家用壁掛爐溫度控制系統的設計

郇新++吳文兵++李晨陽

摘要：本文介紹一種基于單片機控制的數字式壁掛爐溫度控制系統，該系統采用低功率單片機作為控制核心，溫度傳感器采用單數據總線高精度數字傳感器DS18B20；增加了鍵盤電路，能夠通過鍵盤對控制溫度進行調整；壁掛爐的加熱控制采用無觸點可控硅進行控制，當溫度傳感器檢測到溫度后與設定進行比對，控制與壁掛爐加熱電路對應可控硅的開關，進一步增強了系統的安全性和可靠性。

關鍵詞：溫度控制器 單片機 傳感器

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

家用壁掛爐室內溫度控制器是現代家庭中常用溫控器，使用該產品可以讓室內的溫度值按照使用者的意愿進行修改，以使使用者感到身心舒適，該技術的研究具有一定的實際使用意義。該設計實用性強，不僅能鞏固所學的相關專業知識，而且成本相對于現有產品較低。該設計用成本較低的DS18B20溫度傳感器讀取溫度值、使用傳統的51系列單片機對實際生活中的壁掛爐的水溫的控制以達到使用者的需求。該設計電路比較簡單、性價比較高、水溫控制靈活、實用性強；依此設計的溫控器能很靈活地控制市面上不同的燃氣壁掛爐，具有良好的市場應用前景。

1 控制器的設計要求

該設計使用液晶顯示器顯示使用者設定溫度值的和硬件實際測量得出的水溫；在現有產品中的壁掛爐并自己不能很好地調節水的溫度，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。這次設計的家用壁掛爐室內溫度控制器就是準備解決這個問題的主要配件，首先DS18B20溫度傳感器檢測當前室內的溫度并送到單片機中與預先設定的溫度進行對比，經過單片的處理后，如果當前室內溫度值小于使用者預設溫度，單片機發出信號，啟動控制機構讓火花塞點火火，加熱壁掛爐中的水，直至室內溫度大于或等于預設溫度。

2 設計的思路和方法

設計的家用壁掛爐室內溫度控制器是以AT89C52單片機為核心具有調節溫度、液晶顯示功能、能調節出想要的水溫，并且能滿足用戶的需求。首先利用單片機的接口技術實現壁掛爐對室內各種溫度參數的采集，然后單片機根據采集到的數據加以比較以此來驅動壁掛爐進行工作調溫，最終實現對室內溫度的控制和調節。硬件方面包括對溫度的測量，電路設計及加熱器的通斷設計，信號處理判斷，各個控制部件的選擇及溫度設置設計等。軟件方面，根據系統的硬件配置和功能來編制相對應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。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，通過檢測房間內溫度和設定溫度進行比較，如果實際溫度小于設定溫度，單片機發出電信號，通過輸出電路控制相應的繼電器進行開關動作，輸出控制壁掛爐制熱系統的啟停。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，本設計用單片機AT59C52和溫度傳感DS18B20為主要核心部件設計家用壁掛爐室內溫度控制器。

以AT89C52單片機為核心的溫控器，讀取溫度靠新型單總線接口方式的DS18B20數字溫度傳感器來實現，雙向可控硅驅動電路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組成晶閘管觸發電路，隔離了強電和弱電實現了弱電對強電的控制。當AT89C52單片機的P0.5口輸出為低電平時，集成可控硅驅動器件MOC3041內部導通，T1的G端出現同步觸發脈沖，控制可控硅導通并且接通升壓點火電路的工作電源。交流220V電壓經T進行升壓、VD2～VD5進行整流后，通過R2對C6充電。當C6兩端電壓達到放電管的擊穿電壓時，放電管放電擊穿，C6上所儲存的電能經放電管和電感線圈L加至火花塞上，通過火花塞產生放電火花，將天燃氣點燃。同時通電延時型繼電器的KT線圈得電，KT延時斷開觸點開始延時，30s后，KT觸點斷開，將升壓點火電路的工作電源切斷。

4 單片機主程序的設計

主程序首先對DS18B20進行復位與檢測，如果DS18B20存在，則往下執行，否則返回。往下則依次執行DS18B20溫度轉換命令，DS18B20讀取溫 度命令，單片機讀溫度命令，對溫度進行整合與比較，如果大于或等于則轉入加熱程序對水進行加熱。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。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。將兩次讀取結果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。

5 結語

通過測試本系統能夠準確控制壁掛爐使室內溫度溫度到恒定，采用數字化控制精度達到±1°，遠高于現在市面上有很多壁掛爐的溫度控制系統。輸出電路方面采用可控硅作為控制期間，實現了弱電對強電的無觸電控制，增加了控制電路的安全性和使用壽命。

參考文獻

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