一种智能空调节能恒温控制系统的制作方法

本实用新型涉及机电智能化技术领域，特别涉及一种智能空调节能恒温控制系统。

背景技术：

随着人们生活水平不断的提高，人们对空调带来的舒适性和空气品质的要求越来越高。就室内居住环境而言，恒温环境并非一定是卫生和舒适的，因为除了温度外，还有空气湿度、空气流速、空气洁净度等诸多因素影响用户的舒适性。传统的中央空调一般靠设置机械温控开关来实现房间的恒温控制，这种控制方法，一方面操作不方便，而且能调节的空气参数有限；另一方面无法解决环境内的温差大的问题，影响用户的舒适感，而且会造成一定的能量损耗。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种智能空调节能恒温控制系统，所述智能空调节能恒温控制系统能够通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、激光pm2.5传感器等对环境空气参数进行采集，然后通过智能恒温控制器分析空气参数并驱动控制空调系统的加热、制冷、除湿、加湿机、新风净化换气等多种工作状态，实现对中央空调的智能恒温控制。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种智能空调节能恒温控制系统，其包括智能恒温控制器、中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机、控制电脑、智能网关和网络路由器，所述智能恒温控制器分别连接中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机和智能网关，所述网络路由器分别连接智能网关和控制电脑。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述智能恒温控制器包括单片机、电源电路、复位电路、振荡电路、无线通信电路、第一驱动控制电路、第二驱动控制电路、第三驱动控制电路、第四驱动控制电路、中央空调机输出端子、新风净化换气设备输出端子、加湿机输出端子、除湿机输出端子、温湿度传感器输入输出端子、二氧化碳传感器输入输出端子和pm2.5传感器输入输出端子，单片机的vcc端和gnd端均连接电源电路，单片机的rst端连接复位电路，单片机的rxd1端和txd1端均连接振荡电路、单片机的rxd2端、txd2端和pwm6端均连接二氧化碳传感器输入输出端子、单片机的rxd3端和txd3端均连接温湿度传感器输入输出端子、单片机的rxd4端和txd4端均连接pm2.5传感器输入输出端子，单片机的rxd6端和txd6端均连接无线通信电路，单片机的p3.1端连接第一驱动控制电路的输入端，第一驱动控制电路的输出端连接新风净化换气设备输出端子，单片机的p3.2端连接第二驱动控制电路的输入端，第二驱动控制电路的输出端连接中央空调机输出端子，单片机的p3.3端连接第三驱动控制电路的输入端，第三驱动控制电路的输出端连接加湿机输出端子，单片机的p3.4端连接第四驱动控制电路的输入端，第四驱动控制电路的输出端连接除湿机输出端子。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述第一驱动控制电路包括第一三极管、第一继电器、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻，单片机的p3.1端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接第一三极管的基极，第一三极管的集电极接地，第一三极管的发射极分别连接第一继电器的线圈的一端、第一二极管的负极和第二二极管的正极，第一继电器的线圈的另一端分别连接5v电源、第二电阻的一端和第二二极管的负极，第二电阻的另一端连接第一二极管的正极，第一继电器的公共端、常开端和常闭端分别连接新风净化换气设备输出端子。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述无线通信电路包括zigbee芯片、第一电容、第二电容、第三电容和天线，zigbee芯片的vcc端连接3v电源，zigbee芯片的gnd端接地，zigbee芯片的txd端连接单片机的rxd6端，zigbee芯片的rxd端连接单片机的txd6端，zigbee芯片的rf1端连接第一电容的一端，zigbee芯片的rf2端连接第二电容的一端，第三电容的一端分别连接第一电容的另一端、第二电容的另一端以及接地，第三电容的另一端连接天线。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述智能恒温控制器还包括rs485输出电路，所述rs485输出电路包括rs485芯片、第四电容、第三电阻和rs485通信端口，rs485芯片的ro端连接单片机的p3.5端，rs485芯片的di端连接单片机的txd5端，rs485芯片的re端和de端均连接单片机的rxd5端，rs485芯片的vcc端连接5v电源和第四电容的一端，rs485芯片的gnd端连接第四电容的另一端以及接地，rs485芯片的a端分别连接第三电阻的一端和rs485通信端口的第2端，rs485芯片的b端分别连接第三电阻的另一端和rs485通信端口的第1端。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述智能恒温控制器还包括显示屏和与显示屏连接的显示屏输入输出端子，单片机的p2.0端、p2.1端、p2.2端和txd2端均连接显示屏输入输出端子。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述电源电路包括电源开关、第三二极管、第四电阻、第五电容和第六电容，电源开关的一端连接5v电源，电源开关的另一端连接第三二极管的正极，第三二极管的负极连接第四电阻的一端，第四电阻的另一端分别连接第五电容的一端、第六电容的一端和单片机的vcc端，单片机的gnd端分别连接第五电容的另一端和第六电容的另一端。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述复位电路包括复位开关、第七电容、第五电阻和第六电阻，复位开关的一端连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端分别连接5v电源和第七电容的一端，复位开关的另一端分别连接第七电容的另一端、第六电阻的一端和单片机的rst端，第六电阻的另一端接地。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述振荡电路包括晶振、第八电容和第九电容，晶振的一端分别连接单片机的rxd1端和第八电容的一端，晶振的另一端分别连接单片机的txd1端和第九电容的一端，第八电容的另一端接地，第九电容的另一端接地。

