家用壁掛爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

郇新++吳文兵++李晨陽

摘要：本文介紹一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字式壁掛爐溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用低功率單片機(jī)作為控制核心，溫度傳感器采用單數(shù)據(jù)總線高精度數(shù)字傳感器DS18B20；增加了鍵盤電路，能夠通過鍵盤對控制溫度進(jìn)行調(diào)整；壁掛爐的加熱控制采用無觸點(diǎn)可控硅進(jìn)行控制，當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度后與設(shè)定進(jìn)行比對，控制與壁掛爐加熱電路對應(yīng)可控硅的開關(guān)，進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：溫度控制器 單片機(jī) 傳感器

中圖分類號：TP272 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0006-01

家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器是現(xiàn)代家庭中常用溫控器，使用該產(chǎn)品可以讓室內(nèi)的溫度值按照使用者的意愿進(jìn)行修改，以使使用者感到身心舒適，該技術(shù)的研究具有一定的實(shí)際使用意義。該設(shè)計實(shí)用性強(qiáng)，不僅能鞏固所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識，而且成本相對于現(xiàn)有產(chǎn)品較低。該設(shè)計用成本較低的DS18B20溫度傳感器讀取溫度值、使用傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)對實(shí)際生活中的壁掛爐的水溫的控制以達(dá)到使用者的需求。該設(shè)計電路比較簡單、性價比較高、水溫控制靈活、實(shí)用性強(qiáng)；依此設(shè)計的溫控器能很靈活地控制市面上不同的燃?xì)獗趻鞝t，具有良好的市場應(yīng)用前景。

1 控制器的設(shè)計要求

該設(shè)計使用液晶顯示器顯示使用者設(shè)定溫度值的和硬件實(shí)際測量得出的水溫；在現(xiàn)有產(chǎn)品中的壁掛爐并自己不能很好地調(diào)節(jié)水的溫度，能夠控制的水的溫度在35°～85°左右，這個溫度范圍雖然較大，但是并不能滿足人們實(shí)際生活要求，必須要另外加以其他的控制器來輔助控制水溫。這次設(shè)計的家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器就是準(zhǔn)備解決這個問題的主要配件，首先DS18B20溫度傳感器檢測當(dāng)前室內(nèi)的溫度并送到單片機(jī)中與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行對比，經(jīng)過單片的處理后，如果當(dāng)前室內(nèi)溫度值小于使用者預(yù)設(shè)溫度，單片機(jī)發(fā)出信號，啟動控制機(jī)構(gòu)讓火花塞點(diǎn)火火，加熱壁掛爐中的水，直至室內(nèi)溫度大于或等于預(yù)設(shè)溫度。

2 設(shè)計的思路和方法

設(shè)計的家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器是以AT89C52單片機(jī)為核心具有調(diào)節(jié)溫度、液晶顯示功能、能調(diào)節(jié)出想要的水溫，并且能滿足用戶的需求。首先利用單片機(jī)的接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)壁掛爐對室內(nèi)各種溫度參數(shù)的采集，然后單片機(jī)根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)加以比較以此來驅(qū)動壁掛爐進(jìn)行工作調(diào)溫，最終實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度的控制和調(diào)節(jié)。硬件方面包括對溫度的測量，電路設(shè)計及加熱器的通斷設(shè)計，信號處理判斷，各個控制部件的選擇及溫度設(shè)置設(shè)計等。軟件方面，根據(jù)系統(tǒng)的硬件配置和功能來編制相對應(yīng)軟件及溫度測量和校正算法。

3 溫控器工作原理和硬件電路

家用壁掛爐溫度控制器用于控制壁掛爐制熱系統(tǒng)。其工作原理是溫控器上的溫度傳感器把測得溫度以電信號傳到單片機(jī)，通過檢測房間內(nèi)溫度和設(shè)定溫度進(jìn)行比較，如果實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度，單片機(jī)發(fā)出電信號，通過輸出電路控制相應(yīng)的繼電器進(jìn)行開關(guān)動作，輸出控制壁掛爐制熱系統(tǒng)的啟停。目前市面上的溫控器很多，最常見的有三種：一種為手動機(jī)械膜盒式的、第二種液晶可編程型的，第三種就是無線型溫控器，本設(shè)計用單片機(jī)AT59C52和溫度傳感DS18B20為主要核心部件設(shè)計家用壁掛爐室內(nèi)溫度控制器。

以AT89C52單片機(jī)為核心的溫控器，讀取溫度靠新型單總線接口方式的DS18B20數(shù)字溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)，雙向可控硅驅(qū)動電路MOC3041和雙向可控硅TLC336A組成輸出控制通道，還有鍵盤和顯示電路，其工作原理框圖如圖1所示：

加熱絲輸出電路采用可控硅MOC3041組成晶閘管觸發(fā)電路，隔離了強(qiáng)電和弱電實(shí)現(xiàn)了弱電對強(qiáng)電的控制。當(dāng)AT89C52單片機(jī)的P0.5口輸出為低電平時，集成可控硅驅(qū)動器件MOC3041內(nèi)部導(dǎo)通，T1的G端出現(xiàn)同步觸發(fā)脈沖，控制可控硅導(dǎo)通并且接通升壓點(diǎn)火電路的工作電源。交流220V電壓經(jīng)T進(jìn)行升壓、VD2～VD5進(jìn)行整流后，通過R2對C6充電。當(dāng)C6兩端電壓達(dá)到放電管的擊穿電壓時，放電管放電擊穿，C6上所儲存的電能經(jīng)放電管和電感線圈L加至火花塞上，通過火花塞產(chǎn)生放電火花，將天燃?xì)恻c(diǎn)燃。同時通電延時型繼電器的KT線圈得電，KT延時斷開觸點(diǎn)開始延時，30s后，KT觸點(diǎn)斷開，將升壓點(diǎn)火電路的工作電源切斷。

4 單片機(jī)主程序的設(shè)計

主程序首先對DS18B20進(jìn)行復(fù)位與檢測，如果DS18B20存在，則往下執(zhí)行，否則返回。往下則依次執(zhí)行DS18B20溫度轉(zhuǎn)換命令，DS18B20讀取溫 度命令，單片機(jī)讀溫度命令，對溫度進(jìn)行整合與比較，如果大于或等于則轉(zhuǎn)入加熱程序?qū)λM(jìn)行加熱。鍵盤是4*4的鍵盤，先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。

5 結(jié)語

通過測試本系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確控制壁掛爐使室內(nèi)溫度溫度到恒定，采用數(shù)字化控制精度達(dá)到±1°，遠(yuǎn)高于現(xiàn)在市面上有很多壁掛爐的溫度控制系統(tǒng)。輸出電路方面采用可控硅作為控制期間，實(shí)現(xiàn)了弱電對強(qiáng)電的無觸電控制，增加了控制電路的安全性和使用壽命。

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