1、畢業設計（論文）開題報告題目 微電腦中央空調控制程序編制專 業 名 稱 電子信息工程班 級 學 號 06041308學 生 姓 名 蘇 歡 零指 導 教 師 陳 黎 娟填 表 日 期 2010 年 03 月 20日6 / 8文檔可自由編輯打印一、 選題的依據及意義： 隨著中國經濟的高速發展，特別是建筑業與住宅產業的迅猛成長以及空調市場的逐步成熟，20世紀90年代中后期在傳統的集中式中央空調和普通房間空調器市場之間，出現了采用新技術的以家用和小型商用為使用對象的家用中央空調市場，有的廠家稱之為戶式中央空調，其新穎獨到的設計功能受到了房地產商和一些消費者的密切關注，得到了快速的發展。 中央空調具有

2、性能與靈活的適應性，它集大型中央空調和家用空調的優點于一身，能更好營造舒適的工作與生活空間，可供房間較多面積較大的家庭、別墅、辦公樓、中小型餐廳和超市等場所使用。相比于普通的家用空調，中央空調有以下一些優點：1)中央空調系統可滿足多個房間個性化需求，房間之間互相不受影響。2)由于中央空調采用了分體式空調室內機與室外機相分離的結構形式，主機和末端裝置相分離，從結構上保證了寧靜的家居環境，符合空調低噪聲的發展趨勢。3)絕大部分機型主機由微電腦控制，操作簡便，先進的電子控制技術系統可根據實際負荷自動化運行,節約能源及運行費用。4)可以根據房間大小和形狀，配置送回風口的位置，進行有效的氣流組織，保證室

3、內溫度均勻。且由于出風溫度較高，舒適感好，不易患空調病。5)通過引入新風，提高室內空氣品質。6)通常只有一臺室外機，減少了室外機數量，美化了室外環境。7)室內末端裝置可采用多種方式安裝如：暗藏、半暗藏、明裝等，外形美觀，易和室內裝飾的風格保持協調。8)既可制冷也可制熱，為分戶供暖提供可能。這些優點使得研究中央空調成為必然。 本課題采用單片機程序設計方法對各路溫度進行采集，數據進行數字控制算法，輸出控制信號，控制加熱執行機構，同時顯示各房溫度。不僅可以閱覽各個房間的溫度顯示，更可以方便的對各個房間的溫度進行控制，具有非常實際的意義。二、國內外研究概況及發展趨勢（含文獻綜述）：隨著社會的發展，家用

4、空調的發展趨于緩慢，而中央空調的發展仍然迅速。據可靠資料顯示：全世界2005年中央空調的市場總容量為25515百萬美元, 比2004 年上升了7.4%。全美洲地區的總量是5599 百萬美元,比2004年增長10%，全歐洲地區是6675 百萬美元，比2004年增長1.7 % ，亞洲太平洋地區是9856 百萬美元，比2004 年增長8.7%，中東、印度大陸和非洲地區是3386百萬美元, 比2004 年增長11.7%。由以上數據我們可以清楚的看到中央空調在全世界的發展前景都是良好的。 市場需求是決定空調發展的主要動力，根據目前的國內外市場需求來看，在空調技術方面有兩大主流方向：一為變頻技術，一為健康

5、技術。“變頻技術”是與傳統的“定頻技術”相比較而產生的概念。眾所周知，我國的電網電壓為220伏、50赫茲，在這種條件下工作的空調稱之為“定頻空調”。由于供電頻率不能改變，傳統的定頻空調的壓縮機轉速基本不變，依靠不斷地“開、停”壓縮機來調整室內溫度，其一開一關之間容易造成室溫忽冷忽熱，并消耗較多電能。而與之相比的“變頻空調”變頻器改變壓縮機供電頻率，調節壓縮機轉速，依靠壓縮機轉速的快慢達到控制室溫的目的，室溫波動小、電能消耗少，其舒適度得到較大提高。運用變頻控制技術的變頻空調，可根據環境溫度自動選擇制熱、制冷和除濕運轉方式，使居室在短時間內迅速達到所需要溫度，并在低轉速、低能消耗狀態下以較小的溫

6、差波動，實現了快速、節能和舒適控溫效果。并且“變頻空調”采用了比較先進的技術，啟動時電壓較小，可在低電壓和低溫條件下啟動，這對于某些地區由于電壓不穩或冬天室外溫度較低而空調難以啟動的情況，有一定的改善作用。由于實現了壓縮機的無級變速，它也可以適應更大面積的制熱要求。不過，“變頻空調”的價位通常較“定頻空調”高出幾百元。但是隨著人們生活水品的提高，對生活質量的要求也越來越高，所以變頻技術是發展的必然趨勢。國內外空調器的制造廠家都非常看好中央空調市場的發展前景，目前，生產中央空調的企業主要有：海爾、美的、清華同方、小天鵝、新科、大金 、海星日立、東芝、三星、和三菱重工 。無論是國外還是國內中央空調

