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印加古城_基于单片机的作息时间控制器设计

基于单片机的作息时间控制器设计


一、 目的
单片机综合是综合性的专业实践活动,目的是让学生学的基础理论和专业知识运用到具体程实践中,以培养学生综合运用知识能力、实际动手能力和工程实践能力,为此后的毕业设计打下良好的基础。
二、 任务
本次单片机综合练习的任务是设计并制作一个空调控制器。
基本任务是利用AT89C51单片机、ADC0809模数转换器等芯片设计并制作一个具有制冷、制热、通风和自动运行的手控型空调控制器。
三、硬件部分的具体内容和要求
1.手控型空调控制器的功能:
1)空调控制器应具有制冷、制热、通风和自动运行四种工作模式。
a. 制冷:室内风机、压缩机及室外风机工作,而四通换向阀停止工作。
b. 制热:室内风机、压缩机、室外风机和四通换向阀均工作。
c. 通风:室内风机工作,而压缩机、室外风机和四通换向阀均不工作。
d. 自动运行:能根据当前室内温度和自动运行的设定温度,自动选择制冷、制热或通风工作模式。
e. 每按一下工作模式选择键时,工作模式按图3所示的箭头方向依此变换:

图3 工作模式选择

2).能对温度进行设定和控制:
a. 制冷时温度调节范围为:20℃~32℃。当室内温度高于设定温度1℃时,开始制冷;而当室内温度降到设定温度时,则转为通风状态。
b. 制热时温度调节范围为:14℃~30℃。当室内温度低于设定温度1℃时,开始制热;而当室内温度升到设定温度时,则转为通风状态。
c. 通风时温度设置栏显示" 一 一 ",并且温度设置键无效。
d. 自动运行温度调节范围为:25℃、27℃、29℃。若室内温度低于设定温度5℃时,自动按制热工作模式运行;若室内温度高于设定温度时,则按制冷模式运行;否则按通风模式运行。
e. 温度设定键每按一下,则温度上升或下降1℃(在设定范围内)。
f. 控温精度为±1℃
3).室内风机具有高、中、低三档风速和自动风控制功能。
每按一下风速选择键时,风速模式按图4所示的箭头方向依此变换:

图4 风速模式选择

其中自动风与工作模式及温度有关:
a. 制冷时,当室内温度高于设定温度5℃时,为高速风;
当室内温度高于设定温度2℃~5℃时,为中速风;
当室内温度不高于设定温度2℃时,为低速风;
b. 制热时,当室内温度低于设定温度5℃时,为高速风;
当室内温度低于设定温度2℃~5℃时,为中速风;
当室内温度不低于设定温度2℃时,为低速风;
c. 通风时,当室内温度高于25℃时,为高速风;
当室内温度介于20℃~25℃时,为中速风;
当室内温度低于设定温度20℃时,为低速风;
4).具有压缩机三分钟自动保护功能。由于家用空调器所使用的压缩机大多为电容启动运行电动机,带载启动能力较差,因此无论在制冷运行还是在制热运行时,当压缩机停止工作后,必须在三分钟后才允许重新启动。

2.电路设计、制作的功能和要求:
1)用6只共阴极的八段数码管来分别显示工作模式、风速状态、设定温度和室内温度。为了统一起见,对6只八段数码管的具体排列和工作状态的显示符号作如下规定:

室内温度
设定温度
风速状态:低速档用" "表示
中速档用" "表示
高速档用" "表示
自动档用" "表示
工作模式:制冷模式用"L"表示
制热模式用"H"表示
通风模式用"F"表示
自动模式用" "表示
2)用5只按钮来分别作为启动/关闭键、工作模式键、风速选择键、温度设定上升键和下降键。(此外还有1只系统复位按钮,共6只)
3)上电后,自动显示自动工作模式、自动风速档、设定温度27℃和实际室内温度,这时用户可以对工作模式、风速档、设定温度进行设定,但只有在按下启动/关闭键后,空调器才正式开始运行;在空调器运行期间,若
对上述状态进行设定,则空调器马上开始执行。若关机后(非断电)重新启动空调器,则空调器自动进入上次关机前的设定状态。
4)用6只LED发光二极管来分别表示室内风速的高、中、低三档,压缩机、室外风机和四通换向阀,所有发光二极管均要求用2003达林顿管或三极管放大驱动。
5)温度传感器采用AT502热敏电阻。
3.空调控制器硬件电路图

