世紀(jì)80年代初發(fā)展至今，已有40年左右。變頻空調(diào)的出現(xiàn)大大地提高了人們的生活舒適度和生活質(zhì)量。對于家用電器尤其是空調(diào)這種可選擇購買的電器來說，人們關(guān)注的主要方面無非是：第一，是否用得好，真的對自己的生活質(zhì)量有足夠的提升；第二，是否用得起，空調(diào)的價格以及空調(diào)所花費(fèi)的電費(fèi)是否在自己的接受范圍內(nèi)；第三,是否用的住，買回來的空調(diào)使用起來壽命如何，能用幾年。這是人們購買空調(diào)的主要關(guān)注點(diǎn)。而相比于老舊的定頻空調(diào)，無論是舒適度、經(jīng)濟(jì)性還是壽命，變頻空調(diào)都具有絕對的優(yōu)勢。因此，研發(fā)更高性價比的變頻空調(diào)成為目前空調(diào)企業(yè)的首要目標(biāo)。近些年來，夏日的熱度每年只增不減，空調(diào)的

14、銷售量也隨之水漲船高。生活中使用更加節(jié)能舒適的空調(diào)來提升舒適度既是人們生活的追求也是國家節(jié)能減排的需要。因此，研究性能更加優(yōu)良的變頻空調(diào)是全社會的需要。1.2變頻空調(diào)技術(shù)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀世界上的第一臺空調(diào)最早誕生于美國，1902年，美國人凱里制訂研發(fā)了世界上第一臺智能空調(diào)系統(tǒng)的計劃。而這個世界上最早出現(xiàn)的空調(diào)的服務(wù)對象并不是人，而是印刷機(jī)為了防止印刷機(jī)油墨融化。直到1928年，凱里公司才研發(fā)了第一臺家用空調(diào)。可由于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)大蕭條以及第二次世界大戰(zhàn)它沒能發(fā)展普及開來?？照{(diào)雖誕生于西方，可在20世紀(jì)60年代之后，日本一直走在空調(diào)行業(yè)的前列，無論在家用空調(diào)器的生產(chǎn)制造技術(shù)還是控制技術(shù)方面。后來變頻技術(shù)

15、的出現(xiàn)給了各電器公司另一種選擇。1983年，變頻空調(diào)最早出現(xiàn)于日本東芝公司，該類型空調(diào)的出現(xiàn)打破了定頻空調(diào)占據(jù)市場的局面。相比定頻空調(diào)，變頻空調(diào)的優(yōu)勢幾乎可以說是全方位的，無論是噪聲控制、舒適程度還是經(jīng)濟(jì)性。所以在隨后的僅僅5年間，變頻空調(diào)就占據(jù)了日本空調(diào)市場的30%。而在2002年，變頻空調(diào)已經(jīng)占據(jù)了日本空調(diào)市場的95%以上。而在今天，空調(diào)市場的絕大部分都被變頻空調(diào)占據(jù)，定速空調(diào)已經(jīng)退出了市場。變頻空調(diào)以其節(jié)能性、舒適性及其經(jīng)濟(jì)性等明顯優(yōu)勢被消費(fèi)者所選擇。然而中國變頻空調(diào)的發(fā)展是要落后于西方國家的。從上世紀(jì)90年代初開始，中國家用空調(diào)產(chǎn)業(yè)才算起步，出現(xiàn)了美的、格力、海爾等一批空調(diào)企業(yè)。20世

16、紀(jì)90年代末，很多國內(nèi)空調(diào)企業(yè)推出了變頻空調(diào)，但一直沒有規(guī)?；拖盗谢?0世紀(jì)末到21世紀(jì)初，隨著我國人民環(huán)保意識和電力需求的進(jìn)一步提高，人們越來越重視環(huán)境保護(hù)。同時我國發(fā)布了“節(jié)能減排”策略，為積極響應(yīng)國家發(fā)布的政策，我國各大空調(diào)企業(yè)開始了自己的變頻空調(diào)研發(fā)之路。1993年，青島海爾空調(diào)有限公司開發(fā)了國內(nèi)第一臺變頻空調(diào)。這一臺變頻空調(diào)的誕生與日本相差十年。之后在中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的趨勢下，國家和人民認(rèn)識到不能以生態(tài)破壞為代價促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展于是，低碳節(jié)能的變頻空調(diào)越發(fā)被全社會和各大空調(diào)企業(yè)所接受與認(rèn)可。近年來，全直流變頻技術(shù)越來越多地應(yīng)用了起來，實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速。與交流變頻技術(shù)相比，其節(jié)能效果提高

