空调温度控制单元设计设计说明书.docx

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空调温度控制单元设计设计说明书

唐山学院

毕业设计

设计题目：

空调温度控制单元设计

系别：

机电工程系

班级：

07机电一体化

（2）班

姓　　名：

刘会龙

指导教师：

汤小娇

2010年6月6日

空调温度控制单元设计

摘要

以温度作为被控测量的反馈控制系统，在化工、石油、冶金等生产过程的物理和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确的加以控制。

除了这些部门外，温度控制系统还广泛的应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。

温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。

本文以空调机的设计为例，介绍了以AT89S51单片机为控制核心的温度控制器的设计过程，温度设定范围为-10~45℃，最小区分温度为1℃.，标准温差≦1℃。

用液晶显示屏显示当前温度。

能根据设定的温度实现自动加热或降温处理。

设计出控制系统电路单元。

在该设计中采用高精度温度传感器AD590对室内的温度进行实时精确测量，用超低温平漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，再送入ADC0809进行A/D转换，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。

该设计份总体方案设计、硬件设计、软件设计等几个部分，设计过程流畅，所涉及的电路较为合理。

该设计在硬件方案设计、单元电路设计、元器件的选择等方面较有特色。

关键词：

空调，温度，AD590，ADC0809,LCD1602

Airtemperaturecontrolunit

Abstract

Chargedwithmeasuringthetemperatureasafeedbackcontrolsystem,inthechemical,petroleum,metallurgicalproductionprocessofphysicalandchemicalreactions,temperatureisoftenaveryimportantquantity,requireaccuratecontrol.Inadditiontothesedepartments,thetemperaturecontrolsystemisalsowidelyusedinotherareas,isveryversatileandaclassofindustrialcontrolsystems.Temperaturecontrolsystemusedtokeepthetemperatureconstantortotemperaturechangesinaccordancewithaprescribedprocedure.

Inthispaper,thedesignofairconditioningforexample,introducedtoAT89S51microcontrollercoretemperaturecontrollertocontrolthedesignprocess,thetemperaturesettingrangeis-10~45℃,theminimumtemperaturedistinctionbetween1℃.,Standardtemperature≦1℃.WiththeLCDdisplayshowsthecurrenttemperature.Thetemperaturecanbesetautomaticallyaccordingtoheatingorcoolingtreatment.Designacontrolsystemcircuitunit.Usedinthedesignofhigh-precisiontemperaturesensorAD590ontheindoortemperatureinreal-timeaccuratemeasurementofultra-lowtemperaturedrift,high-precisionoperationalamplifierOP07levelthetemperature-voltagesignalamplification,andthencarriedintotheADC0809A/Dconversion,thetemperaturewillbecollectedsignaltransmissiontothemicrocontroller,controlledbytheMCUmonitorandcomparetheacquisitionisconsistentwithtemperatureandsettemperature,andthendriveairconditioningheatingorcoolingcycletoprocesstheairtosimulatethetemperaturecontrolunitforairconditioningwork.

Theoverallprogramdesignwerethedesign,hardwaredesign,softwaredesign,andseveralotherpartsofthedesignprocessfluid,involvingthecircuitismorereasonable.Thedesignofthehardwaredesign,unitcircuitdesign,componentselectionsuchasmoreunique.

Keywords:

air-conditioning,temperature,AD590,ADC0809,LCD1602

1．绪论

1.1课题的国内外现状

空调器即空气调节器（roomairconditioner），是一种用于给空间区域提供处理空气的机组。

它的功能是对该房间（或封闭空间、区域）内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。

而空调温度控制系统是空调的核心。

目前空调机已经广泛地应用于生产、生活中。

而此类家电越来越趋于轻巧型。

微型单片机系统以其体积小、性能价格比高，指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等优点，广泛应用于各种家电产品和工业控制系统中，在温度控制领域的应用也十分广泛。

