空调机控制系统设计.docx
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空调机控制系统设计
中南大学
微机应用系统设计及
综合实验设计报告
设计题目空调机控制系统设计
指导老师王海波、吴同茂
设计者
专业班级
设计日期2016.07.07
第一章微机应用系统课程设计的目的意义1
1.1设计目的1
1.2课程在教学计划中的地位和作用2
第二章空调控制系统软硬件设计任务3
2.1设计内容及要求3
2.2课程设计的要求4
2.3本系统设计需要用到的实验器材4
第三章总体设计方案5
3.1空调机工作基本原理5
3.2设计思想5
3.3系统组成6
3.4总体设计流程图6
第四章硬件设计11
4.1硬件设计概要11
4.2所用到的芯片及其各自功能说明12
4.3硬件电路设计系统原理图及其说明12
第五章软件设计16
5.1源程序及其说明16
5.2软件系统的使用说明25
第六章系统调试及使用25
6.1系统调试25
6.2使用说明25
第七章课程设计及调试中遇到的问题及解决方法
7.1系统设计中遇到的问题及解决方法………..................................................26
7.2系统调试中遇到的问题及解决方法………...........................................................26
第八章收获、体会27
参考文献30
第一章微机应用系统课程设计的目的意义
1.1设计目的
此次《微机原理及接口技术》课程设计是旨在锻炼我们学习应用理论知识和实践相结合，培养我们的动手动脑能力，培养和锻炼我们在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决现实生活中的实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节。
它主要是注重将理论知识活化，培养我们这些在校大学生的理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一个重要教学环节。
而且通过自己的发现问题、分析问题和解决问题的过程，学会自己检阅和查阅解决问题过程中的所需的资料，在这个过程中得到的经验和教训又是一个重要的教学环节。
通过此次课程设计，要求我们熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使我们得到在微机开发应用方面的初步训练，为自己在这方面的学习奠定基础，另外，通过我们自己独立设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。
通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统及接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。
通过课程设计实践，不仅要培养我们认真仔细严谨的工作态度，培养我们的实际动手能力，检验我们对本门课学习的情况，更要培养我们在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力，而且也要学生事后能够及时的反思自己在整个设计过程中做得好和不好的地方，做得好的留下经验，以便以后更好的应用，做得不好的地方就要好好反思，免得以后再在这方面犯错误，浪费宝贵的时间。
而且此次课程设计学习的主要目的在于应用。
它能起到巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。
1.2课程在教学计划中的地位和作用
在我们测控系统及仪器专业中，根据名词就可以知道，我们专业在测量控制方面需要掌握一些必要的知识，而此次课程设计则不仅能让我们巩固已学的知识，也会督促我们去学习一些课外知识，提高我们的自学能力，而这对于我们来说又是一项很重要的必备的能力，另外，在寻找资料的过程中，对于资料好坏的检阅也是一个很重要的过程，因为这要能更好的利用时间，达到真正的高效率工作，而此次课程设计正好给了我们一个这样的机会。