17、了10%-15%。隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展人們生活水平持續(xù)提升，使用家用電器的人越來越多，使用家用電器的種類也越來越豐富，人們不再滿足于它們所提供的基礎(chǔ)功能。冰箱不只能冷凍，洗衣機(jī)也不只能洗衣服，空調(diào)既要滿足制冷和供暖的需要，又能節(jié)約能源，注重效率。更多的空調(diào)意味著更多的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，所以需要更多的廠家將變頻技術(shù)應(yīng)用于制冷和空調(diào)領(lǐng)域。所以，研發(fā)使用變頻技術(shù)的變頻空調(diào)控制系統(tǒng)，有效地協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)能。是實(shí)現(xiàn)空調(diào)節(jié)能，延長其使用壽命的有效途徑。變頻空調(diào)的優(yōu)勢（1）節(jié)能。由于變頻空調(diào)有內(nèi)部的變頻器控制使壓縮機(jī)始終工作在最佳運(yùn)轉(zhuǎn)速度同時因為在室內(nèi)溫度接近設(shè)定溫度時壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度很低避免了空調(diào)時

18、開時停帶來的電能浪費(fèi)。比恒頻空調(diào)節(jié)約大約30%的電能。（2）溫度控制精度高。變頻空調(diào)的溫度控制精度可達(dá)到1OC。（3）噪音小。達(dá)到設(shè)定溫度后壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低減小了振動噪音。最新的全直流變頻空調(diào)采用全直流變頻調(diào)速將噪音降到了最小。（4）溫度調(diào)節(jié)速度快。（5）電壓要求低。變頻空調(diào)對工作電壓的要求較低，在150240V的電源電壓下都可以運(yùn)行。（6）工作環(huán)境要求低。變頻空調(diào)對其所處的工作環(huán)境要求較低，一些甚至可以在零下20攝氏度左右開啟工作。序號顱II蠻別茫調(diào)1遇應(yīng)負(fù)荷的展力1；備tl也込應(yīng)負(fù)析箜比門諭葩丙放時的變化2開丿關(guān)控制詛度護(hù)動也用達(dá)代降頻挖制，徂度被動范用】t3川功性能啟動電atfcF頻込電沆

19、就啟功+啟動電蹴很小4J-.左恂叭4；許電白別譏篤顛進(jìn)持省屯曲滋51H1V.-；h恨iffi運(yùn)轉(zhuǎn)低1.5（）V也對iE箱靖轉(zhuǎn)6制冷、制梨逮度快7熱冷比小J-12幣丿：j:1血冊g低溫七麒效杲尺ID=7圖3-2室外機(jī)室外機(jī)需實(shí)現(xiàn)的功能：（1）為室外機(jī)風(fēng)扇提供電源與控制。（2）為壓縮機(jī)提供電源控制及PWM。（3）接收室內(nèi)機(jī)傳輸過來的差值數(shù)據(jù)并根據(jù)此數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)PWM占空比（4）將由室內(nèi)機(jī)傳輸過來的差值數(shù)據(jù)顯示在二位數(shù)碼管上。（5）關(guān)閉/開啟室外機(jī)各功能。流程圖如下所示：開始處理數(shù)據(jù)計算占空比并提供相應(yīng)PWMNo室內(nèi)溫度讀取模塊室內(nèi)溫度讀取模塊由DS18B20構(gòu)成，如圖3-3圖3-3-室內(nèi)溫度傳感器21