4.硬件设计思想
1)根据任务书可知,该系统需要人机界面(按键输入7段码LED显示),AD采样,以及单片机控制部分等模块,并且可以得到以下硬件系统框图

2)各部分硬件的设计
a.温度传感器选择
根据任务要求我们选择了AT502作为温度传感器,根据电阻分压(如下图左),实现由温度到电压值的转换,因为AT502的温度系数比较大,经计算当温度变化范围是0-99度时,IN0口的电压范围是0.64-3.6伏,所以就可以不用运放,直接送到AD采样的输入端进行AD采样。

b.AD芯片的选择
因为温度变化范围是0-99度,理论上AD位数只要7位(128级)就够了,所以系统采用了经典的ADC0809(8位AD)作为AD采样芯片。
温度的计算公式:V=5*Rt/(R+R1+Rt)
c.按键输入:
因为按键数目不多,所以系统直接采用非编码方式,直接连接单片机I/O口。
d.显示部分:
系统采用74HC573和ULN2003作为驱动,P0和P2作为输出口,控制动态显示的LED显示器。

e.输出控制
任务要求用6只LED发光二极管来分别表示室内风速的高、中、低三档,压缩机、室外风机和四通换向阀,51单片机的低电平驱动能力较强,LED可以直接连接单片机的I/O口。
可编程控制器扫描周期
周期是PLC的一个重要指标,小型PLC的扫描周期一十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取扫描速度和用户程序的长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的,PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备,则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU,提高扫描速度;选择快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对于用户来说,要提高编程能力,尽可能优化程序;而在编写大型设备的控制程序时,尽量减少程序长度,选择分支或跳步程序等,都可以减少用户程序执行时间。建议你得去实践,东训有实操设备,有老师教,很专业。不一定。和主频、内存、程序大小有关。在几到几百毫秒之间。
请问可编程控制器的扫描周期是怎样的?
扫描是PLC的一个重要,小型PLC的扫描周期一般为十几到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取决于扫描速度和用户程序的长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的,PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备,则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU,提高扫描速度;选择快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对于用户来说,要提高编程能力,尽可能优化程序;而在编写大型设备的控制程序时,尽量减少程序长度,选择分支或跳步程序等,都可以减少用户程序执行时间。建议你得去实践,东训有实操设备,有老师教,很专业。PLC的主要特点。  1.可靠性高,抗干扰强  PLC为工业环境而设计的可靠性高,抗干扰能力强,其平均故障间隔时间可达5年以上,主要体现在:  1)对元器件进行严格筛选和老化,I/O接口电路采用光电隔离。  2)结构上考虑耐热、防潮、防尘和抗震的要求。  3)硬件上采用隔离、屏蔽、滤波和接地等措施。  4)软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施。  5)工作方式采用循环扫描方式。  2.功能完善  PLC除基本逻辑处理功能外,配合特殊的功能模块可用于数字控制领域,并可实现与上位机的通信。在各种工业控制领域,都可应用PLC实现控制的要求。  3.易操作  PLC具有易操作的特点,主要体现在:  1)程序输入和更改方便。  2)多种程序设计语言可供使用。  3)自诊断功能使维修方便。  4.灵活性和可扩展性强  PLC的灵活性表现在下列三个方面:  1)采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、菜单图、功能模块图和语言描述编程语言,只要掌握其中一种语言就可以进行编程。  2)根据应用规模的不断扩展,即可进行容量的扩展、功能的扩展、应用和控制范围的扩展。  3)设计、编程和安装的工作量减少,易实现过程监视和控制。
可编程控制器的扫描周期
周期是PLC的一要指标,PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取决于扫描速度和用户程序的长短。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的,PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备,则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU,提高扫描速度;选择快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对于用户来说,要提高编程能力,尽可能优化程序;而在编写大型设备的控制程序时,尽量减少程序长度,选择分支或跳步程序等,都可以减少用户程序执行时间。建议你得去实践,东训有实操设备,有老师教,很专业。PLC中文名称为可控制器要应用于工业控制,产品的初衷是替多的继电器功能着应用的普及和现代电子技术的发展现在的PLC已经功能非常强大不仅仅能完成逻辑功能运算控制也能完成模拟量的控制,且网路功能及开放性良好。硬件基本组成:CPU/扩展模块/电源模块/通讯模块/等,PLC必须通过专用编程器或者是安装了相对应PLC设备的编程软件编程下载到CPU才能控制现场的相关设备。详细了解PLC设备具体原理应用技术网络上有PLC技术应用方面的专业网站:PLC爱好者之家/本回答被网友采纳


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