我们在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须和题目的要求相符合，保证设计的正确。
另外，本专业在对我们进行培养的全过程中注重计算机硬件及软件以及测控系统应用的全面训练，强调把理论应用于实践，努力造就适应研究、设计和应用开发的"复合型"人才。
而这种人才便是要动手动脑能力都很强的人，所以要求得掌握各种微机方面硬件软件的基础知识，而且要想有所成就，就要具备现代测控专业知识和较强的实践能力，对知识也要有自主去查阅，学习各种更多知识的态度。
因此通过这次课程设计不仅对于我们对于本门课程有更进一步的深入了解，也对于一些人生的学习态度和工作态度，以及实践的经验和教训的获得，都是一笔很大的财富，也是一个很有必要的过程。
通过课程设计也能进一步锻炼我们在微型计算机硬件软件应用方面的实际工作能力。
如今这个高速发展的社会中，只有提高自己的各方面的能力，才能很好的适应这个社会，成为有用之才，所以，这门课程，不论在于知识上的还是实践上的，都是一门很重要而且必须开设的课程。
第二章空调机控制系统软硬件任务
2.1.设计内容及要求
设计一个分体式空调机的微机控制系统。
1、要求完成以下基本控制功能:
1）制冷及制热状态的恒温自动控制。
2）用户的温度设定和定时时间的设定。
3）送风控制。
4）自动去湿控制。
5）定时、开、关机的控制。
6）三分钟延时启动的保护。
7）当前环境的温度、湿度以及设定温度的七段数码管显示功能。
设计相应的A/D转换器、定时/计数器、并行接口、显示等微机接口电路，可在线键盘参数设置、定时检测、显示、报警，其中控制输出部分采用模拟量或开关量进行控制（参见微机原理应用实验教程）。
可参考如下设计步骤：
①．ADC0809采样，LED显示，3位参数给定及显示，灯光报警。
②．5G14433采样，LED显示，3位参数给定及显示，喇叭报警。
2、拓展要求：
l．根据含氟量多少为系统增加欠压/过压保护功能
2．要求送风量按设定温度及室内温度的差值大小而自动分三档控制：
差值2℃之内低速档送风：
差值2℃～5℃之间中速档进风：
差值5℃以上高速档风。
3．增加睡眠工作方式：
用户睡前设定温度并启动睡眠控制方式后，风机即开始低速运转，制冷/制热运行一小时后设定温度自动增/减1℃，2小时后再增/减1℃，以后维持不变直到用户睡醒后进行新的工作方式选择或新的温度设置或关机。
2.2课程设计的要求
此次课程设计要达到的主要要求是：
加深理解逐次逼近法，模数转换器的特征和工作原理，掌握ADC0809的接口方法以及A/D输入程序的设计和调试方法，掌握ADC0809A/D转换芯片的硬件电路和软件编程；进一步掌握8255A可编程并行口使用方法；掌握中断控制器8259A及微机接口的原理和方法，掌握中断控制器8259A的应用编程；进一步掌握程序编写方法及流程图的画法；加深对课本知识的理解并培养将理论运用于实际的能力；培养独立思考的习惯及自己解决问题的能力。
要求我们在理论的基础上，学习应用这些知识来解决实际生活中的一些小方面的问题，增强自己的实际动手能力。
另外，在设计过程中针对课题需要能够选择和查阅有关技术手册、资料，以提高自学能力，通过这整个过程来丰富自己各方面的知识和能力，从中总结出经验和教训。
而且，在进行软、硬件调试时，培养测控专业人员必不可少的动手调试和测试的能力是非常必需的。
在编写课程设计报告时，要努力反思自己此次设计的得及失，为以后提供经验。
2.3本系统设计需要用到的实验器材（仿真）
1.仿真实验平台Proteus7.10一套
2.7SLS02芯片一块
3.ADC0809芯片一块
4.7SLS02芯片一块
5.74LS393芯片一块
6.74SLS138芯片一块
7.8255A芯片一块
8.8259A芯片一块
9.基本TTL电路芯片以及晶体管、电阻、电容等
10.导线及排线若干等
第三章总体设计方案
3.1空调机基本工作原理
1、空调机组的组成
包含全封闭压缩机、四通阀、冷凝器、单向阀、毛细管、过滤器、蒸发器、气液分离器、以及保护装置。
2、空调机组制冷工作原理
