基于PIC16C74单片机空调室内机软件的实现
发布时间:2008/5/26 0:00:00 访问次数:507
    
    
    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
    
    
    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
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