7、的發展都是必然的趨勢。三、研究內容及實驗方案：1設計要求本課題采用單片機程序設計方法對各路溫度進行采集，數據進行數字控制算法，輸出控制信號，控制加熱執行機構，同時顯示各房溫度。具體的技術要求如下:1、實現對多路溫度進行采集；2、數據進行數字控制算法（PID算法）；3、8位數顯輪流或定顯各路溫度；4、測溫范圍為050，測量控制精度為±1。2.設計方案a.硬件設計該中央空調的硬件電路主要有以下幾個模塊組成：溫度轉換模塊、A/D轉換模塊、鍵盤顯示模塊、加熱和繼電器報警模塊。加熱控制控制對象鍵盤顯示電路單片機控制A/D轉換電路溫度轉換電路報警顯示圖1 中央空調硬件原理框圖工作原理：利用單片機

8、、溫度轉換電路及溫度傳感器設計多路溫度的采集與控制。先測溫電路模塊的作用是將隨溫度變化的電阻轉化為電壓變量。為了提高測溫靈敏度，用放大器將電壓信號放大為了提高測溫靈敏度。A/D轉換模塊現實溫度轉換。最后通過數字PID算法來輸出控制信號，控制加熱執行機構。顯示模塊顯示測溫范圍050。繼電器報警電路模塊通過與單片機P口連接實現。系統原理框圖如圖1所示。 b.軟件設計 開始初始化讀A/D采樣子程序調PID控制子程序調顯示子程序LED燈滅顯示值>50?LED燈點亮系統總體軟件框圖如圖2所示 Y N 圖2 微電腦中央空調總軟件框圖 軟件的設計采用模塊化的設計，中央空調上電開始工作后，首先對溫度進行

9、采集，進行A/D轉換后，調PID控制子程序對數據進行相應的處理后輸出，所得的數據符合要求則顯示，否則，重新采集。PID控制子程序控制加熱執行機構，當有鍵按下時，可以對溫度進行設置，當溫度超過預設溫度時系統報警。該中央空調軟件設計采用模塊化設計思想，主要由以下幾個模塊組成：一、A/D采樣子程序： 二、PID控制子程序：開始返回A/D初始化啟動A/D延時送顯緩區讀A/D結果開始取當前采樣值計算當前誤差e(n)計算Ae(n)+Be(n-1)+Ce(n-2)得U(n)計算U(n-1)+U(n)=U(n)經D/A輸出U(n)返回 圖3 A/D采樣子程序流程圖 圖4 PID控制流程圖 軟件設計思想： A/

10、D采樣子程序采樣到的數據要實現從模擬到數字的轉換后才可以進行相關的控制。流程圖如圖3所示。 本次設計要求數據進行數字控制算法處理即采用PID控制算法輸出控制信號，如圖4所示，流程圖是增量式的PID算法。三、鍵盤顯示子程序： 開始返回得到數轉換成十進制數下載數據且以方式0譯碼7279顯示譯碼得到的數據圖5 溫度顯示程序流程圖 中央空調的鍵盤顯示部分采用7279顯示，得到的值非十進制數，因此要將得到的數值轉換成十進制數并顯示。四、目標、主要特色及工作進度1、目標:以單片機為核心，對采集到的各路溫度，用PID算法進行控制，經處理后得到的8路溫度數據實行輪顯，并且顯示范圍控制在050，精度為±

11、;1。2、主要特色:本次所設計的微電腦中央空調，主要特色在于程序在對溫度進行控制方面采用了PID算法控制，PID算法控制也叫比例積分微分控制，其中的比例項可以糾正偏差，積分項可以消除系統的穩態誤差，微分項可以減小系統的超調量，增加系統的穩定性。3、工作進度:1至3周：查找資料，方案論證，撰寫開題報告，英文資料翻譯；4至7周：總體方案確定，軟件設計及編制；8至10周：系統軟件調試；11至15周：總體聯試與實驗；16至18周：撰寫論文、答辯。5、 參考文獻1. 張友德、趙志英、涂時亮.單片微型機原理、應用與實踐M.上海：復旦大學出版社,20032. 薛曉書、許水法.單片微型計算機原理及應用M. 西

12、安：西安交通大學出版社,20043. 韓志軍、沈晉源.單片機應用系統設計M. 北京：機械工業出版社,2005 4. 朱定華.單片機原理及接口技術M.北京：電子工業出版社,2004 5. 王福瑞等.單片微機測控系統設計大全M. 北京：北京航空航天大學出版 ,19986. 丁鎮生.傳感器及傳感技術應用M北京：電子工業出版社，2000.77. 房小翠等 .單片機實用系統設計技術M. 北京：北京航空航天大學出版社 ,19988. 張友德、范子榮.電加熱爐溫度系統的PID-模糊smith復合控制方法的研究J.自動化與儀器儀表,2006,(6) 18-209. 葉林、邢科新.一種多通道溫度采集系統的研制J

13、.現代電子技術,2006,5（29） 91-9510. 徐芳芳，陳平等. 多點溫度測試系統J. 山東理工大學學報, 2005,5(19) 64-6811. He S Z. Fuzzy Self-tuning of PID ControllerJ.Fuzzy and System 1993(1)12. Tagata and Sugono M.F identification of system and its applications to modeling and controlIEEE TransM.On systems，Man，cybernetics，1985，15(1)13. Chirs J.Georgopoulos. Interface Fundamentals In Microp