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1、基于单片机的空调温控电子膨胀阀驱动电路的设计基于单片机的空调温控电子膨胀阀驱动电路的设计摘要：介绍了一种利用单片机驱动电子膨胀阀电路的设计方案。单片机对传感摘要：介绍了一种利用单片机驱动电子膨胀阀电路的设计方案。单片机对传感器测得的温度和其他信号进行处理，驱动步进电机开闭电子膨胀阀，并通过器测得的温度和其他信号进行处理，驱动步进电机开闭电子膨胀阀，并通过RS485 将信息传给上位机。给出驱动电路的软硬件实现方案，该电路已成功地将信息传给上位机。给出驱动电路的软硬件实现方案，该电路已成功地应用于某空调制冷电子膨胀阀测试系统。应用于某空调制冷电子膨胀阀测试系统。 关键词：单片机；电子膨胀阀；步进电
2、机；关键词：单片机；电子膨胀阀；步进电机；DSl8B20；RS485 1 引言引言电子膨胀阀是用电子电路控制的膨胀阀，它是变频空调制冷设备中的关键部电子膨胀阀是用电子电路控制的膨胀阀，它是变频空调制冷设备中的关键部件。由于电子膨胀阀能够根据件。由于电子膨胀阀能够根据 CPU 的指令迅速调节阀的开启度，快速控制制冷的指令迅速调节阀的开启度，快速控制制冷剂的流量，减小房间内的温差，因而既能增强空调房间的舒适程度，又可最大剂的流量，减小房间内的温差，因而既能增强空调房间的舒适程度，又可最大限度地节能。电子膨胀阀的驱动部件是一个限度地节能。电子膨胀阀的驱动部件是一个 4 相相 8 拍步进电机。本文给出
3、了一拍步进电机。本文给出了一种电子膨胀阀的驱动电路。种电子膨胀阀的驱动电路。2 系统硬件设计系统硬件设计整个系统采用模块化设计。系统硬件电路主要由单片机、温度传感器、电池整个系统采用模块化设计。系统硬件电路主要由单片机、温度传感器、电池供电的供电的 RAM、步进电机驱动部件、步进电机驱动部件、RS485 等组成，其单片机硬件电路如图等组成，其单片机硬件电路如图 1所示。所示。由于程序比较大和中间变量比较多，这里采用了由于程序比较大和中间变量比较多，这里采用了 Atmel 公司的公司的 AT89C55 型型单片机。它具有单片机。它具有 20 KB 的的 Flash 程序存储空间和程序存储空间和
4、256 字节的字节的 RAM。图。图 1 中：中：P0.1 和和 P0.2 口模拟口模拟 I2C 总线总线 SDA、SCL；P0.3 口实现计数脉冲清零；口实现计数脉冲清零；P0.4 口实现步进电机正转口实现步进电机正转 10 个脉冲；个脉冲；P0.5 口实现步进电机反转口实现步进电机反转 lO 个脉冲；个脉冲；PO.6 口实现温差增加口实现温差增加 l；P0.7 口实现温差减少口实现温差减少 l；P1.O 口控制是否上拉口控制是否上拉 T_IN；P1.1 口上单总线挂接口上单总线挂接 4 个个 DSl8B20；P1.2 口接收工作模式口接收工作模式(“1”是制冷、是制冷、“0”是制热是制热)
5、；P1.7 口输出底电平是使能接收，输出高电平是使能发送；口输出底电平是使能接收，输出高电平是使能发送；P2.0、P2.1、P2.2、P2.3 口连接口连接 D、C、B、A 控制步进电机。控制步进电机。其中其中 PCF8583 与单片机通过与单片机通过 I2C 总线通信，其硬件电路连接如图总线通信，其硬件电路连接如图 2 所示。所示。与上位机的通信方式是与上位机的通信方式是 RS485，其硬件电路连接如图，其硬件电路连接如图 3 所示。所示。步进电机采用的是步进电机采用的是 4 相相 8 拍制，通过拍制，通过 AT89C55 的的 I/O 口驱动，其硬件电路口驱动，其硬件电路连接如图连接如图
6、4 所示。所示。3 软件设计软件设计在本程序设计中，采用置事件标志和分时控制办法对事件进行处理。如在在本程序设计中，采用置事件标志和分时控制办法对事件进行处理。如在T0 中断子程序中，每隔中断子程序中，每隔 2.5 ms 驱动步进电机驱动步进电机 1 个脉冲，同时在中断服务程序个脉冲，同时在中断服务程序中将计数脉冲保存在中将计数脉冲保存在 PCF8583 中的中的 RAM。P0.3 口、口、P0.4 口、口、P0.5 口、口、P0.6 口、口、P0.7 口口 5 个个 I/O 对应的对应的 5 个按键与个按键与 74LS08 相连，执行相与的关系触发外部中相连，执行相与的关系触发外部中断方式断
7、方式 0 进入中断服务程序，执行相应的功能。因为温度传感器部分用单总线进入中断服务程序，执行相应的功能。因为温度传感器部分用单总线通信方式，且通信方式，且 PCF8583 与单片机通过与单片机通过 I2C 总线通信，二者对时序要求很严格，总线通信，二者对时序要求很严格，在此期间不可被中断程序打断，故在此期间关中断。主程序流程如图在此期间不可被中断程序打断，故在此期间关中断。主程序流程如图 5 所示。所示。整个软件采用结构化的程序设计方法设计。程序分为三大模块：主程序模块、整个软件采用结构化的程序设计方法设计。程序分为三大模块：主程序模块、EXO 中断服务子程序模块、中断服务子程序模块、T0 中
8、断服务子程序模块。中断服务子程序模块。主程序模块按照功能又分为：初始化子程序、主程序模块按照功能又分为：初始化子程序、I2C 总线通信程序、温度传感总线通信程序、温度传感器测温程序、器测温程序、RS485 通信程序和通信程序和 PID 控制程序。在初始化子程序中，主要包括控制程序。在初始化子程序中，主要包括 RS485 通信和通信和 DSl8B20 传感器初始化。传感器初始化。I2C 总线通信部分则是读出上次掉电保总线通信部分则是读出上次掉电保存的脉冲数。温度传感器测温程序模块测得二点温度。将每个传感器的序列号存的脉冲数。温度传感器测温程序模块测得二点温度。将每个传感器的序列号测出，以数组的形
9、式和程序存放在一起，并且给每个测温点编号，做成标签粘测出，以数组的形式和程序存放在一起，并且给每个测温点编号，做成标签粘贴在对应的传感器上。当系统中的传感器出故障时，必须测出备用传感器序列贴在对应的传感器上。当系统中的传感器出故障时，必须测出备用传感器序列号，贴上相应的标签，并在程序中修改数组，再将程序固化到程序存储器中。号，贴上相应的标签，并在程序中修改数组，再将程序固化到程序存储器中。执行机构需要控制量的增量执行机构需要控制量的增量(例如驱动步进电动机例如驱动步进电动机)时，需要用时，需要用 PID 的的“增量增量算法算法”，这种算法在有关文献中已有具体说明。，这种算法在有关文献中已有具体说明。4 结束语结束语目前，该步进电机驱动电路已成功用于某空调制冷电子膨胀阀测试系统中。目前，该步进电机驱动电路已成功用于某空调制冷电子膨胀阀测试系统中。经过经过 1 个月的运行，情况良好，达到了客户的要求。个月的运行，情况良好，达到了客户的要求。
