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基于PIC16C74单片机空调室内机软件的实现

菜鸟
2008-05-26 10:05:45     打赏

  单片机软件实现是单片机系统应用的重点,他是在硬件设计基础上实现程序设计的 重要环节 。单片机程序设计一般包括以下几个步骤:软件规划、流程图编制、代码编写。由于单片机 系统具有软硬件紧密结合的特点,因此在基于某种单片机系统的软件开发时,应充分了解该 系统实现的硬件环境,同时也应该在系统设计与硬件设计阶段,对软件设计有一个大体的规 划。因此,本文在介绍室内机控制器功能的基础上,重点讨论如何用软件实现该室内机的功 能。

  1室内机控制器的功能  室内机控制器主要是驱动风门步进电机,接收来自红外遥控器设计的指令,进入到相应的工 作状态,并显示运行状态。  室内机控制器包括以下几个硬件电路模块:室内机处理器,室内机驱动电路,风门步进电机 ,显示板电路(LED),红外遥控接收/发送电路,室内机外装置串行通信电路,温度传感器 电路。室内机控制电路框图如图1所示。

 1.1室内机CPU  

  从以上室内机控制器包含的硬件电路模块来看,要设计家用空调控制器在功能上要求具有2 路温度传感器,1个步进电机控制接口,1组PG调速风机控制,10 个发光二极管温度指 示,红 外遥控接收接口和室外机组控制接口。选择MICROchip公司的PIC16C74单片机,可以满足以 上条件,该单片机具有以下特点:  

(1) 独立分离的数据总线和14 b指令总线的“哈佛”结构,采用33条精简指令集, 指令执行速度快,效率高。内含4 kB程序存储器和192 B数据存储器,满足设计要求。  

(2) 内置具有8路10 b A/D转换,简化电路设计。  

(3) 3个硬件定时器,便于控制器复杂的延时保护。1.2PG电机  PG电机内的霍尔传感器主要是检测电机的转速并反馈到CPU中,最终达到调节风速的 目的。在设计闭环风机调速部分,可以采用简单的二阶伺服环路控制模式,在速度闭环的基 础上增加加速度闭环控制算法,解决风机控制的风速抖动问题,使得PG电机运转平稳性得到 大幅度提高。

2空调室内机控制器软件规划

2.1软件的总体设计 

在进行室内机控制器软件实现时,首先要进行软件设计,软件设计主要基于模块化设计思想 ,将软件分解成若干功能,通过主程序将各软件设计模块有机地组织起来。该室内机控制器 的软件设计模块主要包括:主程序、红外接收模块、运行模块、风门步进电机控制模块、PG 风机调速模块、运行模式模块、A/D转换处理模块。同时在设计时应考虑以下几类中断:  自动按键中断、风机速度中断,除此之外应规划设计2个定时器中断:设置定时器0产生250ms定时中断,定时器1产生125 μs定时中断。

2.2软件的详细设计  

对室内机控制器在总体上进行了模块功能的设计后,应对每一个模块的实现进行详细设计, 在这里以运行模式模块为例来讨论该模块的详细设计过程。  空调室内机运行模式主要包括:自动运行模式、制冷运行模式、抽湿运行模式、通风运行模 式和制热运行模式。以下主要从各运行模式特点、各模式与主程序的流程图规划和运行模 式编程语言的选择与编程实现等3个方面介绍如何开发一个复杂工程。

2.2.1空调室内机各运行模式的特点  

(1) 自动运行模式进入自动模式,LED显示屏上自动标志常亮,5 s 后选定工作模式,5 s期间风门、风速、温度可调,空调根据最终设定温度(默认初始设定值 24 ℃)与当前室温的差别,自动进入制冷或制热模式,以维持设定温度,令室内温度为T ,设定温度为T0,当T≥T0时,进入制冷运行;当T<T0时,进入制热运行。  

(2) 制冷运行模式制冷运行模式温度设定范围为16~30 ℃(初始值24 ℃ ),当T≥T0时,压缩机、外风机运转;当T<T0时,压缩机、外风机停止运转;当 室内温度回升到高于设定温度1.0 ℃时,压缩机、室外风机运转,室内机始终运转,可选 择自动、高、中、低任意一档风速。在自动风速时:Δt≥2 ℃,高风;Δt≤0 ℃ ,低风(其中Δt=|T-T0|);当选择制冷方式运转后,空调可按图2所示运行。 在制 冷状态下,同时要考虑空调器自我保护的设计。例如,防止换向阀误动作引起的异常升温和 防止冻结等。  

(3) 制热运行模式制热运行模式下温度设定范围为16~30 ℃(初始值24 ℃),当选定制热运行方式后,可按图3所示运行,在制热过程中风速可任意选择,并在制 热过程中考虑防冷风控制、超负荷、吹余热等保护功能的设置。  
(4) 抽湿运行模式当选择抽湿方式运转,空调器将以制冷方式运转到室 内温度达到遥控器设定的温度为止,然后转入抽湿方式,开3 min再停3 min,如此循环进行 。停机时,内风机延时30 s停止。在抽湿运转时,温度可调,温度范围设定在16~30 ℃。  

(5) 通风运行模式在通风运行模式下,室外机组停止运转,室内风机可 选择自动、高、中、低任意一档风速。当Δt>4 ℃时,运行高风,当Δt<0 ℃时, 运行低风。

2.2.2空调各运行模式的流程图设计

面对复杂系统的实现,在程序实现之前,应依赖于流程图使复杂的问题变得清晰易于理解, 因此在分析了各运行模式的特点后,利用结构化分析方法将各运行模式模块化,然后再在模 块化的基础上具体绘制各模块的流程图,将各功能模块的功能进行进一步明确。以下给出了 主程序的流程图和制冷运行模式的流程图,如图4、图5所示。

2.2.3运行模式编程实现

各模块的流程图画好后,下一步的工作就是要用某种编程语言实现各功能模块。在 用编程语 言实现时,选择了MICROchip公司提供的MPLAB(4.00)集成开发环境。该开发环境是MICRO chip公司为其PIC系列单片机专门设计的开发环境,该平台包括编辑器、编译环境、软件仿 真、硬件仿真,同时该环境采用Windows界面,开发设计非常方便。由于篇幅的原因这里只 给出制冷运行模块的编程实现。

3结语

分的了解,并在此基础上运用结构化程序设计的方法进行功能分解与模块设计,使得 在编程时能达到事半功倍的效果,且有利于日后对程序的仿真和调试。




关键词: 基于     PIC16C74     单片机     空调     室内机     软件    

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