中央空调控制系统温控器设计

温控器是整个中央空调控制系统的现场控制部分,负责采集房间环境温度并根据用户设定的期望温度来自动(亦可手动)调节风速,从而达到调节房间温度的目的。温控器一方面可以将检测到的环境信息上传到中继器,另一方面可以接收中继器发送的控制指令,进行自身状态的调整。根据要实现的功能,确定温控器应主要包含的模块有:

√最小系统:保证控制器的运行,包括电源供给、晶振电路、复位电路等;

√温度检测:采用模拟量采样的方式检测环境温度信息;

√执行机构:通过控制继电器切换风机风速,从而调整温度;

√显示部分:利用段码式LCD显示设定温度、采样温度、风速等信息;

√通讯电路:一路RS485接口,用于与中继器进行数据通信;

√调试电路:通过ISP 口进行程序的下载、调试；

另外留有部分按键及LED指示灯,用于参数修改、调试及通讯指示。

温控器结构上分为两部分:电源部分与控制部分,电源部分包含220V转12V/5V.继电器及控制、RS485接口,控制部分包含温度检测、液晶显示、参数调节等。主控制器采用宏晶高性价比IT、自带EEPROM的STC10F08XE型单片机,RS485芯片采用MAX485。

1.系统电源

由于采用模拟变压器方案的电源方案相对数字电源方案,对通讯的影响更小,而且温控器采用的分体式结构也允许较大体积变压器的存在,故在设计电源时舍弃AD/DC模块方案,采用模拟变压器整流的方式得到系统所用的12V、5V电源。

执行机构主要为三个常开继电器,部分特殊应用时加一个常开、常闭继电器。房间温度的调节,实际上通过三个继电器的切换实现风机风速的切换。继电器的驱动电源为12V,通过在温控器控制部分的三极管控制继电器控制端12V的通断,从而控制对应风速的开关。

2.液晶显不

在中继器手操器模块设计时,采用了 HT1621控制LCD的显示方案,主要是考虑到编程简单、使用数目小。在温控器设计中,由于需要大量使用液晶模块,如果每个温控器都加以HT1621控制方案,则会是一笔不小幵支。于是在设计温控器液晶驱动时舍弃HT1621控制方案,采用单片机端口正反扫描的方式,虽然一定程度上增加了编程难度但对于成本的控制起到了积极作用。

在扫描过程中,正反扫描交替运行。正扫描时,液晶显示控制端与公共端压差为+5V;反扫描时,液晶显示控制端与公共端压差为-5V。液晶控制段码表如图3-15:


以“风速” 二字的显示为例,其编码为“T1”。根据控制逻辑图可知,“T1”由公共端0 (COMO)与液晶显示控制端(SO)控制,即当“COMO: SO”为“1:0”或“0:1”时“Tl”显示。

3.温度采集

出于成本考虑,选用了 STC10F08XE作为温控器主控制芯片,由于此款芯片不含AD模块,而采用诸如DS18B20等数字温度采集方案成本太高,故采用了一种无需A/D或其它芯片的简单测量方案,如图3-16: