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1、基于单片机的变频空调控制系统设计目录1.绪论11.1课题背景11.2变频空调技术发展历程与现状11.3变频空调的优势21.4研究目的与意义31.5本文研究方法32.系统硬件设计52.1变频空调内部结构52.1.1变频空调结构52.1.2变频技术52.1.3变频空调类型62.2系统硬件介绍72.2.1 89c51单片机72.2.2 DS18B20温度传感器92.2.3四通电磁阀112.2.4共阴极数码管112.2.5直流电机123.系统结构及功能实现133.1控制模块133.1.1室内机控制模块133.1.2室外机控制模块153.2室内温度读取模块163.2.1 DS18B20初始化173.2.
2、2 DS18B20读时序173.2.3 DS18B20写时序183.2.4 DS18B20指令表183.2.5 程序193.3数码管显示模块253.3.1室内机显示模块253.3.2室外机显示模块263.3.3程序263.4按键模块及按键对应功能实现方法283.4.1功能选择按键及其对应功能实现方法283.4.2 设定温度加减按键293.4.3 开机键293.4.4导风板按键293.5通讯模块303.5.1通讯方式303.5.2传输速率313.5.3 89c51串行口介绍313.5.4程序333.6电机模块343.7 PWM模块353.7.1 PWM占空比计算方法353.7.2 PWM周期及实
3、现方法373.7.3程序374.结论39参考文献40附录A 变频空调控制系统整体程序设计41摘要生活中使用更加节能的空调来提升舒适度，既是人们生活的追求也是国家节能减排的需要。相比于老旧的定频空调，无论是舒适度、经济性还是寿命，变频空调都具有绝对的优势。因此，研发更高性价比的变频空调成为目前空调企业的首要目标。本文详细地介绍了变频空调的内部结构、运行方式及其工作原理。设计了变频空调的控制系统，首先采用Protues对硬件结构进行了设计，包括室内机控制模块、室外机控制模块、通讯模块、温度读取模块、显示模块、按键模块、变频模块和电机控制模块等。然后介绍了控制系统中各模块的实现方法，利用串口通信进行
4、室内外数据传输、采用温度传感器DS18B20进行温度读取工作，根据设定温度和实际温度的差值，采用PWM来控制压缩机的转速，并用C语言编制了各模块的控制程序。最后利用软件仿真了控制系统的程序，可以实现制冷、制热、送风和除湿四种工作模式，满足变频空调控制系统的要求。关键词：变频空调、单片机、控制系统、PWM、双机通信Design of Frequency Conversion Air-conditioning Control System Based on Single Chip MicrocomputerAbstractThe use of more energy-saving air cond
5、itioning in life to improve comfort is not only the pursuit of peoples life, but also the need of national energy conservation and emission reduction. Compared with the old fixed-frequency air-conditioning, frequency conversion air-conditioning has absolute advantages in terms of comfort, economy an
6、d life. Therefore, the development of variable frequency air conditioning with higher cost performance has become the primary goal of air conditioning enterprises. In this paper, the internal structure, operation mode and working principle of frequency conversion air conditioning are introduced in d
7、etail. The control system of frequency conversion air conditioning is designed. Firstly, the hardware structure is designed by Protus, including indoor control module, outdoor control module, communication module, temperature reading module, display module, key module, frequency conversion module an
8、d motor control module. Then the realization method of each module in the control system is introduced. Serial communication is used for indoor and outdoor data transmission, temperature sensor DS18B20 is used for temperature reading. According to the difference between set temperature and actual te
