基于單片機(jī)的空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計

圖書分類號：密級：畢業(yè)設(shè)計(論文)基于單片機(jī)的空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計DesignOfTheAirConditioningControlSystemBasedOnSingleChipMicrocomputer畢業(yè)設(shè)計(論文)由于我國機(jī)械和電氣技術(shù)的飛速發(fā)展和小康生活水平的不斷滿足，為確保溫度恒定，中央空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于工業(yè)和民用多方建筑領(lǐng)域，例如酒店、KTV、賓館、寫字樓、商場、工廠廠房等各種場合。伴隨著時間的推移，我們對中央空調(diào)運(yùn)行效果的評論也客觀地改變。舒適性、節(jié)能性是非常符合我們對中央空調(diào)提出的改進(jìn)，也是目前必須要改變的要求，希望在能源損耗最低地情況下保持屋內(nèi)允許的溫度、濕度。傳統(tǒng)的空調(diào)控制系統(tǒng)不僅耗電量巨大，而且能源損耗更是浪費(fèi)，尤其是現(xiàn)在能源緊張階段，更需要不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新。以前地中央空調(diào)，最低機(jī)型制冷量達(dá)到200千瓦，85年之后發(fā)明了模塊機(jī)，最低機(jī)型制冷量下降到65千瓦左右。直到目前為止，65千瓦制冷量理論上變成中央空調(diào)的最小消耗機(jī)型，壓縮機(jī)20P左右。再小的就不算中央空調(diào)了。無論是多聯(lián)機(jī)，還是直流變頻機(jī)組，能效比大幅度低于傳統(tǒng)冷水式中央空調(diào)。因?yàn)轱L(fēng)冷這種冷卻的方式，低于3.8被注定了就是風(fēng)冷機(jī)組能耗比，然而水冷冷水機(jī)，普遍能源消耗效比差不多在4.5以上，磁懸浮離心機(jī)能效比最高，高達(dá)7。我也不相信部分負(fù)荷能效比達(dá)到5或者6的，因?yàn)閲诣b定的能效比中體現(xiàn)出，大部分直流變頻機(jī)組能效比還達(dá)不到3。甚至只有2.3.空調(diào)無論是家用還是商用中央空調(diào)普遍存在著30％~40％之上地?zé)o效能源消耗，有部分空調(diào)地?zé)o效能源消耗甚至高達(dá)50％~60％之上。目前務(wù)必完成的工作就是采用新技術(shù)來減少系統(tǒng)能耗。建設(shè)節(jié)約節(jié)能型社會，促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。節(jié)能減排除了從機(jī)組上出發(fā)著手外，機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用也是不可或缺的一部分。單片微型計算機(jī)（AT89C51）功能也在不斷地加強(qiáng)，愈來愈多的高性能新型品種陸續(xù)涌向市場。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很多，在很多大型設(shè)備控制中（比如鍋爐，蒸汽機(jī)等特種設(shè)備），PLC以主導(dǎo)器件發(fā)揮作用，擁有不可替代的價值，但是它價格要比微型單片機(jī)貴的多，體積也比較大電源電壓相對來說也比較高。所以小型系統(tǒng)控制中大多采用單片機(jī)，后來隨著機(jī)電技術(shù)的不斷改革與創(chuàng)新，性能大幅度提高，控制功能和穩(wěn)定性也滿足了中央空調(diào)控制系統(tǒng)的要求。所以本人的畢業(yè)設(shè)計就是用基于AT89C51單片機(jī)作為核心設(shè)計的一個簡單運(yùn)用。1.2中央空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展1.2.1空調(diào)的概念空氣調(diào)節(jié)器（RoomAirConditioner）是空調(diào)的全稱,大多指的是家用空調(diào)。中央空調(diào)由冷熱水管接多個末端方式或者一臺主機(jī)通過風(fēng)道過風(fēng)來控制實(shí)現(xiàn)不同的房間、不同領(lǐng)域以達(dá)到室內(nèi)空氣濕度、溫度、潔凈度和空氣流量流速溫差等調(diào)節(jié)為目的的空調(diào)。