20、:-0F?3t.7k DS18B20的初始化與讀寫數(shù)據(jù)以測得溫度值的操作須嚴(yán)格遵循時序圖操作，如圖3-4、圖3-5、圖3-DS18B20初始化圖3-4DS18B20初始化的時序圖如圖3-4，DS18B20初始化時序圖操作為：第1步將數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。第2步延時480us以上（此延時時間范圍為480960us）。第3步數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。第4步延時等待80微妙。如果對DS18B20初始化成功了，則會在15到60us的時間內(nèi)返回低電平“0”，以此來判斷初始化是否成功。但應(yīng)設(shè)定有限的等待時間以防止初始化未成功而帶來的死循環(huán)無限等待時間，造成死機(jī)。第5步如果初始化成功，還需要延

21、時，延時時間為從數(shù)據(jù)線拉到高電平算起（第3步）至少480卩s。DS18B20讀時序主機(jī)讀時隙154SVDD-GND主機(jī)讀W時隙60-120gs主機(jī)采樣45gs15序*-主機(jī)采樣1U.&6010jasi-fl-iBIs-bm-b+f-Jb+hf+i電圖3-5DS18B20讀時序如圖3-5，DS18B20讀時序?qū)?yīng)操作為：第1步將總線拉至低電平“0”。第2步延時1微妙。第3步將總線拉至高電平“1”,為讀數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備而釋放總線第4步延時10微妙。第5步第6步第7步讀數(shù)據(jù)總線的狀態(tài)并得到1個狀態(tài)位，將其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。延時45微妙。重復(fù)17步驟，直到讀完一個字節(jié)。DS18B20寫時序nVDDJ*15盟+巧

22、ys*k30ps!主機(jī)寫時隙gsTxW12015rh1530垃M1NMAXTYPDMXB20釆樣加MAXTYP主機(jī)寫T時隙T腫1gs圖3-6DS18B20寫時序如圖3-6，DS18B20寫時序圖對應(yīng)操作為：第1步數(shù)據(jù)線先置低電平“0”第2步第3步第4步第5步第6步第7步延時15微妙。一次一位的從低位到高位發(fā)送數(shù)據(jù)延時60微妙。將總線拉到高電平“1”。重復(fù)15步驟，直到發(fā)送完整的字節(jié)。最后將數(shù)據(jù)線拉高。DS18B20指令表要使DS18B20能夠完成對溫度的測量，還需對DS18B20發(fā)出特定功能指令。如表3-7、表3-8。這些指令通過嚴(yán)格遵循讀寫時序圖而編寫的程序送入DS18B20以完成溫度的測量

23、。指令約定代碼功能溫度變換44H開啟DS18b20的溫度轉(zhuǎn)換功能，其中轉(zhuǎn)換12位數(shù)據(jù)時間最長為750ms（9位為93.75ms）,轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀取已存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中的內(nèi)容寫暫存器4EH向內(nèi)部發(fā)送RAM的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，在該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器48H將RAM中第3、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。重調(diào)EEPROM0B8H將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第3、4字節(jié)。讀供電方式0B4H讀取識別DS18B20的供電方式，讀取到0時為寄生供電，讀取到1位外部電源供電。表3-7RAM指令表指令約定代碼功能讀ROM33H

24、讀取DS18b20ROM中的64位地址符合ROM55H在發(fā)出這個命令之后發(fā)送出64位ROM編碼，使與該總線相連的且與此編碼對應(yīng)的DS18b20做出響應(yīng)，準(zhǔn)備開始對該DS18b20進(jìn)行讀寫操作。搜索ROM0FOH識別連接在同一根總線上有多少個DS18b20并且讀取它們的ROM地址，為操作各器件做好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH直接向總線發(fā)出溫度變換命令而不考慮對應(yīng)的ROM地址，當(dāng)只有一個DS18b20連接時可以直接用此指令。告警搜索命令0ECH此功能為溫度報警功能，當(dāng)發(fā)出此命令后，溫度超過設(shè)定溫度上下限的時候DS18b20會做出響應(yīng)。表3-8ROM指令表由上表可知，由于本變頻空調(diào)控制系統(tǒng)只有一個室內(nèi)溫

