Diseño e implementación de controlador de aire acondicionado basado en microcontrolador

El simulacro de microcontrolador integrado es una actividad de práctica profesional integral. El propósito es permitir a los estudiantes transformar las teorías básicas y el conocimiento profesional que han aprendido en prácticas de ingeniería específicas, a fin de cultivar la capacidad de los estudiantes de manera integral. Aplicar los conocimientos adquiridos. La capacidad práctica y la capacidad de práctica de ingeniería sientan una buena base para proyectos de graduación posteriores.

2. Tarea

La tarea de este ejercicio integral de microcontroladores es diseñar y fabricar un controlador de aire acondicionado.

La tarea básica es utilizar el microcontrolador AT89C51, el convertidor analógico-digital ADC0809 y otros chips para diseñar y producir un controlador de aire acondicionado manual con funciones de refrigeración, calefacción, ventilación y operación automática.

3. Contenidos y requisitos específicos de la parte de hardware

1. Funciones del controlador de aire acondicionado manual:

1) El controlador de aire acondicionado debe Dispone de refrigeración, control y cuatro modos de trabajo: calefacción, ventilación y funcionamiento automático.

a. Refrigeración: El ventilador interior, el compresor y el ventilador exterior funcionan y la válvula de inversión de cuatro vías deja de funcionar.

b.Calefacción: ventilador interior, compresor, ventilador exterior y válvula inversora de cuatro vías.

c. Ventilación: El ventilador interior funciona, pero el compresor, el ventilador exterior y la válvula reversible de cuatro vías no funcionan.

d. Funcionamiento automático: El modo de trabajo de refrigeración, calefacción o ventilación se puede seleccionar automáticamente según la temperatura interior actual y la temperatura establecida de funcionamiento automático.

e.Siempre que se presione la tecla de selección del modo de trabajo, el modo de trabajo cambiará en consecuencia según la dirección de la flecha que se muestra en la Figura 3:

Figura 3 Selección del modo de trabajo

2). La temperatura se puede configurar y controlar:

a. El rango de ajuste de temperatura durante el enfriamiento es de 20 ℃ ~ 32 ℃. Cuando la temperatura interior es 1 ℃ más alta que la temperatura establecida, se inicia el enfriamiento; cuando la temperatura interior desciende a la temperatura establecida, cambia al estado de ventilación.

b. Rango de ajuste de la temperatura de calefacción: 14 ℃ ~ 30 ℃ Cuando la temperatura interior es 1 ℃ menor que la temperatura establecida, la calefacción comienza cuando la temperatura interior aumenta a la temperatura establecida, cambia a ventilación; estado .

c. Durante la ventilación, la columna de ajuste de temperatura muestra "I I" y el botón de ajuste de temperatura no es válido.

d. El rango de ajuste de temperatura de funcionamiento automático es: 25 ℃, 27 ℃, 29 ℃. Si la temperatura interior es 5 ℃ menor que la temperatura establecida, ingresará automáticamente al modo de calefacción; si la temperatura interior es mayor que la temperatura establecida, ingresará al modo de enfriamiento; de lo contrario, ingresará al modo de ventilación;

e.Cada vez que se presiona el botón de ajuste de temperatura, la temperatura sube o baja 1°C (dentro del rango de ajuste).

f. La precisión del control de temperatura es ±1 ℃

3). El ventilador interior tiene funciones de control automático de velocidad del viento y velocidad del viento alta, media y baja.

Cada vez que presione la tecla de selección de velocidad del viento, el modo de velocidad del viento cambiará en la dirección de la flecha que se muestra en la Figura 4:

Figura 4 Selección del modo de velocidad del viento

Entre ellos, el viento automático está relacionado con el modo de trabajo y la temperatura:

a. Durante el enfriamiento, cuando la temperatura interior es 5 ℃ más alta que la temperatura establecida, es viento de alta velocidad.

Cuando la temperatura interior es superior a la temperatura establecida Cuando la temperatura es de 2 ℃ ~ 5 ℃, es viento de velocidad media.

Cuando la temperatura interior no es 2°C superior a la temperatura establecida, se trata de viento de baja velocidad;

b. Durante la calefacción, cuando la temperatura interior es 5 ℃ menor que la temperatura establecida, es viento de alta velocidad.

Cuando la temperatura interior es 2 ℃ ~ 5 ℃ menor que la temperatura establecida, es media; viento rápido;

Cuando la temperatura interior no es inferior a la temperatura establecida 2 ℃, es viento de baja velocidad;

c. Durante la ventilación, cuando la temperatura interior es superior a 25°C, es viento de alta velocidad

Cuando la temperatura interior está entre 20°C y 25°C, es viento de velocidad media <; /p>

Cuando la temperatura interior está entre 20°C y 25°C, es viento de velocidad media. Cuando la temperatura es 20°C menor que la temperatura establecida, es viento de baja velocidad.