家用中央空調(diào)特點(diǎn)首先是創(chuàng)造舒適干凈的居住環(huán)境，其次是從空間和最佳審美觀點(diǎn)利用上綜合考慮，家用中央空調(diào)使室內(nèi)變得更舒暢，更靈活，容易實(shí)現(xiàn)各種各樣的裝飾成果，即使因?yàn)槲覀儾涣?xí)慣以前的裝飾，再次精裝修，也只是在原來的中央空調(diào)上很小一部分地改變即可與新的裝修效果達(dá)成和諧一致。所以我們最好的選擇就是選這種步步到位、不會被淘汰掉的家用中央空調(diào)，也是被視為小型的商用商用空調(diào)。風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)是中央空調(diào)的兩種循環(huán)系統(tǒng)，第一種由室內(nèi)室外機(jī)、風(fēng)管和每個不同房間的出風(fēng)口和回風(fēng)口以及調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成。后者是由水管、室外機(jī)（無室內(nèi)機(jī)）循環(huán)順泵和各種風(fēng)機(jī)盤管（末端設(shè)置）構(gòu)成。由于老百姓對生活的改善，我們也愈來愈追求人性化的產(chǎn)品，以前家用和上商用的空調(diào)已經(jīng)不能滿足大眾化要求。智能化、節(jié)能化中央空調(diào)可以運(yùn)用模擬電路技術(shù)以及數(shù)字電路技術(shù)，還能使用微型單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的合理結(jié)合。簡化了開空調(diào)的操作與控制，完善了空調(diào)的各項(xiàng)功能，同時也對周邊環(huán)境產(chǎn)生相應(yīng)的變化而變化。電子產(chǎn)品飛速發(fā)展，價格的低廉且實(shí)用地控制系統(tǒng)贏得了很廣泛的青睞。1.2.2空調(diào)的發(fā)展歷史給我們帶來諸多便利的空調(diào)設(shè)備亦有自己的發(fā)展歷史，我們不能忘記去過，就像老百姓不能忘記我國國史一樣。由于中央空調(diào)在歐美市場已經(jīng)使用百余年，市場進(jìn)入成熟時期是不可避免的，但我國空調(diào)市場從上世紀(jì)80年代才慢慢起步，當(dāng)時還是由外資品牌打入和公共建筑產(chǎn)業(yè)興起而得到初步開拓，后來由于商業(yè)地產(chǎn)的高速增長，國內(nèi)中央空調(diào)市場真真正正地進(jìn)入高速增長階段，2003-2013年11年期間中國國內(nèi)中央空調(diào)市場從85億元提高到644億元，這是質(zhì)的飛躍，CAGR也達(dá)到22.45%。我國中央空調(diào)市場發(fā)展歷程時間重要事件1987年開利在上海設(shè)立首家合資公司，目前在大陸已有13家分公司1994年深圳麥克維爾成立，1996年麥克維爾武漢基地投產(chǎn)1996年約克（無錫）成立，主打大中型中央空調(diào)及工業(yè)制冷設(shè)備海爾開始涉足中央空調(diào)領(lǐng)域，成為內(nèi)資企業(yè)的先行者1998年廣州日立成立，主營離心式、螺桿式等冷水機(jī)組大金（上海）成立，正式進(jìn)軍中國市場2001年三星在中國推出數(shù)碼渦旋多聯(lián)機(jī)，正式進(jìn)軍大陸中央空調(diào)市場2002年美的進(jìn)軍小型中央空調(diào)領(lǐng)域，并借商用空調(diào)生產(chǎn)基地落成之勢進(jìn)行大力推廣LG中央空調(diào)開始向中國出口，并著手在天津工廠組建生產(chǎn)線2003年東芝空調(diào)進(jìn)入中國，2006年在上海成立東芝開利銷售公司海信與日立合資成立海信日立，主營變頻多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品三菱重工（陜西）成立，主營商用變頻中央空調(diào)與家用變頻中央空調(diào)美的、格力中央空調(diào)生產(chǎn)基地相繼落成投產(chǎn)2005年格力、美的相繼下線自主研發(fā)的離心機(jī)，初次打破外資品牌技術(shù)壟斷2007年格力推出自主研發(fā)的變頻多聯(lián)空調(diào)技術(shù)，首次掌握變頻多聯(lián)機(jī)的核心技術(shù)2008年格力推出直流變頻多聯(lián)空調(diào)機(jī)組，打破日系品牌對直流變頻技術(shù)的壟斷2013年格力推出不費(fèi)電的光伏中央空調(diào)，引發(fā)市場熱議美的推出超高效雙級壓縮降膜式離心機(jī)，開創(chuàng)“COP7時代”1.3空調(diào)發(fā)展趨勢在我設(shè)計這款簡單的系統(tǒng)控制前，我對發(fā)展趨勢也做了一些了解，因?yàn)樽龀鰜淼漠厴I(yè)設(shè)計是否符合我們對現(xiàn)在生活的需要這是很重要的，實(shí)用才是根本，不然就是紙上談兵。