基于PIC16C74單片機空調室內機軟件的實現
發布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數:491
    
    
    單片機軟件實現是單片機系統應用的重點,他是在硬件設計基礎上實現程序設計的 重要環節 。單片機程序設計一般包括以下幾個步驟:軟件規劃、流程圖編制、代碼編寫。由于單片機 系統具有軟硬件緊密結合的特點,因此在基于某種單片機系統的軟件開發時,應充分了解該 系統實現的硬件環境,同時也應該在系統設計與硬件設計階段,對軟件設計有一個大體的規 劃。因此,本文在介紹室內機控制器功能的基礎上,重點討論如何用軟件實現該室內機的功 能。
    
    1室內機控制器的功能
    
    室內機控制器主要是驅動風門步進電機,接收來自紅外遙控器設計的指令,進入到相應的工 作狀態,并顯示運行狀態。 室內機控制器包括以下幾個硬件電路模塊:室內機處理器,室內機驅動電路,風門步進電機 ,顯示板電路(led),紅外遙控接收/發送電路,室內機外裝置串行通信電路,溫度傳感器 電路。室內機控制電路框圖如圖1所示。
    
    
    
    1.1室內機cpu
    
    從以上室內機控制器包含的硬件電路模塊來看,要設計家用空調控制器在功能上要求具有2 路溫度傳感器,1個步進電機控制接口,1組pg調速風機控制,10 個發光二極管溫度指 示,紅 外遙控接收接口和室外機組控制接口。選擇microchip公司的pic16c74單片機,可以滿足以 上條件,該單片機具有以下特點:
    
    (1) 獨立分離的數據總線和14 b指令總線的“哈佛”結構,采用33條精簡指令集, 指令執行速度快,效率高。內含4 kb程序存儲器和192 b數據存儲器,滿足設計要求。
    
    (2) 內置具有8路10 b a/d轉換,簡化電路設計。
    
    (3) 3個硬件定時器,便于控制器復雜的延時保護。1.2pg電機 pg電機內的霍爾傳感器主要是檢測電機的轉速并反饋到cpu中,最終達到調節風速的 目的。在設計閉環風機調速部分,可以采用簡單的二階伺服環路控制模式,在速度閉環的基 礎上增加加速度閉環控制算法,解決風機控制的風速抖動問題,使得pg電機運轉平穩性得到 大幅度提高。
    
    2空調室內機控制器軟件規劃
    
    2.1軟件的總體設計
    
    在進行室內機控制器軟件實現時,首先要進行軟件設計,軟件設計主要基于模塊化設計思想 ,將軟件分解成若干功能,通過主程序將各軟件設計模塊有機地組織起來。該室內機控制器 的軟件設計模塊主要包括:主程序、紅外接收模塊、運行模塊、風門步進電機控制模塊、pg 風機調速模塊、運行模式模塊、a/d轉換處理模塊。同時在設計時應考慮以下幾類中斷: 自動按鍵中斷、風機速度中斷,除此之外應規劃設計2個定時器中斷:設置定時器0產生250ms定時中斷,定時器1產生125 μs定時中斷。
    
    2.2軟件的詳細設計
    
    對室內機控制器在總體上進行了模塊功能的設計后,應對每一個模塊的實現進行詳細設計, 在這里以運行模式模塊為例來討論該模塊的詳細設計過程。 空調室內機運行模式主要包括:自動運行模式、制冷運行模式、抽濕運行模式、通風運行模 式和制熱運行模式。以下主要從各運行模式特點、各模式與主程序的流程圖規劃和運行模 式編程語言的選擇與編程實現等3個方面介紹如何開發一個復雜工程。
    
    2.2.1空調室內機各運行模式的特點
    
    (1) 自動運行模式進入自動模式,led顯示屏上自動標志常亮,5 s 后選定工作模式,5 s期間風門、風速、溫度可調,空調根據最終設定溫度(默認初始設定值 24 ℃)與當前室溫的差別,自動進入制冷或制熱模式,以維持設定溫度,令室內溫度為t ,設定溫度為t0,當t≥t0時,進入制冷運行;當t<t0時,進入制熱運行。
    