所述的智能空调节能恒温控制系统中，所述单片机的型号为stc15w4k32s4。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种智能空调节能恒温控制系统，所述智能空调节能恒温控制系统包括智能恒温控制器、中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机、控制电脑、智能网关和网络路由器，所述智能恒温控制器分别连接中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机和智能网关，所述网络路由器分别连接智能网关和控制电脑，所述智能恒温控制器上设置有显示屏。所述智能空调节能恒温控制系统能够通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、激光pm2.5传感器等对空气参数进行采集，然后通过智能恒温控制器分析空气参数并驱动控制空调系统的加热、制冷、除湿、加湿机、新风净化换气等多种工作状态，实现对中央空调的智能恒温控制。

附图说明

图1为本实用新型提供的智能空调节能恒温控制系统的结构框图。

图2为本实用新型提供的智能空调节能恒温控制系统中智能恒温控制器的电路原理图。

图3为本实用新型提供的智能空调节能恒温控制系统中无线通信线路的电路原理图。

其中，10、智能恒温控制器；20、中央空调机；30、温湿度传感器；40、二氧化碳传感器；50、pm2.5传感器；60、新风净化换气设备；70、加湿机；80、除湿机；90、控制电脑；100、智能网关；200、网络路由器；300、显示屏。

具体实施方式

本实用新型提供一种智能空调节能恒温控制系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型提供的智能空调节能恒温控制系统的结构框图，所述智能空调节能恒温控制系统包括智能恒温控制器10、中央空调机20、温湿度传感器30、二氧化碳传感器40、pm2.5传感器50、新风净化换气设备60、加湿机70、除湿机80、控制电脑90、智能网关100和网络路由器200，所述智能恒温控制器10分别连接中央空调机20、温湿度传感器30、二氧化碳传感器40、pm2.5传感器50、新风净化换气设备60、加湿机70、除湿机80和智能网关100，所述网络路由器200分别连接智能网关100和控制电脑90。

在具体的实施例中，请参阅图2，所述智能恒温控制器10包括单片机101、电源电路102、复位电路103、振荡电路104、无线通信电路105、第一驱动控制电路106、第二驱动控制电路107、第三驱动控制电路108、第四驱动控制电路109、中央空调机输出端子110、新风净化换气设备输出端子111、加湿机输出端子112、除湿机输出端子113、温湿度传感器输入输出端子114、二氧化碳传感器输入输出端子115和pm2.5传感器输入输出端子116，单片机101的vcc端和gnd端均连接电源电路102，单片机101的rst端连接复位电路103，单片机101的rxd1端和txd1端均连接振荡电路104、单片机101的rxd2端、txd2端和pwm6端均连接二氧化碳传感器输入输出端子115、单片机101的rxd3端和txd3端均连接温湿度传感器输入输出端子114、单片机101的rxd4端和txd4端均连接pm2.5传感器输入输出端子116，单片机101的rxd6端和txd6端均连接无线通信电路105，单片机101的p3.1端连接第一驱动控制电路106的输入端，第一驱动控制电路106的输出端连接新风净化换气设备输出端子111，单片机101的p3.2端连接第二驱动控制电路107的输入端，第二驱动控制电路107的输出端连接中央空调机输出端子110，单片机101的p3.3端连接第三驱动控制电路108的输入端，第三驱动控制电路108的输出端连接加湿机输出端子112，单片机101的p3.4端连接第四驱动控制电路109的输入端，第四驱动控制电路109的输出端连接除湿机输出端子113。