如今，2l世紀(jì)的主流方向是機(jī)電技術(shù)的逐漸革新已經(jīng)被全球能源專家充分認(rèn)識到，空調(diào)的社會效益以及巨大經(jīng)濟(jì)效益逐步被人們所了解和認(rèn)知，基于單片機(jī)控制的中央空調(diào)前景地飛速發(fā)展無比的廣闊，絕對地優(yōu)勢被空調(diào)專家還有全球能源專家認(rèn)可，許多國家已經(jīng)或者正準(zhǔn)備實(shí)施很多系列單片機(jī)控制中央空調(diào)系統(tǒng)推出措施。1.4中央空調(diào)系統(tǒng)比較與選擇1.4.1經(jīng)濟(jì)性比較問題所有放在設(shè)計里的設(shè)備都是經(jīng)過精挑細(xì)選的，并不是哪個設(shè)備貴就選擇哪一個，而是從很多方面考慮，比如本段的經(jīng)濟(jì)性問題。這個性能的比較是廣大市民最為關(guān)注的問題，再好的產(chǎn)品如果性價比很高，但價格高到老百姓付不起的時候，這樣的產(chǎn)品亦是廢品。比較基準(zhǔn)當(dāng)然要保持一致才公平，在經(jīng)濟(jì)性方面首先注意的就是這個基準(zhǔn)。當(dāng)然，這些要求包括使用要求、能源價格、設(shè)計要求（采用相同的方式）、設(shè)備檔次、舒適情況或者美觀要求等基本條件來進(jìn)行對比，這種對比的效果才能保證方案的合理性與科學(xué)性。設(shè)計方案關(guān)于空調(diào)暖通這方面的一次性投資包括了各種相關(guān)聯(lián)的收費(fèi)項(xiàng)目，比如用電設(shè)備的擴(kuò)容費(fèi)、熱力入網(wǎng)費(fèi)還有天然氣氣源費(fèi)等費(fèi)用，除此之外，還有各種設(shè)備材料、管道之類的投資項(xiàng)目，容易被遺漏的太多，還有相應(yīng)的安裝、相應(yīng)的工程項(xiàng)目管理人員費(fèi)用、設(shè)備機(jī)組的調(diào)試費(fèi)用等各種各樣的收費(fèi)，土建投資機(jī)房與相關(guān)水處理和配電和相應(yīng)室外管線的費(fèi)用，還有好多好多，在國家造價清單中所列出的各種費(fèi)用都將是安裝空調(diào)所產(chǎn)生的不同費(fèi)用，有的被遺漏，有的被擴(kuò)大，費(fèi)用的支出與設(shè)備的完美運(yùn)行是保障室內(nèi)空氣流暢的重要前提，沒有竣工驗(yàn)收，就沒有人民對舒適節(jié)能的安全使用。在我國有很多廠家做中央空調(diào)，比如上海的凱泉公司，北京的熊貓廠家，都是富有名氣的公司，價格方面也不盡相同，在安裝時產(chǎn)生的方案經(jīng)濟(jì)型（包括設(shè)備功率，揚(yáng)程大小，流量，風(fēng)管允許風(fēng)速等）計算最適合于用戶的平均價格。這些都是產(chǎn)生的直接費(fèi)用，間接費(fèi)用也有。1.4.2可行性與可靠性問題當(dāng)?shù)卣?guī)范要求和各級法規(guī)的規(guī)定都是編制設(shè)計方案的依據(jù)，不能超出規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)制性規(guī)定；設(shè)計方案在給出后就不能輕易更改，之后的滿足各方面的需求都是根據(jù)施工方案來確定的，需求就是供水、供電、供氣之類的輔助資源，而且還要考慮到長期的變化情況。2系統(tǒng)總體方案2.1中央空調(diào)系統(tǒng)工作流程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了大學(xué)期間都未接觸過的知識，更像是一場復(fù)習(xí)，鞏固了這四年的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，雖然我對于機(jī)電領(lǐng)域還不是非常熟悉，但這正是一場開始，磨練己身，更準(zhǔn)確的運(yùn)用到生活當(dāng)中去。論文開頭介紹了中央空調(diào)在生活中的作用，已經(jīng)普及到生活中的每個領(lǐng)域，然后介紹了中央空調(diào)的組成，已經(jīng)我要講述的案例，所有案例中需要的設(shè)備與流程我都列在上面的說明書中。