25、度傳感器故可向DS18B20發(fā)送OCCH指令無需考慮識別不同DS18B20的地址代碼直接進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，為各操作做好準(zhǔn)備。然后就可以啟動溫度轉(zhuǎn)換功能（44H）,轉(zhuǎn)換后將結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。然后再發(fā)送指令（OBEH）讀取存儲在內(nèi)部9字節(jié)RAM的溫度數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)為16位二進(jìn)制數(shù)其中高8位存入TH中，低8位存入TL中，最后將溫度數(shù)據(jù)的高低8位相結(jié)合得到16位二進(jìn)制精度位0.0625攝氏度的溫度數(shù)據(jù)。將此溫度數(shù)據(jù)乘以0.0625即所得十進(jìn)制數(shù)溫度數(shù)據(jù)。程序?qū)崿F(xiàn)溫度讀取功能程序如下：此為包含溫度傳感器函數(shù)的頭文件程序temp.h:#ifndef_temp_H#define_temp_H#includ

26、e/重定義關(guān)鍵詞/#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/-定義使用的IO口-/sbitDSP0RT=P3人7;/-聲明全局函數(shù)-/voidDelay1ms(uinty);uintDs18b20Init();voidDs18b20WriteByte(uchardat);ucharDs18b20ReadByte();voidDs18b20ChangTemp();voidDs18b20ReadTempCom();intDs18b20ReadTemp();#endif此為溫度傳感器包括初始化、讀、寫、溫度轉(zhuǎn)換在內(nèi)的程序，返回值為二進(jìn)制16位溫度數(shù)

27、據(jù)。temp.c:#includetemp.h/#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*函數(shù)名:Delay1ms函數(shù)功能:延時函數(shù)*輸入:無*輸出:無#J*#J*#J

28、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*voidDelay1ms(uinty)uintx;for(;y0;y-)for(x=110;x0;x-);#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*函數(shù)名:Ds18b20Init*#J*#J*#J

29、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*uintDs18b20Init()uinti;DSPORT=0;/將總線拉低480us960usi=70;while(i-);/延時642usDSPORT=1;/i=0;while(DSPORT)/等待

30、DS18B20拉低總線Delay1ms(1);i+;if(i5)等待5MSreturn0;/初始化失敗return1;/初始化成功/#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

31、#J*函數(shù)名:Ds18b20WriteByte#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*voidDs18b20WriteByte(uchardat)uinti,j;for(j=0;j=1;#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

32、*#J*#J*#J*#J*:Ds18b20ReadByte:讀取一個字節(jié):無:無*函數(shù)名*函數(shù)功能*輸入*輸出#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*ucharDs18b20ReadByte()ucharbyte,bi;uin

33、ti,j;for(j=8;j0;j-)DSPORT=0;先將總線拉低lusi+;DSPORT=1;然后釋放總線i+;i+;延時6us等待數(shù)據(jù)穩(wěn)定bi=DSPORT;/讀取數(shù)據(jù)，從最低位開始讀取byte=(byte1)I(bi7);i=7;/讀取完之后等待48us再接著讀取下一個數(shù)(原來為4改為2成功了)while(i-);returnbyte;/#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

34、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*函數(shù)名:Ds18b20ChangTemp*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

35、#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*voidDs18b20ChangTemp()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0 xcc);Ds18b20WriteByte(0 x44);/#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J

36、*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*函數(shù)名:Ds18b20ReadTempCom*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

37、#J*voidDs18b20ReadTempCom()Ds18b20Init();Delay1ms(1);Ds18b20WriteByte(0 xcc);Ds18b20WriteByte(0 xbe);/函數(shù)名函數(shù)功能輸入輸出/#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*

38、#J*#J*#J*#J*#J*#J*:Ds18b20ReadTemp:讀取溫度:無:無#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*#J*intDs18b20ReadTemp()inttemp=0;uchartmh,tml;Ds18b20

