熱泵式分體壁掛空調以其優(yōu)越的性能，已越來越被廣大家庭所選用,，其功能更是日新月異,，而對其功能的提高起核心作用的其控制系統(tǒng)。本文介紹一種基于PIC16C72控制的空調控制系統(tǒng)設計方法,。
該系統(tǒng)具有制冷,、制熱、除濕,、自動4種工作模式,，包括定時、睡眠,、風向,、智能化霜,、應急運轉、試運轉以及5種可調室內風速等控制功能,；在定時開機時,，可根據(jù)訪間溫度作智能判斷，自動調整定時開機時間,，避免開機時太冷或太熱,；另外，可對設定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進行同時指示,，以及完整的抗干擾和系統(tǒng)保護功能,。
本系統(tǒng)硬件簡單可靠，軟件具有更完善的控制功能和抗干擾能力,。系統(tǒng)具有很高的性能價格比,。
1 控制器原理
系統(tǒng)CPU根據(jù)遙控器或按鍵輸入的命令，對采集到的溫度進行智能判斷,，然后作出相應的制冷,、制熱或除溫運行。再通過接口電路,，驅動壓縮機,、換向閥、風向電機和室內風機作相應動作,，并對溫度用LED指示,。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。
2 硬件設計
進行系統(tǒng)硬件框圖設計時,，既要考慮編寫程序的方便,、又要充分利用軟件的功能來簡化硬件結構，即做到“軟硬兼施”,。
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.1 單片機的選擇
系統(tǒng)有3路溫度模擬信號輸入,，還有1路電壓和1路電流模擬輸入，共5路模擬輸入要求,；而模擬信號要轉換成數(shù)字信號才能用單片機CPU處理,。為提高系統(tǒng)的性能價格比，應采用含有A/D轉換器的單片機,。經(jīng)過各方面的綜合比較,，我們選用了美國Microchip公司的PIC16C72單片機作為控制核心。它具有5路模擬量輸入的A/D轉換器,，恰好滿足系統(tǒng)的模擬輸入要求,。另外,，它在1塊芯片上集成了1個8位邏輯運算單元和工作寄存器,、2KB程序存儲器,、128個數(shù)據(jù)存儲器、3個端口（A口,、B口,、C口）共22條I/O線、3個定時器/計數(shù)器,。另外,，只有35條易學易用而高效的RISC（精簡指令集計算機）指令，同時,，芯片具看門狗功能,，并提供對軟件運行出錯的保護。
2.2 模擬輸入電路
本系統(tǒng)直接用熱敏電阻進行測溫,，再加一級電容濾波,。對外交換溫度檢測電路，因其干擾較大,，特加上二極管限幅保護,。對傳感器的不同電阻值，將其所對應的不同分壓值輸入至PIC單片機的A/D轉換口,，在單片機內部轉換成數(shù)字信號,。該檢測電路結構簡單，性能價格比高,。又因采用的單片機為8位,，所以溫度轉換精度高，可為0.5℃,，完全滿足了空調的信號檢測精度要求,。
對過流信號的檢測，不用經(jīng)過比較器,，節(jié)約了資源；而是采用模擬信號整流分壓后直接輸入,，通過單片機自帶的A/D轉換器,，每500μs對其進行一次檢測，并進行軟件比較,，以確認是否過流,。
對過零電壓信號的檢測，也是采用模擬信號整流分壓后直接輸入,。因兩個電壓半波的過零點都要檢測,，所以用橋式整流。模擬輸入電路如圖2所示,。
2.3 溫度指示電路
該電路可對設定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進行同時指示,，而且結構簡單,，僅占用2根I/O線和使用1個八位移位寄存器74LS164。方法是對設定溫度進行穩(wěn)定指示,，對房間溫度進行1s間隔閃爍指示,。每秒取出溫度信號。如果是21℃或30℃,，則直接將相應位置成低電平,，使相應LED燈亮，如果上22～29℃,，則將溫度轉換成相應顯示碼,，通過RB6產(chǎn)生CLOCK信號，RB7串行送出顯示碼至8位移位寄存器74LS164,，再進行LED指示,。
2.4 室內風向電機控制電路
本控制系統(tǒng)的室內風向葉片有自動、擺動以及5種固定角度等運行狀態(tài),。為得到高精度的角度控制,，我們采用DC12V四相八拍步電機驅動。步進控制電路中采用單片機的RB2,、RB3,、RB4、RB5作為四相（A,、B,、C、D）八拍環(huán)行分配時序,，經(jīng)電流放大器件ULN2003功率放大后驅動步進電機運轉,。控制方法是根據(jù)目標位置和當前位置的角度差,，輸出相應數(shù)量的脈拍數(shù),，并通過輸出脈拍的不同時序來控制正反轉。
2.5 室內風機控制電路
制冷和制熱量的大小與室內風機的轉速有著密切的關系,。本系統(tǒng)中室內風機采用雙向晶閘管移相控制,，使其產(chǎn)生電壓調速?？刂齐娐啡鐖D3所示,。在單片機內部，根據(jù)RA5口檢測到的電壓過零點為同步信號,，再通過定時器控制產(chǎn)生所需脈沖的相位和寬度，從RC1口輸出,，然后經(jīng)晶體管放大,、脈沖變壓器隔離輸出,，再觸發(fā)雙向晶體管導通。為了減小脈沖變壓器的容量,，輸出的是幾個連續(xù)的窄脈沖序列。
單片機系統(tǒng)RA3口對室內風機的速度反饋脈沖進行計數(shù),，并與給定值進行比較,，然后進行積分調節(jié)，對速度進行閉環(huán)控制,。
2.6 繼電器實時控制電路
控制信號從單片機的通用雙向I/O端口RB1,、RC4和RC5經(jīng)過驅動器ULN2003放大，控制繼電器,，使壓縮機,、室外風機和換向閥按要求狀態(tài)動作,。
3 軟件設計
軟件設計采用模擬化處理,，主控程序包括以下幾個部分：程序的初始化、試運轉,、數(shù)據(jù)和信號的采集與處理、溫度LED指示,、室內風機的閉環(huán)積分控制,、室內風向電機的步進控制。功能子程序包括制冷,、制熱,、除濕、自動四種運行模式,。中斷程序包括遙控接收。各種定時的中斷查詢處理,、速度檢測等,。系統(tǒng)的主控程序流程如圖4所示。
系統(tǒng)資源分配：定時器0用于對速度反饋脈沖計數(shù),，定時器1用于遙控處理,，定時器2用于其它所有定時處理。由于定時器2處理的定時有20多個,，時間長短更是千變萬化,，短的只有500μs,，長的可達24h(小時),。根據(jù)現(xiàn)實生活中一塊手表可處理多個事件的啟示,，我們設計出口斷式查詢定時法，即將基準中斷時間設為最小公約數(shù)500μs,，每個事件分配1個時間寄存器,、1個開始定時標志和1個定時時間到標志，在需要定時的時候,，將其開始定時標志1置,。每次500μs中斷時，對各定時標志位進行檢測,，如果為1,，則對相應的時間寄存器進行定時處理，如果定時時間到,，則將相應的定時時間到標志置1,。
軟件系統(tǒng)的制冷、制熱,、除濕和自動功能子程序模塊,，主要功能是根據(jù)房間溫度和設定差值，并綜合考慮其他條件,，然后對壓縮機和室內外風扇的運行狀態(tài)進行智能控制,。同時，在各模塊里進行了睡眠和保護處理,。