基于单片机的冷凝冻电子膨胀阀控制系统设计【字数：10748】
摘 要电子膨胀阀由电子电路控制。它是变频空调制冷设备的关键部件。由于电子膨胀阀可以根据CPU的指令，调节阀门的开度极限，快速控制制冷剂的流量，减小室内温差，既能提高空调房间的舒适度，又能最大限度地节约能源。该制冷系统还具有通过键盘调节设计温度的功能。本设计采用单片机控制制冷系统，控制电子膨胀阀的开度极限，使系统能根据设计温度进行自动调节，从而节省了手动调节电子膨胀阀的时间。研究对象是电子膨胀阀。这个系统设计是在单片机的基础上的。其中，温度测量用PT100。为了达到设定温度制冷的目的，采用单片机根据电子膨胀阀测得的温度控制制冷剂的流量。四相步进电机是作为驱动电子膨胀阀来使用。同时，可通过自行设计的键盘电路改变设计温度。在液晶模块上还可以显示旋转的方向跟测量温度，总功能是用在KeilC上编程实现的
目 录
摘要： I
Abstract： II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2研究目的和意义 2
1.3 本设计的特色 2
第二章 总体方案设计 3
2.1 系统硬件设计总述 3
2.1.1 设计内容 3
2.1.2 方案总述 3
2.2 系统中用到的芯片介绍 5
2.2.1 单片机 5
2.2.2 热敏电阻 10
2.2.3 运算放大器LM358 11
2.2.4 AD转换芯片TLC1549 12
2.2.5 步进电机及驱动芯片ULN2003 13
2.2.6两输入四与门74LS08 14
2.2.7 液晶显示模块1602 14
第三章 硬件设计部分 18
3.1 各个部分电路设计 18
3.1.1测温电路 18
3.1.2 电动机选择与驱动电路的设计 19
3.1.3键盘中断控制系统 20
3.1.4 液晶显示器LCD1602 21
第四章 软件设计部分 22
4.1. 单片机编程环境Keil C介绍 22
4.1.1 系统概述 22
4.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 23
4.1.3 集成开发环境(IDE)的使用 23
4.1.4 uVision for windows的使用 24
4.1.5 Keil C51 vs 标准C 26
4.2 各个模块软件设计 26
4.2.1 AD转换部分 26
4.2.2 中断系统软件设计 27
4.2.3液晶显示部分软件设计 28
4.2.4 步进电机部分软件设计 29
4.2.5 延时程序 30
4.2.6 主程序 31
第五章 仿真调试 32
5.1 概述 32
5.2 分步调试 32
5.3统一调试 32
5.4设计小结 33
致谢 34
参考文献 35
附录 36
整体程序： 36
整体电路图 43
实物图 44 第一章 绪论
1.1 课题背景
我们为了提高制冷的效率，节能等要求，对空调的性能要求也随之提高了，制冷系统是有4个元件构成的，4个元件是蒸发机，压缩机，冷凝机，节流机构，它们可以节流降压，这个节流结构控制着蒸发器的温度和制冷剂的排量，另外电子膨胀阀和热力膨胀阀共同作用下也可以成为节流机构，而电子膨胀阀由于它的动作比较灵敏，调节更加精密，范围大，电子膨胀阀里的制冷剂可以正反方向流动，这就消除了热力膨胀阀只能单方向流动的这个缺点，制冷系统不工作时，电子膨胀阀可以停止工作，所以不需要安装电磁阀。因此在现代制冷设备中，多用电子膨胀阀，在学术研究中也以电子膨胀阀的相关性能系数为主流。
设计方案中采用锥阀结构的电子膨胀阀比较多，而且关于锥形电子膨胀阀的研究结果也比较多，主要关注的是节流和线性度问题，也有关于泄漏性的改进与研究。