39、ChangTemp();/先寫入轉(zhuǎn)換命令Ds18b20ReadTempCom();tml=Ds18b20ReadByte();tmh=Ds18b20ReadByte();/再讀高字節(jié)temp=tmh;temp=8;temp|=tml;returntemp;此為處理16位二進(jìn)制返回值溫度數(shù)據(jù)的處理函數(shù)：voiddatapros(inttemp)/讀取溫度進(jìn)行處理floattp;if(temp0)temp=temp-1;temp=temp;tp=temp;temp=tp*0.0625+0.5;elsetp=temp;temp=tp*0.0625+0.5;3.3數(shù)碼管顯示模塊本控制系統(tǒng)數(shù)碼管顯示模塊

40、包含2塊數(shù)碼管，位數(shù)分別為2位和4位。4位數(shù)碼管與室內(nèi)機(jī)單片機(jī)相連，負(fù)責(zé)顯示工作模式與設(shè)定溫度。2位數(shù)碼管與室外機(jī)單片機(jī)相連，負(fù)責(zé)顯示由室內(nèi)機(jī)串行輸入到室外機(jī)的溫度差值數(shù)據(jù)。3.3.1室內(nèi)機(jī)顯示模塊室內(nèi)機(jī)數(shù)碼管第四位顯示工作模式，分別以A、B、C、D顯示代表4中工作模式中的制冷、制熱、送風(fēng)、除濕。最后兩位用于顯示設(shè)定溫度數(shù)值。第二位空置用以將模式顯示與溫度顯示隔開，增加可視性與美觀性。采用的數(shù)碼管為共陰極數(shù)碼管，低電平時通電。采用動態(tài)顯示方式完成多位顯示。動態(tài)顯示實(shí)質(zhì)為不同位數(shù)碼管循環(huán)通電，利用人眼的視覺暫留效果達(dá)到多位顯示，相比于靜態(tài)顯示減少了單片機(jī)端口使用數(shù)目，提升了數(shù)碼管顯示位數(shù)。段選接

41、口與室內(nèi)單片機(jī)P0口相連，位選接口與室內(nèi)單片機(jī)P2的4個接口相連。如圖3-9所示。設(shè)主溫度)室內(nèi)顯示器(模式RSHHSMWRfla? 圖3-9室內(nèi)機(jī)數(shù)碼管顯示3.3.2室外機(jī)顯示模塊室外機(jī)顯示模塊為2位共陰極數(shù)碼管，同樣采用動態(tài)顯示方式。由于軟件程序設(shè)計制冷模式下溫度差值數(shù)據(jù)為室內(nèi)溫度減去設(shè)定溫度，當(dāng)設(shè)定溫度高于室內(nèi)實(shí)際溫度時傳輸數(shù)據(jù)為0。制熱模式下，溫度差值為設(shè)定溫度減去室內(nèi)溫度，當(dāng)設(shè)定溫度低于室內(nèi)實(shí)際溫度時，傳輸數(shù)據(jù)為0。所以傳送的差值恒為正數(shù)，且結(jié)合現(xiàn)實(shí)實(shí)際情況不會出現(xiàn)設(shè)定溫度與實(shí)際溫度相差100度以上的情況，故采用2位數(shù)碼管足以顯示傳輸數(shù)據(jù)。2位數(shù)碼管位選接口與室外機(jī)單片機(jī)P2的2個接

42、口相連，段選與室外機(jī)單片傳輸數(shù)據(jù)顯示oooooddoCO0機(jī)P1相連實(shí)現(xiàn)溫度差值顯示功能。如圖3-10。圖3-10二位數(shù)碼管傳輸數(shù)據(jù)顯示3.3.3程序4位數(shù)碼管顯示程序voidDisplay(inta)u8i,j,k,l,x;if(a0)/顯示程序（第一大部分）a=-a;j=a/10;k=a-10*j;if(G1=0)/空調(diào)4種功能l=10;SITONG=1;if(G2=0)l=11;SITONG=0;if(G3=0)l=12;if(G4=0)l=13;for(i=0;i3;i+)/動態(tài)顯示switch(i)case0:LED1=0;LED2=1;LED3=1;LED4=1;x=j;break