其中，单片机101的型号优选为stc15w4k32s4系列的单片机。智能恒温控制器10中的温湿度传感器输入输出端子114、二氧化碳传感器输入输出端子115和pm2.5传感器输入输出端子116分别对应连接温湿度传感器30、二氧化碳传感器40和激光pm2.5传感器50，并通过温湿度传感器30、二氧化碳传感器40和激光pm2.5传感器50对空气的参数进行采集，将采集到的信号传输给单片机101，由单片机101控制比较采集的空气温度、空气湿度和空气质量（空气中二氧化碳含量和pm2.5值）与设定的空气温度、空气湿度和空气质量是否一致，然后由单片机101依次通过各驱动控制电路及设备输出端子驱动对应的设备，从而进入空调系统的加热、制冷、除湿、加湿、新风净化换气等多种工作状态，实现对中央空调的智能恒温控制。

进一步的，所述第一驱动控制电路106包括第一三极管q1、第一继电器k1、第一二极管d1、第二二极管d2、第一电阻r1和第二电阻r2，单片机101的p3.1端连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端连接第一三极管q1的基极，第一三极管q1的集电极接地，第一三极管q1的发射极分别连接第一继电器k1的线圈的一端、第一二极管d1的负极和第二二极管d2的正极，第一继电器k1的线圈的另一端分别连接5v电源、第二电阻r2的一端和第二二极管d2的负极，第二电阻r2的另一端连接第一二极管d1的正极，第一继电器k1的公共端、常开端和常闭端分别连接新风净化换气设备输出端子111。

当单片机101采集到室内的空气质量低于设定值时，单片机101的p3.1端发出控制信号（低电平输出信号）使第一三极管q1导通，此时继电器的线圈通电且开关吸合，进而使得与新风净化换气设备60端子连接的新风净化换气设备60启动，通过新风净化设备对室内的空气进行净化换气，实现单片机101驱动控制智能空调节能恒温控制系统的新风净化换气的工作状态。且在第一驱动控制电路中，第一二极管d1为发光二极管，起到指示作用；第二二极管d2起到保护作用，防止高电压损坏第一三极管q1。

同理，在本实施例中，第二驱动控制电路107、第三驱动控制电路108和第四驱动控制电路109的电路结构及原理与第一驱动控制电路106的原理及结构相同。单片机101通过第二驱动控制电路对中央空调机20进行驱动控制，通过中央空调机20对室内的空气进行加热或制冷，实现对智能空调节能恒温控制系统的加热、制冷的工作状态的控制；单片机101还通过第三驱动控制电路对加湿机70进行驱动控制，通过加湿机70对室内的空气进行加湿，实现对智能空调节能恒温控制系统的加湿的工作状态的控制；单片机101还通过第四驱动控制电路对除湿机80进行驱动控制，通过除湿机80对室内的空气进行除湿，实现对智能空调节能恒温控制系统的除湿的工作状态的控制。并且，在其它实施例中，也可采用其它形式的驱动控制电路依次对中央空调机、新风净化换气设备、加湿机及除湿机进行控制，本实用新型对此不做限定。

此外，智能恒温控制器10中设置了无线通信电路105和rs485输出电路117，所述无线通信电路105包括zigbee（紫蜂协议，一种基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议）芯片u1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和天线an，zigbee芯片u1的vcc端连接3v电源，zigbee芯片u1的gnd端接地，zigbee芯片u1的txd端连接单片机101的rxd6端，zigbee芯片u1的rxd端连接单片机101的txd6端，zigbee芯片u1的rf1端连接第一电容c1的一端，zigbee芯片u1的rf2端连接第二电容c2的一端，第三电容c3的一端分别连接第一电容c1的另一端、第二电容c2的另一端以及接地，第三电容c3的另一端连接天线an。其中，第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3用于滤波，zigbee芯片u1的型号优选为cc2530。

所述rs485输出电路117包括rs485芯片u2、第四电容c4、第三电阻r3和rs485通信端口j1，rs485芯片u2的ro端连接单片机101的p3.5端，rs485芯片u2的di端连接单片机101的txd5端，rs485芯片u2的re端和de端均连接单片机101的rxd5端，rs485芯片u2的vcc端连接5v电源和第四电容c4的一端，rs485芯片u2的gnd端连接第四电容c4的另一端以及接地，rs485芯片u2的a端分别连接第三电阻r3的一端和rs485通信端口j1的第2端，rs485芯片u2的b端分别连接第三电阻r3的另一端和rs485通信端口j1的第1端。其中，第四电容c4用于滤波，rs485芯片u2的型号优选为max485。