制冷时,制冷压缩机将蒸发器（室内换热器）内的低温低压制冷气体吸入汽缸,经过压缩机做功,使之成为压力和温度都较高的气体,经过四通换向阀导入室外换热器内,高温高压的制冷剂气体冷却介质（空气）进行热交换,把热量传给介质（空气）,而制冷剂凝结为高压的液体。
高压液体经毛细管节流降压后进入室内机蒸发器,在蒸发器内低压液体的制冷剂立即汽化,并在汽化时吸收周围介质（空气）的热量,从而使周围的空气降温冷却,而室内风机又源源不断的将室内空气吸入,通过蒸发器降温再进入室内,从而降低室内温度。
汽化后的低压低温制冷剂又被吸入压缩,这样周而复始不断循环,实现连续制冷。
3、制空调机组热工作原理
热泵制热时,四通阀换向后,室内机变成冷凝器,压缩机排出的高温高压制冷气体换向导入冷凝器,在冷凝器内,高温制冷剂气体及周围空气进行热交换并放出热量凝结为液态的制冷剂。
同样通过风机的作用实现制热的目的。
高压制冷剂液体离开冷凝器经过毛细管节流降压后进入室外换热器,并在其中不断的汽化,汽化时吸收周围介质（空气）的热量。
随后被压缩机吸入压缩,这样周而复始,不断循环,实现连续制热。
3.2设计思想
由于我们更多是模拟空调机的功能，且偏向于控制功能的实现。
所以总的设计思想是通过温、湿度器及执行机构，完成温、湿度自动调节及报警等功能，总体设计框图是传感器将温度、湿度值转换为电量输出，由A/D转换器对模拟信号进行数字化，被数字化的信号经过8088处理后，送显示及反馈至温湿度执行机构。
本系统完成以下功能:
可对温、湿度进行多点自动检测、显示、报警和调控。
当温、湿度超过上、下限设定值时，可自动发出报警，并进行温、湿度调节控制，直到报警消除，所需要的温度值可通过键盘随时设定。
3.3系统组成
为实现以上功能需安排以下五个部分组成整个控制系统。
系统的硬件组成:
（1）信号采样电路
用滑动电阻读部分电压值模拟温度和湿度。
（2）系统控制核心8086
（3）A/D转换电路
由ADC0808读取模拟温度和湿度的电压值。
（4）键盘和显示电路
键盘用4x4矩阵键盘实现，显示电路由2位七段数码管实现。
（5）执行电路
用步进电机实现去湿、送风、上下扫风以及模拟压缩机。
3.4总体设计流程图
1、系统结构图
2、各个子程序介绍
2.1主程序
在主程序中首先需要完成对整个系统的初始化，包括对定时器、并行接口、堆栈指针、各种寄存器和各种标志的初始化和赋值操作：
然后需要进行中断和识别有无遥控按键命令等操作；最后需要完成对定时时间的比较并对各时间状态标志进行置位操作。
在这里，可以设计一个时间状态的标志，如定时时间到后，将其状态标志置1，并转去执行时间控制于程序，在时间控制于程序中将对空调机进行启动。
本系统的主程序流程图可参见图3.3。
图3.3空调机控制系统主程序流程图
2.2定时开关机子程序
这部分程序的设计是用来完成定时开关机功能。
用户按下定时选择按键后可选择定时开或者定时关，然后通过按键增加或减少定时时间。
程序将根据采样到的遥控按键的键值判断出定时时间的长短，然后转去执行定时开关机操作控制子程序，查询定时时间到就执行开关机操作。
2.3按键命令处理子程序
这部分程序的设计是用来完成对键值进行分析判别的功能。
程序将根据采样到的遥控按键的键值判断出下一步应该进行的操作，然后转去执行相应的操作控制子程序，以完成具体的操作功能．该子程序的流程图如图3.4所示。
图3.4空调机控制系统按键命令处理子程序流程图
2.4定时中断服务程序
在系统中可以利用定时器定时向微机发出中断请求信号，微机收到请求后将进入定时中断服务程序。
在中断服务程序中，主要完成对各软件时间计数操作，即完成计时功能。
2.5温湿度采集及处理子程序
这部分程序的设计是用来完成对温湿度采集及处理功能。
用户先设置自己需要的温度和湿度，程序将跳转到对模拟的温度和湿度的采样，根据用户设定值判断出是否应该进行制冷制热后除湿等操作。
并将采集到的数值送数码管显示。
2.6各种功能控制子程序
空调机控制系统的功能于程序包括：
温湿度数据采集及处理子程序、去湿控制子程序、风扇控制于程序、制冷控制于程序、睡眠控制子程序、时间控制子程序、延时子程序和显示子程序等。
这些功能控制子程序的作用是驱动相应的硬件设备，及各种硬件设备进行指令或数据的交换。
3、注意事项：