43、;case1:LED1=1;LED2=0;LED3=1;LED4=1;x=k;break;case2:LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=0;x=l;break;P0=smgduanx;delay(1000);P0=0 x00;2位數(shù)碼管顯示程序與4位數(shù)碼管顯示程序類似這里不再進(jìn)行說明3.4按鍵模塊及按鍵對應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)方法按鍵模塊由1個單刀四擲開關(guān)和4個按鍵組成，如圖3-11、3-12。圖3-113.4.1功能選擇按鍵及其對應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)方法功能選擇按鍵實(shí)質(zhì)為一個單刀四擲開關(guān)，保證了總有一條線路接通也就是總能有一種模式能被讀取識別，避免了無按鍵按下系統(tǒng)無法識別的情況。當(dāng)某個端口為低電

44、平時，單片機(jī)可識別出其對應(yīng)的功能。設(shè)定溫度實(shí)際溫度，四通閥不換向，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，室外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動。制冷V設(shè)定溫度=實(shí)際溫度，四通閥不換向，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，室外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，壓縮機(jī)不轉(zhuǎn)動。設(shè)定溫度=實(shí)際溫度，四通閥換向，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，室外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，壓縮機(jī)不轉(zhuǎn)動。制熱VJ設(shè)定溫度實(shí)際溫度，四通閥不換向，室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，室外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動。送風(fēng)：室內(nèi)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，室外機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，壓縮機(jī)不轉(zhuǎn)動。除濕：當(dāng)空調(diào)制冷時，由于溫度較低，室內(nèi)水蒸氣會在導(dǎo)風(fēng)板等地方凝結(jié)成水珠被空調(diào)帶到室外。故運(yùn)用此原理，將空調(diào)先制冷使得室內(nèi)濕度下降再通過制熱還原室內(nèi)溫度，使溫度變化在一個小區(qū)間內(nèi)，不影響人們的

45、感受的同時去除濕氣。由于最適宜人體的溫度為23攝氏度，故在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計23攝氏度為除濕溫度。當(dāng)室內(nèi)溫度高于23攝氏度時，空調(diào)制冷降低室內(nèi)溫度的同時除濕，當(dāng)溫度下降到22攝氏度以下時，空調(diào)開始制熱使溫度重回23攝氏度。溫度到達(dá)23攝氏度后繼續(xù)制冷，如此循環(huán)反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)室內(nèi)除濕功能。若開始室內(nèi)溫度低于23攝氏度即將溫度升高至23攝氏度再進(jìn)行上述動作完成除濕。3.4.2設(shè)定溫度加減按鍵設(shè)定溫度可通過2個按鍵進(jìn)行加減操作，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計設(shè)定溫度初始值為23攝氏度，通過加減可控制設(shè)定溫度的升高減低。在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計設(shè)定溫度上限為40攝氏度下限為10攝氏度。當(dāng)空調(diào)設(shè)定溫度達(dá)到上下限時，空調(diào)無法繼續(xù)降低或提高設(shè)

46、定溫度以在滿足用戶需要的同時，避免由于誤觸等操作損害空調(diào)。3.4.3開機(jī)鍵開機(jī)鍵有按鈕控制接入室內(nèi)外單片機(jī)外部中斷0接口。外部中斷0為51單片機(jī)優(yōu)先級最高的外部中斷，可保證空調(diào)進(jìn)行開關(guān)機(jī)工作。本系統(tǒng)采用1個按鍵實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)，實(shí)現(xiàn)方式為在程序中設(shè)定一個關(guān)機(jī)變量，初始值為0。每當(dāng)開機(jī)鍵按下時，此變量便+1，且關(guān)閉系統(tǒng)所有工作功能，完成后返回系統(tǒng)主程序。在主程序循環(huán)中進(jìn)行判斷：當(dāng)關(guān)機(jī)變量為奇數(shù)時進(jìn)入while死循環(huán)，當(dāng)關(guān)機(jī)變量為偶數(shù)時跳出此死循環(huán)。這樣便可實(shí)現(xiàn)使用1個按鍵在不接在電源線路上時進(jìn)行開關(guān)機(jī)操作。導(dǎo)風(fēng)板按鍵導(dǎo)風(fēng)板開啟按鍵按下時，導(dǎo)風(fēng)板的電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。再按一次，導(dǎo)風(fēng)板的電機(jī)關(guān)閉。而眾所周知，電