叶奇昉与陈江平陈芝久两人在关于R410A电子膨胀阀流量特性的实验研究中对新工质R410A电子膨胀阀的节流特性进行研究，获得了膨胀阀流量系数与阀体几何结构，进出口条件以及制冷剂物性的关系。马山尾，张川对电子膨胀阀的实验研究了流量方面的测试结果表明,相对偏差在±6.5%以内,提出的关联式可以广泛应用于制冷空调领域的阀头线型设计中,以提高设计效率和经济效益.万晓辉,顾明宇等基于单片机的电子膨胀阀试验机的软硬件设计的研究中指出变频空调制冷设备中的关键部件是电子膨胀阀。电子膨胀阀可以控制房间里的温度，所以可以增加空调的舒服感，还节能，何奎，陶纪明在新型电子膨胀阀设计里研究电子膨胀，对流量特性进行分析，提出了一种新的结构，改善了原有的流量特性，对提高空调的性能十分有帮助，对空调的舒适感和节能方面效果有所提高。 1.2研究目的和意义
在日常生活中，制冷设备的应用已经非常普遍，为了达到节能、提高制冷效率及控温精度等要求，对空调等制冷设备的性能要求越来越高。而影响制冷效果的关键元器件有4个，蒸发机，冷凝机，压缩机以及节流机构，可以达到节能的效果并且控制着蒸发器的温度和制冷剂的排量，如果节流机构和其他一些元器件的匹配良好的话还可以改善系统运行负荷，电子膨胀阀和热力膨胀阀的共同使用可以变成节流机构。
1.3 本设计的特色
由于该课题在国内外都是比较新颖的，因此查阅相关研究资料，尤其是了解国外的最新研究进展情况。具体是在单片机控制步进电机方面，避开了用三级管构成的驱动电路，而是采用了ULN2003专用驱动芯片，ULN2003内部是达林顿管驱动。根据此制冷系统的设计要求，设计中应该应用可变量控制技术，即单片机根据上位机信号发送来的设定温度信息来对电磁阀的开度进行控制，但本设计侧重点是其中的温度采集即步进电机控制，因此此处用两个按键代替了上位机来进行简单的温度调节，因此对可变量控制技术只有一个大概的认识。
第二章 总体方案设计
2.1 系统硬件设计总述
2.1.1 设计内容及具体要求
我们把用电子路线控制的膨胀阀叫做电子膨胀阀，它是空调制冷的关键部位，由于电子膨胀阀可以根据CPU的指令，调节阀门的开度极限，快速控制制冷剂的流量，减小室内温差，既能提高空调房间的舒适度，又能最大限度地节约能源.定子线圈和主阀构成电子膨胀阀DPF系列，脉冲步进器是作为电子膨胀阀的一个驱动部件使用，这个课题主要是研究如何利用单片机，来控制电机的正反转，膨胀阀的开关，然后在LED上显示出当前的实时脉冲，我们可以通过实时脉冲知道阀的开度，有2种控制模式，手动和自动，自动模式状态下，根据温度，调节开度，显示在LED上
目 录
摘要： I
Abstract： II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2研究目的和意义 2
1.3 本设计的特色 2
第二章 总体方案设计 3
2.1 系统硬件设计总述 3
2.1.1 设计内容 3
2.1.2 方案总述 3
2.2 系统中用到的芯片介绍 5
2.2.1 单片机 5
2.2.2 热敏电阻 10
2.2.3 运算放大器LM358 11
2.2.4 AD转换芯片TLC1549 12
2.2.5 步进电机及驱动芯片ULN2003 13
2.2.6两输入四与门74LS08 14
2.2.7 液晶显示模块1602 14
第三章 硬件设计部分 18
3.1 各个部分电路设计 18
3.1.1测温电路 18
3.1.2 电动机选择与驱动电路的设计 19
3.1.3键盘中断控制系统 20
3.1.4 液晶显示器LCD1602 21
第四章 软件设计部分 22
4.1. 单片机编程环境Keil C介绍 22
4.1.1 系统概述 22
4.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 23
4.1.3 集成开发环境(IDE)的使用 23
4.1.4 uVision for windows的使用 24
4.1.5 Keil C51 vs 标准C 26
4.2 各个模块软件设计 26
4.2.1 AD转换部分 26
4.2.2 中断系统软件设计 27
4.2.3液晶显示部分软件设计 28