通过zigbee无线通信及rs485通信方式等两种通信方式，可有效提高智能恒温控制器10的扩展性及兼容性。单片机101通过rs485输出电路与外部设备进行通信，外部设备可以实现控制及读取单片机101的数据。而且单片机101通过无线通信电路105，可以实现外部设备无线控制及读取单片机101的数据，比如通过网络将控制电脑或控制手机与智能恒温控制器10无线连接，方便用户设定相应的空气参数。当然，请结合图1和图3，还可以同时设置wifi通信电路1051，所述wifi通信电路具体可以选用型号为cc3200的wifi芯片，结合zigbee无线通信，并通过通过智能网关100和网络路由器200，可与智能家居及楼宇系统联网，同时与控制电脑90连接并进行数据相互传输，通过互联网实现智能化的无线控制及远程控制。

为方便用户直接操作智能恒温控制器，智能恒温控制器还包括显示屏300和与显示屏300连接的显示屏输入输出端子118，所述显示屏300具体为电容触摸屏，单片机101的p2.0端、p2.1端、p2.2端和txd2端均连接显示屏输入输出端子118。同时，单片机101外围还设置有电源电路102、复位电路103和振荡电路104，单片机101的控制程序可起到各个电路之间的相互协调，控制各个电路正常工作的至关重要作用。

在具体的实施例中，请继续参阅图2，所述电源电路102包括电源开关s1、第三二极管d3、第四电阻r4、第五电容c5和第六电容c6，电源开关s1的一端连接5v电源，电源开关s1的另一端连接第三二极管d3的正极，第三二极管d3的负极连接第四电阻r4的一端，第四电阻r4的另一端分别连接第五电容c5的一端、第六电容c6的一端和单片机101的vcc端，单片机101的gnd端分别连接第五电容c5的另一端和第六电容c6的另一端。当电源开关s1闭合时，电路形成通路，单片机101的vcc端上电并开始工作。其中，第四电阻r4用于限流，第五电容c5和第六电容c6用于滤波。

所述复位电路103包括复位开关st、第七电容c7、第五电阻r5和第六电阻r6，复位开关st的一端连接第五电阻r5的一端，第五电阻r5的另一端分别连接5v电源和第七电容c7的一端，复位开关st的另一端分别连接第七电容c7的另一端、第六电阻r6的一端和单片机101的rst端，第六电阻r6的另一端接地。当单片机101的vcc端上电时，第七电容c7充电并迅速充满，此时第六电阻r6的电压为0；当复位开关st被按下时，第七电容c7放电并在第六电阻r6上出现电压，使得单片机101进入复位状态，直到复位开关st松开，单片机101重新进入工作状态。

所述振荡电路104包括晶振x1、第八电容c8和第九电容c9，晶振x1的一端分别连接单片机101的rxd1端和第八电容c8的一端，晶振x1的另一端分别连接单片机101的txd1端和第九电容c9的一端，第八电容c8的另一端接地，第九电容c9的另一端接地。晶振x1可给单片机101提供基本的时钟频率，第八电容c8和第九电容c9可以滤除干扰。

值得一提的是，中央空调机20、温湿度传感器30、二氧化碳传感器40、pm2.5传感器50、新风净化换气设备60、加湿机70、除湿机80、控制电脑90、智能网关100和网络路由器200均可以采用市面上的现有设备进行设置，本实用新型对此不赘述。

为了更好的理解本实用新型，本实用新型对智能空调节能恒温控制系统的具体的控制步骤进行详细说明：

1、信号采集：通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、激光pm2.5传感器等采集设备，对室内的温度、湿度、空气质量等进行采集，转换成数字信号输出至智能恒温控制器；

2、分析处理：智能恒温控制器集成了stc15w4k32sw系列单片机为中央处理器，当智能恒温控制器接收到各类传感器采集到的数字信号后，由单片机进行对采集的信号分析处理，并比较采集温湿度、空气质量与设定的温湿度、空气质量是否一致，并输出电信号控制对应的驱动控制电路工作。