47、機(jī)轉(zhuǎn)動方向不變，而擋風(fēng)板卻是上下擺動做往復(fù)運(yùn)動。所以電機(jī)要通過一個曲柄搖桿機(jī)構(gòu)控制導(dǎo)風(fēng)板從而使得電機(jī)保持方向不變的轉(zhuǎn)動而擋風(fēng)板做上下擺動往復(fù)運(yùn)動，如圖3-13。C2Ci4電機(jī)謹(jǐn)r 圖3-13電機(jī)與導(dǎo)風(fēng)板之間的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3.5通訊模塊3.5.1通訊方式所以本系統(tǒng)采用串口通信方式。串口通信是指數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)線上每隔一段時間發(fā)送一位數(shù)據(jù)直到發(fā)送完全。串行通信的特性：數(shù)據(jù)傳輸使用線路少，遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)成本較低，而且有現(xiàn)成電話網(wǎng)等設(shè)備可以加以利用，易于實(shí)現(xiàn)。但進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的控制方式有一定的復(fù)雜性。本系統(tǒng)采用單片機(jī)串口通信，由于空調(diào)室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)距離較近，單片機(jī)自身TTL電平可滿足通信需要。若雙機(jī)距離較

48、長，可采用RS-232C接口，將單片機(jī)自身TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與接收。本系統(tǒng)用于仿真且雙機(jī)距離較短，故可直接將單片機(jī)RXD、TXD接口交叉相連。本控制系統(tǒng)雙機(jī)串口通信為異步通信。室內(nèi)外單片機(jī)均使用自身的定時器1來保證數(shù)據(jù)發(fā)送接收的準(zhǔn)確性。由于雙機(jī)采用各自的時鐘，所以為了使收發(fā)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，應(yīng)使雙機(jī)的時鐘盡可能一致。異步通信通過字符數(shù)據(jù)傳輸。異步通信的數(shù)據(jù)格式：_個字符幀宀丨起校停丨宀-丨女臺驗止工下一字符閑丨位數(shù)據(jù)位位位:閑起始位LSBMSB圖3-14異步通信的數(shù)據(jù)格式優(yōu)點(diǎn)：使用異步串口通信，易于實(shí)現(xiàn)，減少了線路的使用，節(jié)省了單片機(jī)端口使用為單片機(jī)提供了更多功能實(shí)現(xiàn)的前提。

49、既可滿足功能的要求，又最大限度的節(jié)約了時間成本和人力物力成本。3.5.2傳輸速率通信傳輸速率的單位是比特率（單位時間內(nèi)二進(jìn)制代碼被傳輸?shù)奈粩?shù)），單位：位/秒（bps）。本系統(tǒng)采用9600比特率的傳輸速率（經(jīng)過SMOD=1后翻倍），以定時器1的方式2自動重裝載功能實(shí)現(xiàn)。3.5.389c51串行口介紹89c51串行口有兩個獨(dú)立的發(fā)送、接收緩沖器SBUF,它們的占用地址都為99H；接收器是雙緩沖結(jié)構(gòu)；發(fā)送時CPU是主動的，可以同時進(jìn)行發(fā)送接收。如圖3-15:TH1TL1TTTXPH?USBUFSBUF移位寄存器控制門發(fā)送控制器去串口中斷tttU:0fT1濫出率圖3-1589c51串行口結(jié)構(gòu)接收控制器

