12V
1J1_1R11K电机J1Q1+30uF2K图21 热敏电阻温控器电路
b. 开关量控制模块
控制热泵热水器主要就是控制压缩机、风机的运行。根据实际情况，在设计中选用6A 250V AC 型继电器实现单片机对强电的控制。为了使控制电路能给继电器提供足够的工作电流，在继电器和单片机之间加入了光耦4N25和PNP 型三极管90 12 。光藕发光二极管的阳极接200?的上拉电阻，阴极接单片机的I/O 口，这样可以为发光二极管提供足够的工作电流：当单片机控制端口为高电平时，发光二极管熄灭，光耦处于断开状态，继电器弹簧片接在静触点上，被控制电路处于断开状态。当单片机控制端口为低电平时，发光二极管发光，光耦导通，继电器弹簧片接在动触点上，被控制电路处于导通状态，也就是给压缩机上电，压缩机开始运行。
c. 20mA 电流环串口通信模块
控制器主从系统的数据和信号交换比较频繁，由于热水器的工作环境比较恶劣，通信线路中产生的电、磁干扰及线路本身的分布电容对电压信号影响较大。但是这些干扰对线路中的电流影响却不大，因此控制器采用20mA 电流环接口实现串口通信。该通信回路由发送电路和接收电路组成，电流环回路与单片机管脚之间采用光耦隔离。在通信回路发送端，发送电路将TTL 电平转换成环路20mA电流信号，在接收端又将电流信号转换成TTL 电平信号。图22为20mA 电流环接口发送端和接收端原理图。
74LS141112VR310012A21KR2U1R52.4KR14.7KQ274LS14A2P521-4/4Q19013R41K500R6
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12V 12VU21K1KA 12 P521-4/4 4.7K74LS1412
74LS14
图22 20mA电流环接口发送端与接收端的原理图
d.系统中所需电源电路
系统中控制电路所需要12V和5V电路如图23所示，
1DVout31VinND?C1+C3GC5470uF0.1uF278120.1uF1A42C2+GND18VC42C6AC220V18V470uFGND0.1uF0.1uF3D1VinNGVout378055V79123VoutDNVin1C9G+C8C70.1uF20.1uF220uFGND
图23 所需电源
3.5.2 热泵控制器软件设计
热泵控制器的软件系统包括主单片机系统和从单片机系统。两者之间的数据传输通过20mA 电流环通分，温度采集由单片机87LPC767 内部集成的ADC 完成。为了得到最大的A / D 转换精度，在A / D 转换过程中，需要把MCU 设臵为掉电模式，以消除大部分片内噪声。同时，须对I / O 口进行配臵，将用于A / D 转换的四个端口设臵成模拟输入方式。
在启动A / D 转换后，必须在2 个机器周期内激活掉电模式或空闲模式，以获得最精确的A / D 转换结果。这两个机器周期是以MCU 时钟频率来计算。在掉电模式或空闲模式下，使用A / D 信来完成。数据信号和控制信号统一用ASCH 格式在两个单片机系统中进行传输，其通讯程序与典型的RS232 通讯程序兼容。
主单片机系统主要负责温度的采集和控制、4 路强电控制以及故障信号的采集。由于4 路强电控和故障信号是开关量信号，因此可以直接通过端口操作完成对这些开关量的控制和采集。
22
12
作为热泵控制器的核心部转换时，A / D 转换完成之前MCU 不应被其它中断唤醒。
程序ADStart 使用累加器中提供的A / D 通道启动A / D 转换。 ADStart : ORL ADCON ， A ；加入新的通道编号
SETB ADCS ；启动A / D 转换 ORL PCON ，#02h ; RET
中断处理程序ADint 读取转换值并将其存入存储器ADResult 单元，在启动转换之前，必须先开中断。
ADint : PUSH ACC ；保存累加器
MOV A , DACO ；得到A / D 转换结果
MOV ADResult , A ；存入存储器单元CLR ADCI ；清除A / D 完成标志 ANL ADCON ，#0fh ；清除A / D 通道号 POP ACC ；恢复累加器 RETI
3.6 热泵中央空调机组的运行状况及运行曲线
将空调与热水器及地源有机的结合在一起，其在夏季时通过室内蒸发器实现对室内空气的降温、降湿的同时，利用冷凝器中的热量生产热水。在不需使用 空调的春秋季节则可以作为热泵热水器使用。而在冬季其仍作为热泵空调器实现供暖的目的，并能够通过切换实现供应热水的目的。热泵中央空调如图24所示，
图24 地源热泵中央空调
3.6.1 制冷系统
制冷剂循环过程:由压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器四部分组成，用管道将它们连接成一个密封的系统。在蒸发器内处于低温低压的制冷剂液体与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并汽化。产生的低压蒸汽被压缩机吸
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入，经压缩后以高温高压排除。压缩机排出的高温高压气态制冷剂进入冷凝器，被常温的冷却水冷却，凝结成高压液体。高压液体经节流装臵时变为低压低温的气、液两相状态进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压体再次被压缩机吸入，冷量被冷冻水带走。如此周而复始，小断循环。蒸汽压缩式制冷机中，用压缩机抽出低压气并将其提高压力后排出。气体压缩过程要消耗能量，由输入压缩机的机械能或电能提供。如图25所示，
图25 压缩制冷示意图
冷凝器节流阀蒸发器压缩机为了制取更低的温度必然要求降低蒸发温度，蒸发温度的降低导致蒸发压力P0下降，冷凝压力Pk由冷凝温度决定，冷凝温度受冷却介质（环境）温度的限制，变化范围有限。如图26所示，
p 4 5 Pk 3 2 P0 1 h
图26 制冷压焓图
压缩机:被称为蒸汽压缩式制冷系统的心脏，通常衡量压缩机的标准为:整机性能、可靠性、寿命、噪声。
热交换设备:制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备。
冷凝器:冷凝器的作用是将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的热焙排放到高温热源。冷凝器按冷却方式可分为:空气冷却式、水冷式、蒸发冷却式。
蒸发器:作用是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收低温源介质(水或空气)的热量，达到制冷的目的。蒸发器可分为冷却空气的蒸发器和却液体(比如水等)的蒸发器。
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运行工况水源热泵中央空调机组在制冷时,井水为机组的排热源,制冷剂在蒸发器内吸热蒸发,制取7 ℃的冷水,送入房间使用,制冷剂再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽,进入冷凝器,由井水带走热量并排至井中,见图27所示，
图27 制冷工况
3.6.2 制热系统
蒸气压缩式热泵同蒸气压缩式制冷一样，其基本型的流程如图19所示。一 台最简单的蒸气压缩式热泵是由压缩机、散热盘管（冷凝器）、节流阀、吸热盘 管（蒸发器）组成。如图28所示，
图28 蒸气式压缩式制热示意图
水源热泵中央空调机组在制热时,井水为机组的吸热源,制冷剂在蒸发器内吸取井水的热量蒸发,井水回灌井内。制冷剂再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽,进入冷凝器。加热循环水,制取45 ℃到50 ℃(最高可达65 ℃) 的热水,送入房间使用,见图29所示，
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