后來介紹了AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理等，這些東西是我在大學(xué)中所學(xué)的皮毛加上在圖書館書中摘要的知識，還有網(wǎng)絡(luò)上文庫中介紹的部分組合而成，文章不算長，經(jīng)過一層一層修改完成。單片機(jī)控制空調(diào)系統(tǒng)中也是有順序的，先控制冷卻水循環(huán)泵的開啟，然后在控制冷水循環(huán)泵的開啟，最后是機(jī)組部分，開啟之后冷卻塔中的水就開始通過冷卻水循環(huán)泵進(jìn)入機(jī)組，機(jī)組再通過分水器分給末端設(shè)置，也就是風(fēng)機(jī)盤管，從風(fēng)機(jī)盤管中出來的冷凝水進(jìn)入集水器，然后經(jīng)過冷水循環(huán)泵進(jìn)入板式換熱機(jī)組，經(jīng)過換熱處理，流向燃?xì)鉄崴仩t，鍋爐用燃?xì)饧訜嶂笸ㄟ^熱水一次循環(huán)泵流向生活熱水換熱器，也就是生活區(qū)。鍋爐中的水不全是集水器中供用過來的，大部分來自于高位膨脹水箱。這其中還有定壓補(bǔ)水裝置，作用就是將外部水源通向系統(tǒng)，防止由于水量的損失達(dá)不到設(shè)計要求。單片機(jī)控制各種閥門，通過繼電器控制，由于單片機(jī)出來的電源是低壓電源，而水泵閥門確是高壓電源，因此需要一個“中介”，來防止電源過大而燒壞單片機(jī)，當(dāng)室外溫度變化是，溫度傳感器會將變化的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換到單片機(jī)識別，然后逐個控制每個閥門的開度，進(jìn)而控制流量、揚(yáng)程的大小，在最節(jié)能的環(huán)境下改變系統(tǒng)流量，風(fēng)量，溫度，濕度。這是一個龐大的系統(tǒng)，具有兩個冷水機(jī)組，R-1和R-2，R-1控制地位用戶，R-2控制高位用戶，或者可以左右分?？傮w來說，完成各項(xiàng)工作后學(xué)了好多知識，因?yàn)榭戳撕枚鄷?，查閱了太多的資料，還自學(xué)了一個電路PCB軟件，以前就沒接觸過這東西，最后還是在葫蘆畫瓢的情況下完成了，看來以后還要更要努力一下，自身的知識太匱乏，有學(xué)不完的知識在等著我去學(xué)。至此論文結(jié)束。致謝參考文獻(xiàn)[1]王淼,王芳.基于單片機(jī)的空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計[J].信息技術(shù)與教育,2013(6):50-51.[2]秦曾煌.電工學(xué)上冊，電工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2007.1[3]張洪潤，張亞凡.傳感技術(shù)與應(yīng)用教程[M].清華大學(xué)出版社.2005[4]陳非凡.工程測試技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社.2006:256.[5]陳方興.童維勤.支小利.基于μC/OS-Ⅱ的變頻空調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J],計算機(jī)工程與設(shè)計,2007,28(20)[6]穆秀林、李娜編著.從Protel到AltiumDesigner.電子工業(yè)出版社，2011.4[7]余成波主編.傳感器與自動檢測技術(shù).高等教育出版社，2009.7[8]王億書.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件,2012(8)：110-115.[9]賈陽陽,基于單片機(jī)控制的技能空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計[M],北京暖通空調(diào)工業(yè)出版社，2008.[10]S.Nishiike,N.Takeda,T.Kuboetal..

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附錄附錄1名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注罐式無負(fù)壓給水設(shè)備HCWG18-43-2Q=13m3/hH=63mN=2.2KW套1一用一備配套變頻控制柜SHV容積式水-水換熱器（高區(qū)換熱器）SHV-221-6-1.0DN1600V=6m3F=12.1