基于模糊技术的中央空调控制器设计

　　1 引言

　　中央空调系统由空调机组和控制器组成,控制器用于控制空调机组工作以达到对室内空气进行温、湿度调节的目的。中央空调传统的控制方法有许多缺点,如:不能实现完全自动控制、耗电量大、温度波动大等。模糊控制方法可以很好地根据室内温度、相对湿度等因素, 实时实现风机速度和冷媒流量的无级调节, 减小能耗, 这是空调行业智能化发展的趋势之一。

　　在实际应用中模糊控制器有两种组成方式:其一是专用模糊控制器, 这种模糊控制器推理速度快, 但灵活性较差;另一种组成方式是采用单片机来组成硬件系统,软件上采用模糊控制算法, 这种模糊控制器资源开销少, 灵活性高, 通用性强。本文介绍的空调模糊控制器正是采用这种方法设计.

　　2 工作原理及硬件框图

　　2.1 工作原理

　　在温度控制过程中, 首先进行温度采样, 得到实际温度值, 根据系统工作模式及用户设定温度, 调用模糊算法,得到脉宽调制信号输出。通过改变单片机中的数值来改变脉宽调制输出信号的占空比,通过改变风机的转速, 从而改变通过风机盘管进行热交换的空气流量,达到温度控制的目的。

　　2.2 硬件电路设计

　　控制器主要由输入部分、主控部分、输出部分三大部分的组成, 其硬件结构框图如图 1 所示, 输入部分主要包括温度检测电路、键盘电路、电源电路等。本设计采用的温度传感器是美国DALLAS 公司新推出的一种数字式温度传感器DS18B20,它负责将室。

　　内的温度转化成电信号传送给单片机;主控部分主要包括CPU 及各种I/O接口等,其中单片机作为整个系统的主控部件, 通过软件编程, 实现采集数据的分析运算等数据处理,然后将数据传送给输出控制模块。根据功能要求,本设计采用的CPU 是Microchip公司出品的PIC 系列单片PIC16C54B;

　　输出部分包括晶闸管整流装置和固态继电器驱动电路及显示电路等, 晶闸管整流装置构成风机控制电路,用于控制风机转速调节风量。固态继电器用于控制接通四通换向阀、辅助加热器等执行部件,显示电路采用液晶模块, 用于温度和空调工作模式的显示。

　　控制器的PWM输出是从PIC16C54B的RC2/CCP1引脚输出的脉宽调制信号,经放大后接入由晶闸管整流装置组成的电机控制电路。通过改变单片机 R C 2 /CCP1 引脚输出来改变PWM 波形的占空比,从而改变风机驱动电机的转速,改变通过风机盘管进行热交换的空气的流量, 达到调节室温的目的。

　　3 软件设计

　　控制软件需要完成的功能最主要有温度的采样、模糊算法的实现、控制量的输出等[1]。程序分为两大部分:主程序和定时中断服务程序。主程序主要实现按键扫描和显示功能, 中断服务程序实现温度检测及模糊控制。