　　随着能源的日趋减少，大气污染愈加严重，节能已是一个不容忽视的问题。

众所周知，空调正朝着节能、舒适、静噪于一体的方向发展。

鉴于这些方面的综合考虑，设计一种可以实现温度自动控制的空调机，将会在节能方面有新的突破，也必将会取代传统的靠人工实现的温度控制的空调机。

通过巧妙的设计和安装可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一，是国际和国内的发展潮流。

可以预料，下个世纪的节能空调将会以更快的步伐向前发展。

其应用的范围将极为广阔，极大地方便了人们的工作和生活，可以说节能空调将是未来一种新的发展趋势。

1.2课题的目的及意义

高精度温度控制就是实现温度的更加精确化，准确化，实现温度恒温化，更好的来满足人们的生活及工业要求。

当今空调机的温度控制是人们利用可控电路对空调机进行控制，来实现对温度的控制。

它只能满足人们的一般的要求，温控精度也不高，对更高的温度需求不能满足。

例如生产中菌种的培养车间，菌种的生长需要非常稳定的温度环境，对温度的要求非常高，这就需要对空调机的温度来实现高精度控制。

现在多数空调的应用场合都需要较高的温控精度，它的温度控制一般是由空调机来实现的，而现今空调机的温控精度不高，一般在2～3度左右，误差比较大。

这就需要对我们的控温系统进行改进，来实现空调机高精度的控制。

这首先就需要非常灵敏的温度测量装置进行检测，防止因检测带来的错误。

将测量的信号通过高灵敏度的温度传感器送到微处理器中，从而用微处理器来实现对空调机的高精度温度控制，这样才能满足现今生活、工业的要求。

1.3本文的主要工作

本文针对单片机对温度控制监测系统若干关键技术展开研究，主要集中在以下三个方面：

1.分析项目要求，介绍以低成本为核心指导思想的温度控制系统的总体设计方案设计，系统的组成及工作原理。

2.系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及其主要特点，温度传感器AD590采样以及信号放大处理，信号调理与A/D转换电路的总体设计等。

3.系统的软件设计，通过汇编语言编写温度控制程序，实现对温度的实时控制。

2．温度控制系统硬件实现

2.1总体设计

选用89S51单片机为中央处理器，通过高精度的温度传感器AD590对室内的温度进行实时精确测量，用超低温漂移高精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，再送入ADC0809进行A/D转换，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制液晶显示器，并比较采集温度与设置温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。

空调器通电后，制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压的蒸汽后排至冷凝器。

同时轴流风扇吸入的室外空气经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。

高压液体经过过滤、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。

同时灌流风扇是空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。

如此室内空气不断循环流动，达到降温的目的。

选用温度传感器AD590，AD590具有较高精度和重复性（重复性优于0.1度，其良好的非线性可以保证优于0.1度测量精度，利用其重复性好的特点，同通过非线性补偿，可以达到0.1度测量精度）。

超低温漂移精度运算放大器OP07将温度-电压信号进行放大，便于A/D转换，以提高温度采集电路的可靠性。

集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。

电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0度时输出为0，温度为25度时，输出为2.982V。

电流输出型的灵敏度一般为1μA/K.这样便于A/D转换器采集数据。

选用ADC0809，ADC0809是一个8路8位逐次逼近的A/D转换器。

ADC0809的转换时间为100μS.在CPU发出启动A/D命令后，便执行一个固定的延时程序，延时时间应略大于A/D转换的时间：

延时程序一结束，便执行数据读入指令，读取转换结果。

我们只用了其一路AD转换，参考电压2.56V，即一位数字量对应10mV，即1°。

所以用起来很方便。

选用液晶显示器，由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极摄像管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。

因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。

液晶显示器以其工作电压低，体积小，微功耗等优点。

在便携式仪表和低功耗系统中得到越来越多的应用。

液晶显示模块是将液晶显示器件与控制，驱动电路和PCB板装配在一起的组件，带有串行接口或并行接口，可以直接与单片机连接。

总体方案结构如图2.1所示：

图2.1总体结构框图

实现方案的技术路线为：

用按钮输入标准温度值，用LCD实时显示环境空气温度，用驱动电路控制压缩机完成加热和制冷调节，用汇编语言完成软件编程。

2.2温度采样电路设计

AD590是一种集成温度