4.2.4 步进电机部分软件设计 29
4.2.5 延时程序 30
4.2.6 主程序 31
第五章 仿真调试 32
5.1 概述 32
5.2 分步调试 32
5.3统一调试 32
5.4设计小结 33
致谢 34
参考文献 35
附录 36
整体程序： 36
整体电路图 43
实物图 44 第一章 绪论
1.1 课题背景
我们为了提高制冷的效率，节能等要求，对空调的性能要求也随之提高了，制冷系统是有4个元件构成的，4个元件是蒸发机，压缩机，冷凝机，节流机构，它们可以节流降压，这个节流结构控制着蒸发器的温度和制冷剂的排量，另外电子膨胀阀和热力膨胀阀共同作用下也可以成为节流机构，而电子膨胀阀由于它的动作比较灵敏，调节更加精密，范围大，电子膨胀阀里的制冷剂可以正反方向流动，这就消除了热力膨胀阀只能单方向流动的这个缺点，制冷系统不工作时，电子膨胀阀可以停止工作，所以不需要安装电磁阀。因此在现代制冷设备中，多用电子膨胀阀，在学术研究中也以电子膨胀阀的相关性能系数为主流。
设计方案中采用锥阀结构的电子膨胀阀比较多，而且关于锥形电子膨胀阀的研究结果也比较多，主要关注的是节流和线性度问题，也有关于泄漏性的改进与研究。
叶奇昉与陈江平陈芝久两人在关于R410A电子膨胀阀流量特性的实验研究中对新工质R410A电子膨胀阀的节流特性进行研究，获得了膨胀阀流量系数与阀体几何结构，进出口条件以及制冷剂物性的关系。马山尾，张川对电子膨胀阀的实验研究了流量方面的测试结果表明,相对偏差在±6.5%以内,提出的关联式可以广泛应用于制冷空调领域的阀头线型设计中,以提高设计效率和经济效益.万晓辉,顾明宇等基于单片机的电子膨胀阀试验机的软硬件设计的研究中指出变频空调制冷设备中的关键部件是电子膨胀阀。电子膨胀阀可以控制房间里的温度，所以可以增加空调的舒服感，还节能，何奎，陶纪明在新型电子膨胀阀设计里研究电子膨胀，对流量特性进行分析，提出了一种新的结构，改善了原有的流量特性，对提高空调的性能十分有帮助，对空调的舒适感和节能方面效果有所提高。 1.2研究目的和意义
在日常生活中，制冷设备的应用已经非常普遍，为了达到节能、提高制冷效率及控温精度等要求，对空调等制冷设备的性能要求越来越高。而影响制冷效果的关键元器件有4个，蒸发机，冷凝机，压缩机以及节流机构，可以达到节能的效果并且控制着蒸发器的温度和制冷剂的排量，如果节流机构和其他一些元器件的匹配良好的话还可以改善系统运行负荷，电子膨胀阀和热力膨胀阀的共同使用可以变成节流机构。
1.3 本设计的特色
由于该课题在国内外都是比较新颖的，因此查阅相关研究资料，尤其是了解国外的最新研究进展情况。具体是在单片机控制步进电机方面，避开了用三级管构成的驱动电路，而是采用了ULN2003专用驱动芯片，ULN2003内部是达林顿管驱动。根据此制冷系统的设计要求，设计中应该应用可变量控制技术，即单片机根据上位机信号发送来的设定温度信息来对电磁阀的开度进行控制，但本设计侧重点是其中的温度采集即步进电机控制，因此此处用两个按键代替了上位机来进行简单的温度调节，因此对可变量控制技术只有一个大概的认识。
第二章 总体方案设计
2.1 系统硬件设计总述
2.1.1 设计内容及具体要求
我们把用电子路线控制的膨胀阀叫做电子膨胀阀，它是空调制冷的关键部位，由于电子膨胀阀可以根据CPU的指令，调节阀门的开度极限，快速控制制冷剂的流量，减小室内温差，既能提高空调房间的舒适度，又能最大限度地节约能源.定子线圈和主阀构成电子膨胀阀DPF系列，脉冲步进器是作为电子膨胀阀的一个驱动部件使用，这个课题主要是研究如何利用单片机，来控制电机的正反转，膨胀阀的开关，然后在LED上显示出当前的实时脉冲，我们可以通过实时脉冲知道阀的开度，有2种控制模式，手动和自动，自动模式状态下，根据温度，调节开度，显示在LED上
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