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電路詳解:節(jié)能型供熱溫度控制器的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2015-03-20 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】大型公共建筑的供熱系統(tǒng)成為節(jié)能發(fā)展道路上的一個(gè)阻礙,為實(shí)現(xiàn)節(jié)能供熱溫度控制,文中采用單片機(jī)與CAN總線結(jié)合的方案,給出了供熱溫度控制器的總體設(shè)計(jì)方案,從硬件部分和軟件部分分別進(jìn)行了闡述。

文中采用了基于89C51單片機(jī)和CAN總線的設(shè)計(jì)方法,給出了供熱溫度控制器的總體設(shè)計(jì)方案,以及主要電路原理圖的引腳連接,并根據(jù)功能要求和實(shí)際電路設(shè)計(jì)了系統(tǒng)軟件,給出了主要程序的流程圖。最終對(duì)單片杌進(jìn)行了軟硬件聯(lián)調(diào),實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)功能。

溫度控制的工作原理

在溫度測(cè)控系統(tǒng)中,穩(wěn)壓器完成對(duì)單片機(jī)的供電,數(shù)碼管完成溫度的顯示。系統(tǒng)的被測(cè)參數(shù)是溫度,被測(cè)溫度首先由傳感器測(cè)量后得到mV信號(hào),再經(jīng)放大器放大后變?yōu)?~5 V電壓信號(hào),送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后,將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)供給單片機(jī),在單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一方面,與所設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較產(chǎn)生偏差信號(hào),單片機(jī)根據(jù)預(yù)定的PID算法計(jì)算出相應(yīng)的控制量,用控制量控制電氣閥的導(dǎo)通和關(guān)斷,實(shí)現(xiàn)溫度控制;另一方面,將實(shí)時(shí)測(cè)量得到的溫度送至數(shù)碼管顯示,同時(shí)用戶(hù)也可通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)定理想溫度。

單片機(jī)溫度采集電路

溫控系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)和測(cè)溫傳感器。單片機(jī)最小系統(tǒng)中,復(fù)位電路采用12 MHz晶振,復(fù)位電路由復(fù)位按鈕控制,同時(shí)提供單片機(jī)AT89C51、CAN控制器SJA1000和顯示接口器件PS7219的復(fù)位信號(hào)。單片機(jī)溫度采集電路如圖1所示,從RST引出線,分別與各芯片的復(fù)位信號(hào)線相連采用上電復(fù)位模式。

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數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換中,DAC0832采用單緩沖工作方式。DAC0832的兩級(jí)寄存器的寫(xiě)信號(hào)WR1和WR2均由單片機(jī)的WR引腳控制。當(dāng)單片機(jī)的地址線選擇DAC0832后,只要輸出WR控制信號(hào),便可同時(shí)完成數(shù)字陽(yáng)的輸入鎖存和D/A轉(zhuǎn)換輸出。由于DAC0832是電流輸出型,所以為了得到電壓信號(hào),需在DAC0832的輸出端接入運(yùn)算放大器。接入一級(jí)運(yùn)算放大器可得到負(fù)的電壓信號(hào),接入二級(jí)運(yùn)算放大器,得到正的電壓信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

節(jié)能型供熱溫度控制器的設(shè)計(jì)
圖2
 
CAN通信模塊電路

SJA1000作為CAN的控制部分,在與單片機(jī)連接時(shí),其數(shù)據(jù)線AD0~AD7與單片機(jī)的輸入輸出管腳P0口連接,片選信號(hào)CS接地,低電壓允許訪問(wèn),RST、1NT、WR、WD、ALE管腳分別與單片機(jī)的相應(yīng)管腳連接,控制器的收發(fā)端RX0、TX0分別接收發(fā)器CTM1050的收發(fā)端RXD、TXD引腳相連。系統(tǒng)通信模塊電路如圖3所示。

節(jié)能型供熱溫度控制器的設(shè)計(jì)
圖3
 
電源電路及溫度顯示、按鍵電路

當(dāng)穩(wěn)壓器LM7805對(duì)單片機(jī)進(jìn)行供電時(shí),220 V交流市電通過(guò)電源變壓器變換為交流低壓,再經(jīng)橋式整流電路和濾波電容C1的整流和濾波,在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不穩(wěn)定的直流電壓。此直流電壓經(jīng)LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。

單片機(jī)AT89C51的P1.6作串行數(shù)據(jù)輸出,連接到PS7219的DIN腳,P1.7和P1.5通過(guò)程序分別模擬PS7219的時(shí)鐘脈沖CLK及數(shù)據(jù)加載LOAD信號(hào)。PS7219的SA~SG,SDP端連接到各LED數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的a~f及dp端,DIG1~DIG3分別接3位LED數(shù)碼管的共陰極,從而實(shí)現(xiàn)位選。PS7219應(yīng)緊靠LED顯示器放置,且連線盡可能短,兩個(gè)GND引腳均必須連接到地線上。系統(tǒng)只設(shè)4個(gè)按鍵,分別是功能鍵、增加鍵、減小鍵和確定鍵。在按鍵的線路連接中,每個(gè)按鍵并聯(lián)一個(gè)0.1μF電容,目的是實(shí)現(xiàn)消抖。

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