50、RI位76543210字節(jié)地址：98HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON表3-1689C51控制寄存器89c51控制寄存器SCON,如表3-16:SCON是一個特殊功能寄存器，用來選擇串行口的工作方式和實(shí)現(xiàn)其他必要功能。SM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式，如表3-17A：SM0SM1方式說明波特率000移位寄存器f/1201110位異步收發(fā)器（8位數(shù)據(jù)）可變10211位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)）f/64或f/3211311位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)）oscosc可變表3-17A89c51串行口的工作方式SCON其余各位功能如表3-18B：表3-17BSCON各位功能P

51、CON中只有一位SMOD與串行口工作相關(guān)。如表3-18。SMOD(PCON.7),波特率倍增位。在串行口方式1、2、3工作下，SMOD=1時，設(shè)定比特率翻倍。復(fù)位時，SMOD=0。位76543210字節(jié)地址：97HSMODPCON表3-18PCON本控制系統(tǒng)采用串口通信方式1工作：異步通信傳輸10位數(shù)據(jù)。2個單片機(jī)的TXD與RXD端口交叉相連。TXD負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的發(fā)送，RXD負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收。傳送-幀數(shù)據(jù)的格式如圖3-19所示。H_個字符幀H起校停i【丨始驗止丨T下一字符閑|位數(shù)據(jù)位位位|閑起始位LSBMSB圖3-19串口通信方式1數(shù)據(jù)格式方式1的波特率=(2SMOD32)(T1溢出率)當(dāng)由計數(shù)器T

52、1作為波特率發(fā)生器時，最常用的方法是使計數(shù)器T1工作在自動重裝載即方式2。這時溢出率取決于TH1中的計數(shù)值。T1溢出率=fosc/12x256(TH1)本控制系統(tǒng)單片機(jī)為89C51單片機(jī)，晶振頻率為12MHZ。經(jīng)計算，在SMOD置1加倍后達(dá)到9600bps時，TH1=0XF3,TL=0XF3。SM2多機(jī)控制允許位。REN允許串行接收位。TB8在多機(jī)通信中，是數(shù)據(jù)幀和地址幀的標(biāo)志位。RB8在方式1時，若SM2=0，則RB8是接收到的停止位。TI發(fā)送中斷的標(biāo)志位RI接收中斷的標(biāo)志位。程序初始化程序(室內(nèi)機(jī)室外機(jī)相同)：voidUsartInit()/串口通信初始化TMOD=0X20;TH1=0XF

53、3;TL1=0XF3;PCON=0X80;TR1=1;SCON=0X50;ES=1;EA=1;室內(nèi)機(jī)中斷程序：voidUsart()interrupt4/通信程序if(RI)RI=0;while(!TI);TI=0;室外機(jī)中斷程序：voidUsart()interrupt4if(RI)in=SBUF;while(!RI);RI=0;3.6電機(jī)模塊本變頻空調(diào)控制系統(tǒng)共采用4個直流電機(jī)：室內(nèi)/外機(jī)風(fēng)扇電機(jī)、壓縮機(jī)、導(dǎo)風(fēng)板電機(jī)。如圖3-20所示：圖3-20電機(jī)其中，室內(nèi)/外電機(jī)風(fēng)扇開機(jī)即啟動，關(guān)機(jī)即停機(jī)；壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動由室外機(jī)控制器提供的PWM控制轉(zhuǎn)動速度；導(dǎo)風(fēng)板電機(jī)由導(dǎo)風(fēng)板按鈕控制啟動和停止。3.7PWM模塊3.7.1PWM占空比計算方法PWM為脈寬調(diào)制波，通過控制占空比控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。占空比計算公式為：占空比=溫度差值/10。當(dāng)溫度差值大于等于10時，PWM占空比為1,壓縮機(jī)以最大功率運(yùn)行以快速降/升溫。當(dāng)溫度差值為0時，PWM占空比為0,壓縮機(jī)逐漸停止轉(zhuǎn)動。下圖所示為溫度差值分別為1、5、9時的示波器顯示波形。血33迪至X:商3E39PD.7WJ1POjSW?PD3fiD5P0.呃*Pn304D3PDD2PU.ITOIPO