在进行系统设计时应注意：
当空调机停机以后，应该使定时器系统继续工作，如果遇到关机又马上启动的情况，应利用时间控制程序使得压缩机在3分钟以后方可启动。
第四章硬件设计
4.1硬件设计概要
本实验用0-5V的可调电压模拟温度信号。
其中8088微机系统作为整个系统工作时的控制核心，完成对A/D通道、LED显示、中断处理等外部过程及设备的控制任务。
本次设计根据题目要求，要实现空调温度自动调节。
所以，我们采用的微处理器来实现智能控制。
总体设计方案示意图，如图2-1所示。
显示
图2-1总体设计示意
首先设计采集硬件电路：
选择ADC0809的IN0作为采集通道，将此通道连接到DVCC实验系统箱上的W1电位器的中心抽头VO1（0-5V）插孔，剩余两个分别及总线扩展区的+5V及GND插孔相连接。
并将ADC0809芯片的CLK连接到MP区分频器74LS393输出端T4插孔，CLK=2.385MHZ。
ADC0809数据线DO-D7用排线连到BUS2区XD0-XD7，另还有由74L138,74LS02等组成的辅助电路。
然后设计温度空调控制硬件电路：
选择8255A的PB0—PB6分别接六个灯，每个灯依次代表着低风速、中风速、高风速、加热/制冷、四通换向阀、风扇、压缩机，而其中灯亮着则代表该器件工作。
另外8259A中的一个IR0接一个开关，用来控制所想设定温度的值。
4.2所用到的芯片及其各自功能说明
如表：
所用芯片
芯片功能
8086
CPU
ADC0808
A/D转换
8253
定时
74LS02
及非门片选控制芯片
74LS138
完成译码
8255A
读入开关状态设置键盘
七段数码显示器
显示温度湿度及时间
8059A
键盘设定温度值
74hc373
片选控制芯片
Un2003
步进电机驱动
表4.1硬件系统所用芯片列表
4.3硬件电路设计系统原理图及其说明
1）总体连线图
2、8086及ADC0808采样电路
3、8255及矩阵键盘电路
（1）总连线
（2）矩阵键盘按键设定
从第一行始分别为，电源键、制热、制冷、温度设置加、保留键、定时开或关、睡眠键、温度设置减、上扫风、显示温度湿度或时间、去湿、定时时间加、下扫风、模式选择键、送风键、定时时间键。
注：
部分按键如模式键，多次按下会选择不同功能。
（3）8255A并行接口芯片及8088微机总线连接
8255A并行接口芯片及8088微机总线连接原理图
（4）步进电机电路
（5）8253电路
第五章软件设计
5.1流程图及其说明
本系统要实现空调的温度控制，需要编程设计下面多个模块：
（1）数据和堆栈段定义
DATASEGMENT'DATA'
TABLEDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH;0-F
STR1DB02H,06H,04H,0CH,08H,09H,01H,03H;控制数据表，正转,送风,冷
STR2DB03H,01H,09H,08H,0CH,04H,06H,02H;控制数据表，反转，制热
STR3DB020H,060H,040H,0C0H,080H,090H,010H,030H;控制数据表，正转，去湿
STR4DB030H,010H,090H,080H,0C0H,040H,060H,020H;控制数据表，反转
STR5DB05H,06H
IOCONEQU8006H
IOAEQU8000H
IOBEQU8002H
IOCEQU8004H
IOCON2EQU9006H;第二片8255声明
IOA2EQU9000H
IOB2EQU9002H
IOC2EQU9004H
;8253端口声明
TCONTREQU0A006H;控制字寄存器地址
TCONOEQU0A000H;计时器0地址
AD08091EQU0B000H;通道0
AD08092EQU0B030H;通道06
TEMDB?
;温湿度变量声明,温度初值为26摄氏度
SHIDUDB?
TEMSETDB1AH;温度设定初值为26摄氏度
SHIDUSETDB44H;湿度初始化应取消
TEMPDB?
CIRCLEDB?
TIMESETDB0H;定时时间设定
DATAENDS
STACKSEGMENT'STACK'
STADB100DUP（?