9、mperature, PWM is used to control the speed of compressor, and the control program of each module is programmed in C language. Finally, the software is used to simulate the program of the control system, which can realize the four working modes of refrigeration, heating, air supply and dehumidificat
10、ion, and meet the requirements of the variable frequency air conditioning control system.Keywords: Frequency Conversion Air Conditioning；Single Chip Microcomputer；Control System；PWM；Dual Computer Communication。1.绪论1.1课题背景 变频空调从上世纪80年代初发展至今，已有40年左右。变频空调的出现大大地提高了人们的生活舒适度和生活质量。对于家用电器尤其是空调这种可选择购买的电器来说，人
11、们关注的主要方面无非是：第一，是否用得好，真的对自己的生活质量有足够的提升；第二，是否用得起，空调的价格以及空调所花费的电费是否在自己的接受范围内；第三,是否用的住，买回来的空调使用起来寿命如何，能用几年。这是人们购买空调的主要关注点。而相比于老旧的定频空调，无论是舒适度、经济性还是寿命，变频空调都具有绝对的优势。因此，研发更高性价比的变频空调成为目前空调企业的首要目标。近些年来，夏日的热度每年只增不减，空调的销售量也随之水涨船高。生活中使用更加节能舒适的空调来提升舒适度既是人们生活的追求也是国家节能减排的需要。因此，研究性能更加优良的变频空调是全社会的需要。1.2变频空调技术发展历程与现状世
12、界上的第一台空调最早诞生于美国，1902年，美国人凯里制订研发了世界上第一台智能空调系统的计划。而这个世界上最早出现的空调的服务对象并不是人，而是印刷机为了防止印刷机油墨融化。直到1928年，凯里公司才研发了第一台家用空调。可由于当时经济大萧条以及第二次世界大战它没能发展普及开来。空调虽诞生于西方，可在20世纪60年代之后，日本一直走在空调行业的前列，无论在家用空调器的生产制造技术还是控制技术方面。后来变频技术的出现给了各电器公司另一种选择。1983年，变频空调最早出现于日本东芝公司，该类型空调的出现打破了定频空调占据市场的局面。相比定频空调，变频空调的优势几乎可以说是全方位的，无论是噪声控制
13、、舒适程度还是经济性。所以在随后的仅仅5年间，变频空调就占据了日本空调市场的30%。而在2002年，变频空调已经占据了日本空调市场的95%以上。而在今天，空调市场的绝大部分都被变频空调占据，定速空调已经退出了市场。变频空调以其节能性、舒适性及其经济性等明显优势被消费者所选择。然而中国变频空调的发展是要落后于西方国家的。从上世纪90 年代初开始，中国家用空调产业才算起步，出现了美的、格力、海尔等一批空调企业。20世纪90年代末，很多国内空调企业推出了变频空调，但一直没有规模化和系列化。20世纪末到21世纪初，随着我国人民环保意识和电力需求的进一步提高，人们越来越重视环境保护。同时我国发布了“节能
14、减排”策略，为积极响应国家发布的政策，我国各大空调企业开始了自己的变频空调研发之路。1993年，青岛海尔空调有限公司开发了国内第一台变频空调。这一台变频空调的诞生与日本相差十年。之后在中国经济快速发展的趋势下，国家和人民认识到不能以生态破坏为代价促进经济发展。于是，低碳节能的变频空调越发被全社会和各大空调企业所接受与认可。近年来，全直流变频技术越来越多地应用了起来，实现了变频调速。与交流变频技术相比，其节能效果提高了10%-15%。随着中国经济的迅猛发展人们生活水平持续提升，使用家用电器的人越来越多，使用家用电器的种类也越来越丰富，人们不再满足于它们所提供的基础功能。冰箱不只能冷冻，洗衣机也不
15、只能洗衣服，空调既要满足制冷和供暖的需要，又能节约能源，注重效率。更多的空调意味着更多的环境污染和资源浪费，所以需要更多的厂家将变频技术应用于制冷和空调领域。所以，研发使用变频技术的变频空调控制系统，有效地协助空调系统运转节能。是实现空调节能，延长其使用寿命的有效途径。1.3变频空调的优势（1）节能。由于变频空调有内部的变频器控制使压缩机始终工作在最佳运转速度同时因为在室内温度接近设定温度时压缩机运转速度很低避免了空调时开时停带来的电能浪费。比恒频空调节约大约30%的电能。（2）温度控制精度高。变频空调的温度控制精度可达到1OC。（3）噪音小。达到设定温度后压缩机转速降低减小了振动噪音。最新的全直流变频空调采用全直流变频调速将噪音降到了最小。（4）温度调节速度快。（5）电压要求低。变频空调对工作电压的要求较低，在150240V的电源电压下都可以运行。（6）工作环境要求低。变频空调对其所处的工作环境要求较低，一些甚至可以在零下20摄氏度左右开启工作。图1-1变频空调与定频空调性能比较1.4研究目的与意义 总所周知，当前中国环境最严重的问题要数每年冬天如期而至的雾霾问题。目前，关于雾霾严重的问题有多种看法，有气候原因、重工业工厂原因、汽车排放原因等。但在我看来，冬天雾霾产生的最大的原因在于供暖，锅炉燃烧的化石燃料煤炭可产生大量雾霾，