    (2) 制冷運行模式制冷運行模式溫度設定范圍為16~30 ℃(初始值24 ℃ ),當t≥t0時,壓縮機、外風機運轉;當t<t0時,壓縮機、外風機停止運轉;當
    
    
    單片機軟件實現是單片機系統應用的重點,他是在硬件設計基礎上實現程序設計的 重要環節 。單片機程序設計一般包括以下幾個步驟:軟件規劃、流程圖編制、代碼編寫。由于單片機 系統具有軟硬件緊密結合的特點,因此在基于某種單片機系統的軟件開發時,應充分了解該 系統實現的硬件環境,同時也應該在系統設計與硬件設計階段,對軟件設計有一個大體的規 劃。因此,本文在介紹室內機控制器功能的基礎上,重點討論如何用軟件實現該室內機的功 能。
    
    1室內機控制器的功能
    
    室內機控制器主要是驅動風門步進電機,接收來自紅外遙控器設計的指令,進入到相應的工 作狀態,并顯示運行狀態。 室內機控制器包括以下幾個硬件電路模塊:室內機處理器,室內機驅動電路,風門步進電機 ,顯示板電路(led),紅外遙控接收/發送電路,室內機外裝置串行通信電路,溫度傳感器 電路。室內機控制電路框圖如圖1所示。
    
    
    
    1.1室內機cpu
    
    從以上室內機控制器包含的硬件電路模塊來看,要設計家用空調控制器在功能上要求具有2 路溫度傳感器,1個步進電機控制接口,1組pg調速風機控制,10 個發光二極管溫度指 示,紅 外遙控接收接口和室外機組控制接口。選擇microchip公司的pic16c74單片機,可以滿足以 上條件,該單片機具有以下特點:
    
    (1) 獨立分離的數據總線和14 b指令總線的“哈佛”結構,采用33條精簡指令集, 指令執行速度快,效率高。內含4 kb程序存儲器和192 b數據存儲器,滿足設計要求。
    
    (2) 內置具有8路10 b a/d轉換,簡化電路設計。
    
    (3) 3個硬件定時器,便于控制器復雜的延時保護。1.2pg電機 pg電機內的霍爾傳感器主要是檢測電機的轉速并反饋到cpu中,最終達到調節風速的 目的。在設計閉環風機調速部分,可以采用簡單的二階伺服環路控制模式,在速度閉環的基 礎上增加加速度閉環控制算法,解決風機控制的風速抖動問題,使得pg電機運轉平穩性得到 大幅度提高。
    
    2空調室內機控制器軟件規劃
    
    2.1軟件的總體設計
    
    在進行室內機控制器軟件實現時,首先要進行軟件設計,軟件設計主要基于模塊化設計思想 ,將軟件分解成若干功能,通過主程序將各軟件設計模塊有機地組織起來。該室內機控制器 的軟件設計模塊主要包括:主程序、紅外接收模塊、運行模塊、風門步進電機控制模塊、pg 風機調速模塊、運行模式模塊、a/d轉換處理模塊。同時在設計時應考慮以下幾類中斷: 自動按鍵中斷、風機速度中斷,除此之外應規劃設計2個定時器中斷:設置定時器0產生250ms定時中斷,定時器1產生125 μs定時中斷。
    
    2.2軟件的詳細設計
    
    對室內機控制器在總體上進行了模塊功能的設計后,應對每一個模塊的實現進行詳細設計, 在這里以運行模式模塊為例來討論該模塊的詳細設計過程。 空調室內機運行模式主要包括:自動運行模式、制冷運行模式、抽濕運行模式、通風運行模 式和制熱運行模式。以下主要從各運行模式特點、各模式與主程序的流程圖規劃和運行模 式編程語言的選擇與編程實現等3個方面介紹如何開發一個復雜工程。
    
    2.2.1空調室內機各運行模式的特點
    
    (1) 自動運行模式進入自動模式,led顯示屏上自動標志常亮,5 s 后選定工作模式,5 s期間風門、風速、溫度可調,空調根據最終設定溫度(默認初始設定值 24 ℃)與當前室溫的差別,自動進入制冷或制熱模式,以維持設定溫度,令室內溫度為t ,設定溫度為t0,當t≥t0時,進入制冷運行;當t<t0時,進入制熱運行。
    
    (2) 制冷運行模式制冷運行模式溫度設定范圍為16~30 ℃(初始值24 ℃ ),當t≥t0時,壓縮機、外風機運轉;當t<t0時,壓縮機、外風機停止運轉;當
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