4). Tiene una función de protección automática de tres minutos para el compresor. Dado que la mayoría de los compresores utilizados en los acondicionadores de aire domésticos son motores de arranque por condensador con poca capacidad de arranque, ya sea en funcionamiento de refrigeración o calefacción, cuando el compresor deja de funcionar, debe reiniciarse después de tres minutos.

2. Diseño de circuito, funciones de producción y requisitos:

1) El tubo digital de ocho segmentos y cátodo de 6*** muestra el modo de funcionamiento, el estado de la velocidad del viento, la temperatura establecida y la temperatura interior. En aras de la unificación, la disposición específica de los seis tubos digitales de ocho segmentos y los símbolos en pantalla del estado de funcionamiento se estipulan de la siguiente manera:

Temperatura interior

Temperatura establecida

Estado de la velocidad del viento: La marcha de baja velocidad está representada por " "

La marcha de velocidad media está representada por " "

La marcha de alta velocidad está representada por " "

El modo automático está representado por " "

Modo de trabajo: El modo de refrigeración está representado por "L"

El modo de calefacción está representado por "H"

El modo de ventilación está representado por "F"

El modo automático está representado por ""

2) Los 5 botones se utilizan como botón de inicio/parada, botón de modo de trabajo y selección de velocidad del ventilador. Botón y botón de ajuste de temperatura hacia arriba y hacia abajo. (Además, hay 1 botón de reinicio del sistema y hay 6 botones)

3) Después de encenderlo, mostrará automáticamente el modo de funcionamiento, la velocidad automática del ventilador, la temperatura establecida de 27 ℃ y la temperatura interior real. Temperatura El usuario puede configurar el modo de funcionamiento, la velocidad del viento y la temperatura establecida, pero el aire acondicionado no comenzará a funcionar oficialmente hasta que se presione el botón de encendido/apagado. Durante el funcionamiento del aire acondicionado, si se establece el estado anterior. El aire acondicionado comenzará a funcionar inmediatamente. Si el aire acondicionado se reinicia después de apagarlo (no durante un corte de energía), el aire acondicionado ingresará automáticamente al estado de configuración antes del último apagado.

4) 6 diodos emisores de luz LED, que indican respectivamente la velocidad del viento interior alta, media y baja, el compresor, el ventilador exterior y la válvula de inversión de cuatro vías. Todos los diodos emisores de luz deben amplificarse con Darlington 2003. tubos o controlador de transistores.

5) El sensor de temperatura utiliza un termistor AT502.

3. Diagrama del circuito del hardware del controlador de aire acondicionado

4. Ideas de diseño de hardware

1) Según la declaración de la misión, el sistema requiere una interfaz hombre-máquina (Pantalla LED de entrada de clave de 7 segmentos), módulos de control de microcontrolador y muestreo AD, y se pueden obtener del diagrama de bloques del sistema de hardware a continuación

2) Diseño de cada parte del hardware

a. Selección del sensor de temperatura

De acuerdo con los requisitos de la tarea, elegimos AT502 como sensor de temperatura. Según el método de división de voltaje de la resistencia (como se muestra en el lado izquierdo de la figura a continuación), la conversión. Se logra desde la temperatura hasta el valor de voltaje, porque la temperatura de AT502 El coeficiente es relativamente grande. Después del cálculo, cuando el rango de temperatura es de 0 a 99 grados, el rango de voltaje del puerto IN0 es de 0,64 a 3,6 voltios, por lo que el amplificador operacional no puede. ser utilizado

b. Selección de chip AD

Debido a que el rango de temperatura es de 0 a 99 grados, en teoría solo 7 dígitos AD (128 niveles) son suficientes, por lo que el sistema usa el clásico ADC0809. (AD de 8 bits) como chip de muestreo AD.

Fórmula de cálculo de temperatura: V=5*Rt/(R R1 Rt)

Ingreso clave:

Dado que no hay muchas claves, el sistema Utiliza directamente el modo sin codificación, conectado directamente al puerto de E/S del microcontrolador.

d.Parte de la pantalla:

El sistema utiliza 74HC573 y ULN2003 como controladores, y P0 y P2 como puertos de salida para controlar la visualización dinámica de la pantalla LED.

e.control de salida

Esta tarea requiere 6 diodos emisores de luz LED, que indican respectivamente la velocidad del viento interior alta, media y baja, el compresor, el ventilador exterior y la válvula inversora de cuatro vías. , 51 La capacidad de conducción de bajo nivel del microcontrolador es fuerte y el LED se puede conectar directamente al puerto de E/S del microcontrolador.