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空调微电脑控制原理

空调微电脑控制原理

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  (1)空调器微电脑功能
  
  微电脑的构成主要有:输入装置、输出装置、记忆装置、演算装置、控制装置(中央处理装置)。其构成见下图所示。

微电脑的构成


  
  输入装置:可接受外来的信号或指令。
  
  输出装置:可将计算机处理的结果发送出去。
  
  记忆装置:有内部记忆装置和外部记忆装置两种,内部记忆装置为IC本体。外部记忆装置相当于备忘本。它可以将计算机对象的数值及计算的结果、计算的程序等记录储存起来。
  
  演算装置:这是微电脑的中心机构,可以进行比较、计算和处理,并通过记忆装置至控制装置。
  
  控制装置:由输入、输出、记忆、演算以后将命令、动作指令传给输出信号装置。
  
  空调器中的微电脑功能有:
  
  ①室温控制和节能温度显示:通过温度传感器和微电脑程序控制让室温稳定在设定温度,同时可以显示出室温,防止温度过低或过高,以利节能。
  
  ②压缩机三分钟延时功能:压缩机在停机后必须等待三分种后才能再次启动,当发生连续的电源通、断的操作时,继电器可对压缩机进行保护,三分种后微电脑机构方可使电源自动接通。
  
  ③独立抽湿模式:这个方式用于高湿条件下,在室温适合时使房间的湿度下降。
  
  ④室外风扇转速控制:由室外配管温度传感器感知温度并通过微电脑对冷气或供暖运转时的室外送风强弱进行控制,以提供合适的的运转。这种控制使得在室外温度较低时也能制冷,在室外温度较高时也能制暖。
  
  ⑤辅助电加热器的电子传感控制:采用热泵制热供暖方式,当冬季室外温度低于+5℃时,热泵不能正常运转,因此安装辅助电加热器。在室温与设定温度差小于3℃时,蒸发器温度超过室温5℃以上时,辅助加热器启动(此方案用于KFR-75LW机中)。
  
  ⑥余热排除:供暖运行中在辅助加热器关闭后(约一分钟),控制系统可自行将风扇切换为微风运转,排除余热。
  
  ⑦过温升防止:在供暖运行时,当管温热敏电阻测到≥65℃时,压缩机停止运行6分钟,然后再启动(KFR-51LW机组制暖时的控制方案)。
  
  ⑧冷风防止:可防止冬季供暖吹出冷风。当室内管温测到〈26℃时,风扇不启动(KFR-51LW控制方案)。
  
  化霜时防止冷风:在化霜时室内风扇停转,防止吹出冷风。
  
  ⑨化霜控制:供暖时由温度传感器感知室外配管的温度并由控制器控制化霜的开始和终止。
  
  ⑩舒适睡眠控制:此功能是舒适而节能的控制。由于人体的新陈代谢在白天和夜晚的不同,使人感到舒适的温度也不相同。空调器在人入睡后可自动调节温度,夏季制冷运转时,睡眠可使室温给定值提高3℃,冬天供暖循环可使室温给定值降低5℃,这样可以防止入睡后人有过凉或过热的感觉。
  
  全自动运转模式:在开机时,机组能按照传感器反馈回来的初始室温自动进入相应的运行模式(制冷、除湿、送风等)和选择设定温度。

  (2)微电脑控制系统的基本结构
  
  空调器微电脑控制系统的基本结构如下图所示,一般由以下几部分组成。
  
  ①信号检测部分这部分完成各种模拟信号量和开关量的检测。温度传感器(室内温度、室外温度、盘管温度等)、湿度传感器等输出的信号经放大、A/D转换后送CPU,高压开关、低压开关、温度开关等开关量经相应的转换接口电路送入CPU。
  
  ②功能设置部分这部分由操作键组成,用户操作不同的键以设置所需要的功能,如制冷、制热选择,风速选择、温度设定、定时设定、开机关机等。
  
  控制部分这部分由微处理器完成。它通过对各种模拟量和开关量以及功能键的识别,发出相应的控制命令,如控制压缩机开停作温度调节、选择不同的风扇电机转速、风向调节、自动运行、睡眠运转等;同时在空调器工作异常情况下提供各种保护功能。
  