3、控制输出：智能恒温控制器集成了四路包含继电器的驱动控制电路作为空调设备控制信号输出端；由stc15w4k32sw系列单片机直接控制四路继电器的闭合及断开；当单片机比较采集温湿度、空气质量与设定的温湿度、空气质量不一致时，单片机会发出一个低电平输出信号，此时继电器通电闭合，实现对中央空调机、除湿机、加湿机、新风净化换气机等设备的控制。

4、单片机软件系统：单片机的软件系统包括系统初始化模块、温湿度检测模块、二氧化碳检测模块、pm2.5检测模块，led显示模式，温湿度判断控制模块、二氧化碳判断控制模块、pm2.5判断控制模块、rs485通信传输模块和zigbee无线通信传输模块，各个模块的功能如下：

a.系统初始化模块：主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态。

b.温湿度检测模块：是软件系统的核心模块之一，它负责完成温度和湿度的测量及模拟量转换为数字量的全过程；直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把温湿度值显示在显示器上。

c.二氧化碳检测模块：负责完成室内二氧化碳气体的测量及模拟量转换为数字量的全过程；直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把二氧化碳气体值显示在显示器上。

d.pm2.5检测模块：负责完成室内pm2.5的测量及模拟量转换为数字量的全过程；直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把pm2.5值显示在显示器上。

e.led显示模式：当系统刚开始上电时不显示任何数据，等待各类传感器检测数据，才将检测数据显在显示器上。

f.温湿度判断控制模块：是软件系统的核心模块之一，对当前室内的实际温湿度与设定的温湿度范围进行比较，先进行判断，然后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。例如，当空气温度高于达到设定的上限时需要开启中央空调机进行制冷，当空气温度低于设定的下限时需要开启中央空调机进行加热；当空气湿度高于设定上限时需要开启除湿机进行除湿，当空气湿度低于设定下限时需要开启加湿机进行加湿。

g.二氧化碳判断控制模块：对当前室内的实际二氧化碳值与设定的二氧化碳值范围进行比较，先进行判断，然后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如二氧化碳值高于上限时需要进行新风净化换气处理，二氧化碳值低于下限时不需新风净化换气处理。

h.pm2.5判断控制模块：对当前室内的实际pm2.5值与设定的pm2.5值范围进行比较，先进行判断，然后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如pm2.5值高于上限时需要进行新风净化换气处理，pm2.5值低于下限时不需新风净化换气处理。

i.rs485通信传输模块：单片机采用rs485通信传输方式与外部设备进行通信，外部设备可以实现控制及读取单片机数据。

j.zigbee无线通信传输模块：单片机采用zigbee无线通信方式与外部基于zigbee通信的设备进行通信，可以实现无线控制及读取单片机数据。

相较于传统中央空调系统，本实用新型提供的智能空调节能恒温控制系统包括如下优点：

1.具有更好的稳定性：采用高精度的智能数字传感器，采集的信号以数字信号输出至单片机，由单片机对采集的信号进行分析及判断，并输出至显示器上，如采集的信号值与系统设定的信号值不一致，则单片机控制继电器驱动控制空调系统的加热、制冷、除湿、加湿机、新风净化换气等多种工作状态，实现对中央空调的智能恒温控制，具有更好的稳定性。

2、更快和更准确的运算精度：采用stc15w4k32sw系列单片机为中央处理器的智能恒温控制器，单片机内置有增强型8051cpu、片内大容量4096字节的ram、大容量的rom等特征，并运用了软件系统的温湿度检测模块、二氧化碳检测模块、pm2.5检测模块，led显示模式，温湿度判断控制模块、二氧化碳判断控制模块、pm2.5判断控制模块、rs485通信传输模块、zigbee无线通信传输模块，确保单片机在读取数据、分析数据、运算数据、输出控制上更加快速及准确，运算精度更高等优势。

综上所述，本实用新型提供了一种智能空调节能恒温控制系统，所述智能空调节能恒温控制系统包括智能恒温控制器、中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机、控制电脑、智能网关和网络路由器，所述智能恒温控制器分别连接中央空调机、温湿度传感器、二氧化碳传感器、pm2.5传感器、新风净化换气设备、加湿机、除湿机和智能网关，所述网络路由器分别连接智能网关和控制电脑，所述智能恒温控制器上设置有显示屏。所述智能空调节能恒温控制系统能够通过温湿度传感器、二氧化碳传感器、激光pm2.5传感器等对空气参数进行采集，然后通过智能恒温控制器分析空气参数并驱动控制空调系统的加热、制冷、除湿、加湿机、新风净化换气等多种工作状态，实现对中央空调的智能恒温控制。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。