）
TOPEQULENGTHSTA
STACKENDS
（2）初始化程序
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX;分配段址
LEADI,TABLE
MOVDX,IOCON2;第二片8255的控制字
MOVAL,80H;A,B,C口输出
OUTDX,AL
JMPTEMCATCH
BACK:
MOVAL,88H
MOVDX,IOCON;第一片8255的控制字，键扫
OUTDX,AL
CALLMINDINGSHI
（3）主程序即键扫程序。
主程序：
主要完成查询法的键扫功能，检测到按键就跳转到相应的子程序，执行完子程序后返回键扫。
KEY4X4:
WAITOPEN:
MOVDX,IOC;向所有行输出0
MOVAL,0F0H
OUTDX,AL
MOVDX,IOC;读列值，列值为0说明还没有松开
;判断按键松开才继续扫描
INAL,DX
ANDAL,0FH
CMPAL,0FH
JEWAITOPEN
MOVBX,0
MOVDX,IOC
MOVAL,0EH
OUTDX,AL
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
ORAL,0FH;保留高4位，低4位置1
CMPAL,0FFH;0EFH,0DFH,0BFH,7FH
JNEK_N_1;不等于转移
INCBX
MOVDX,IOC
MOVAL,0DH
OUTDX,AL
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
ORAL,0FH
CMPAL,0FFH;0EFH,0DFH,0BFH,7FH
JNEK_N_1;不等于转移
INCBX
MOVDX,IOC
MOVAL,0BH
OUTDX,AL
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
ORAL,0FH
CMPAL,0FFH;0EFH,0DFH,0BFH,7FH
JNEK_N_1;不等于转移
INCBX
MOVDX,IOC
MOVAL,07H
OUTDX,AL
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
MOVDX,IOC
INAL,DX
ORAL,0FH
CMPAL,0FFH;0EFH,0DFH,0BFH,7FH
JNEK_N_1;不等于转移
JMPKEY4X4;继续键扫
K_N_1:
CMPAL,0EFH;按列或按行查询
JNEK_N_2
MOVAL,0
JMPK_N
K_N_2:
CMPAL,0DFH
JNEK_N_3
MOVAL,1
JMPK_N
K_N_3:
CMPAL,0BFH
JNEK_N_4
MOVAL,2
JMPK_N
K_N_4:
CMPAL,7FH
JNEK_N
MOVAL,3
K_N:
MOVCL,2
SHLBL,CL;BHX4
ADDAL,BL
MOVBL,0
MOVBL,AL
MOVAL,[DI+BX];检测到按键并读完值后应该跳出来然后再跳回去
JMPTIAOZHUANG
JMPKEY4X4
TIAOZHUANG:
CMPAL,0C0H
JEPOWER;不应该直接跳转，不然很难回到键扫程序
CMPAL,0F9H
JEZHIRE
CMPAL,0A4H
JEZHILENG
CMPAL,0B0H;第一行
JETEMUP
CMPAL,99H
JEZHIRE
CMPAL,92H
JEDIGNSHIGUAN
CMPAL,82H
JEZHIRE
CMPAL,0F8H;第二行
JETEMDN
CMPAL,80H
JESAHNGSAO
CMPAL,90H
JEDISP
CMPAL,88H
JEQUSHI
CMPAL,83H;第三行
JETIMEUP
CMPAL,0C6H
JEXIASAO
CMPAL,0A1H
JEZHIRE
CMPAL,86H
JEWIND
CMPAL,8EH
JETIMEDN
JMPKEY4X4
（4）定时及温度设定子程序（部分）
TEMDN:
DECTEMSET
MOVAL,TEMSET
CMPAL,0FH;最低15度
;PUSHAX
JLEKEY4X4
;CALLDISP1
JMPKEY4X4
TIMEUP:
INCTIMESET
MOVAL,TIMESET
CMPAL,18H;最高24小时
JAEKEY4X4
;CALLDISP1
;JLEKEY4X4
JMPKEY4X4
（5）定时子程序
MINDINGSHI:
MOVDX,TCONTR;3分钟定时启动,8253的时钟频率为10HZ
MOVAL,00110000B;通道0先低后高，方式1，二进制
OUTDX,AL
MOVDX,TCONO
MOVAL,25H;
OUTDX,AL
MOVAL,0H
OUTDX,AL;单脉冲，高电平，及书上有点不相符
;JMP$;原地转移，跳到自身
RET
（6）温度采集子程序
TEMCATCH:
MOVDX,AD08092
MOVAL,00H;通道6
OUTDX,AL;三条指令启动转换
NOP
MOVCX,0FFH;为了延时？
LOOP$;循环，跳回自身，cx为0或中断跳出，后执行下一条
INAL,DX;读端口值到AL
MOVSTR5,AL
;MOVCX,0FFH
;LOOPTEMCATCH
JMPBACK
（7）送风、去湿、制热、制冷等步进电机子程序
WIND:
MOVAX,TOP
MOVSP,AX
MOVAL,90H;10010000，A口输入，b、c输出
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