  ④显示部分用红外发光二极管LED、数码管或液晶板显示空调器的工作状态、保护状态、设定温度、当前室温、实际时间等。
  
  ⑤执行部分根据微处理器发出的控制命令,控制压缩机、室内外风扇电机、四通换向阀、电磁阀、电子膨胀阀、步进电机、电加热器等执行相应的动作。为了扩大微处理器输出驱动能力,在执行部件和微处理器之间加有驱动接口。
  
  ⑥红外遥控制与接收部分该部分用于遥控操作。当操作遥控器时,其红外发光二极管发出红外光信号,由红外接收器接收,经光电转换放大送至微处理器,微处理器发出相应的控制命令。
  
  ⑦电源部分该部分对220V交流电进行整流、滤波、稳压,输出两组直流电压,一组提供给微处理器,一般为+5V,另一组提供给驱动器等,一般为+12V。

微电脑控制系统的基本构成

  下图表示了空调微电脑控制器工作的基本流程。在接通电源后,微处理器上电复位,开始工作,先进行初始化,即将寄存器、存储器的有关单元清零或送入常数或置标志之后转入键盘扫描,判断是否已处于开机状态。若已处于开机状态,当扫描到某键按下时,接下来就执行相应的操作;否则扫描键盘是否将电源键设置成开机状态,而且只有操作过电源键,其它键操作方有效。

微电脑系统控制流程

 

  空调器开机后要判断是否有异常保护开关动作。当出现异常时,控制空调器停机,并发出声、光报警信号;若无异常,则进入测温过程,检测室温及其它温度值,然后将空调器工作状态和测得的温度送显示部分显示。
  
  根据键盘扫描的结果,进入相应的运行方式(全自动、制冷、除湿、制热、送风等)控制程序。
  
  (3)微电脑芯片(单片机)
  
  单片微型计算机芯片主要由以下几部分组成,中央处理器(简称CPU),它用来处理各种信息,产生控制信号;程序存储器(简称ROM),用来存储设计人员编制的程序,使单片机按要求运行;数据存储器(简称RAM),用来存储各种中间数据结果;输入输出端口(简称I/O口),用来完成单片机和外界的数据信息联系。
  
  CPU按其内部数据线可划分为1位、4位和8位单片机等,位数越高则处理信息的能力越强。ROM按其容量可分为1K、2K、4K、8K等,容量越大则存储的程序量越多。RAM也按容量分为128位、256位,越大则处理的信息量也随之增多。I/O按其功能来选择,好的单片机的I/O要具有与不同外部设备连接的性能。

  下面以Motorola公司生产的8位单片机MC6805R为例来说明单片机的基本结构。其引脚排列如下左图所示,内部结构如下右图所示,主要由以下几部分组成。

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  1)、CPU部分
  
  CPU(Central Processor Unit)部分包括CPU控制器、算术逻辑单元、8位累加器A、8位变址寄存器X、11位程序计数器PC、5位条件码寄存器CC和5位堆栈指针。在CPU内,通过对若干条指令的执行来完成各种需要的控制。
  
  CPU在执行指令时按以下步骤进行:首先按照程序所规定的次序,从内存储器取出当前要执行的指令,并送到控制器的指令寄存器中,然后对所取的指令进行分析。根据分析的结果,由控制器发出完成操作所需要的一系列控制电位,指挥微处理器其它有关部分完成这一操作。按照上述步骤,周而复始地重复指令、分析指令和执行指令这一过程,就构成了一个自动控制过程。
  
  2)、存储器部分
  
  存储器部分包括2048×8位用户ROM,这部分用来存储用户程序。128×8位自检ROM,按照自检电路接线后,通过外部复位,微外理器自动进入自检ROM,检查相应的RAM、ROM、I/O、定时器和中断等功能。64×8位RAM,用于存取程序执行过程中需要的数据。
  
  3)、输入/输出口
  
  PA口、PB口、PC口各有8位,都是三态端口,既可用作输入又可用作输出。
  
  4)、定时器部分
  
  包括8位计数器TDR、7位预分频器、8位定时器控制寄存器TRC和时钟输入电路TIMER。
  
  5)、复位、时钟和中断结构
  
  复位由施密特电路完成,时钟由外接振荡器产生,外部中断有INT1和INT2两个中断源。




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