基于SPCE061A单片机的变频空调控制器的设计.doc

第1章 绪 论 空调是伴随社会生产力的发展，在生产过程所要求的空气状态以及人类自身工作和居住所要求的空气状态不断提高的条件下产生和发展的。 空调器又叫空气调节器，它的功能是通过制冷或制热调节室内温度和湿度，并使之保持在一定的范围内。夏季温度较高，湿度较大，空调器可以降温和减湿，使室内温度维持在22-26℃，相对湿度维持在55﹪-66﹪。冬季气温较低而且干燥，空调器可以升温和加湿，使室内温度维持在20-22℃，相对湿度维持在55﹪-60﹪。空调器还可以用来调节室内空气流动速度，因流动的空气比静止的空气使人感觉舒适（在制冷时，室内空气的流速以不超过0．5m/s的速度吹出15-17℃的冷空气为宜）。此外，污浊空气中的尘埃附有很多细菌，经空调器可以净化，并可将新空气的物理和化学状态的十大因素：温度、湿度、流速、空气的分布状态、压力、灰尘量、细菌量、气味、有毒气体以及有害离子的含量。 空调以其服务对象不同可分为舒适性空调和工艺性空调两类。前者以满足使用者和居住者的热舒适为主要目的；后者则以满足工艺生产过程对空气环境的要求为主要目的。 一个既定空间内的空气环境，一般要经受来自空间内部产生的热、湿和其它有害物的干扰及来自空间外部气候变化、太阳辐射和外气中有害物的干扰。消除上述干扰的技术手段是通过空气和水等介质，经热、质交换将多余的热、湿和有害物转移、置换或冲淡。 随着近年来我国人民生活水平的提高，空调越来越多的进入到普通家庭。我国已成为世界上的空调生产和消费大国。与变频空调相比，定速空调存在高能耗，低效，温度波动大，舒适感较差等缺点，因此，变频空调一经推出，就引起了政府、厂家和用户的关注。目前我国的空调市场上已经出现了一些变频空调，为减小房间温度的波动，使人感觉到舒适，同时又能节点，提高用电效率，而且使空调的控制功能强，控制设计人性化，这就为空调器的设计提出了更高的要求，本设计就是在此背景下提出的。第2章 设计任务概述及设计要求 2.1、设计的内容、功能及技术指标： 1、设计的主要内容： 采用SPCE061A单片机，设计一套变频空调的控制系统，该控制系统由上位机和下位机两部分组成。 主要设计参数为： 电源：AC220V/50HZ，压缩机的功率为2KW，风扇电机为AC220V/20W，换向阀为AC220V/20W。做为上位机要承担的主要设计内容是： ⑴、与同组同学完成系统的整体设计和集成； ⑵、采用SPCE061A单片机，独自完成上为机的设计，包括硬件部分和软件部分。其中硬件部分包括控制单元、室内温度的检测电路、室内风扇电机的控制电路、导风板电机的控制电路、LED/LCD显示电路、遥控接收电路、RS485通讯电路等，软件包括控制算法的计算、流程图、程序编写与调试等； ⑶、完成相关的设计图纸和设计说明书的撰写，并且通过毕业设计答辩。 2、设计实现的主要功能： ⑴、控制系统由上位机和下位机两部分组成。室内机作为上位机，室外机作为下位机。上位机实现对室内温度的采集、室内机的控制、红外遥控信号的接收和处理、LED/LCD显示室内温度、设定值温度、运行状态等、导风板电机的控制、室内风扇电机的控制、以及与下位机的通信等，对下位机，上位机要实现对下位机的控制、保护、以及硬件的管理等作用。下位机要实现室外温度信号的采集（包括冷凝器温度和压缩机的温度）、压缩机的运行控制、换向阀的运行控制，室外风扇电机的控制、以及与上位机的通讯等功能； ⑵、逆变电路的主要电路采用智能功率模块IPM，也可以采用自行设计的合理的电路； ⑶、上位机与下位机的通讯要采用RS485的总线通讯方式； ⑷、压缩机的驱动脉冲采用PWM控制方式。 3、主要技术指标 电压波动范围为：160V—260V，室内温度控制精度为：±1℃，压缩机的运转频率范围为：30—100HZ，启动频率为：20HZ，空调使用温度条件为：-15℃—+45℃。 第3章 硬件设计 由设计任务要求知，硬件设计是本设计控制器设计的基础设计部分，也是从原理上去理解设计内容，给出基本设计方案和思路的设计。硬件设计主要由设计理论知识的理解与分析，设计方案的提出、论证以及确定，具体单元电路的设计、计算、实验数据的处理，还有具体设计和元器件的选择等。硬件设计这部分我将从设计方案的确定和具体硬件电路的设计两章来叙述。 3.1方案的提出和选择 随着近年来我国人民生活水平的提高，空调越来越多的进入到普通家庭。我国已成为世界上的空调生产和消费大国。与变频空调相比，定速空调存在高能耗，低效，温度波动大，舒适感较差等缺点，因此，变频空调一经推出，就引起了政府、厂家和用户的关注。目前我国的空调市场上已经出现了一些变频空调，为减小房间温度的波动，使人感觉到舒适，同时又能节点，提高用电效率，