基于12864液晶模塊作顯示的多功能鍋爐控制器設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)在，很多住宅小區(qū)和單位使用的取暖鍋爐大多采用燃油、燃?xì)夂碗娂訜徨仩t為主。為了最大限度地節(jié)省能源，大家采取了許多措施。本文向大家推薦一種多功能鍋爐定時(shí)控制器，它采用單片機(jī)控制，能夠顯示時(shí)間、溫度、開機(jī)、關(guān)機(jī)、故障，設(shè)有定時(shí)和溫度控制的多級(jí)設(shè)置系統(tǒng)，并有故障查詢功能?？筛鶕?jù)人們的起居習(xí)慣來(lái)設(shè)定運(yùn)行和停止的時(shí)間間隔和次數(shù)。本系統(tǒng)可控制多種取暖電加熱鍋爐、燃?xì)馊紵龣C(jī)組、燃油燃燒機(jī)組、壓力燃?xì)忮仩t機(jī)組等機(jī)器，從而可以節(jié)約能源消耗，屬環(huán)保產(chǎn)品。

　　本電路設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)的液晶菜單顯示的典型應(yīng)用，運(yùn)行界面如上圖所示。它包含了12864LCD顯示接口，鍵盤組成的人機(jī)交互接口，單總線接口的溫度傳感器芯片，和輸出負(fù)載接口電路。本電路新穎、實(shí)用，深刻剖析了12864LCD液晶顯示接口的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，是單片機(jī)愛好者學(xué)習(xí)液晶顯示屏很好的參考資料。

　　多功能鍋爐定時(shí)控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如上圖所示。主要包括中央處理器CPU模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤輸入模塊、復(fù)位電路模塊、水位與壓力檢測(cè)模塊、溫度信號(hào)輸入模塊、指示燈和報(bào)警模塊、驅(qū)動(dòng)輸出液晶模塊、LCD顯示電路模塊。利用漢字液晶顯示器顯示狀態(tài)的相關(guān)信息，并通過鍵盤方便地輸入時(shí)間、溫度、開機(jī)、關(guān)機(jī)、定時(shí)等數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。

　　電路設(shè)計(jì)

　　如上圖電路原理所示，本電路采用8位單片機(jī)STC89C58RD+作為主控制芯片，用于數(shù)據(jù)處理、初值設(shè)定、顯示控制等，單片機(jī)PO口用于液晶顯示器顯示相關(guān)信息的傳遞，P2.3～P2.7口用于控制信號(hào)（2個(gè)）、使能、讀寫、片選信號(hào)，Pl.0、Pl.l、P1.2口用于鍵盤輸入設(shè)置，P1.4、P1.5口用于水位高低輸入檢測(cè)，P1.6、P1.7口用于壓力高低檢測(cè)輸入，P3.0口主要用于非定時(shí)運(yùn)行綠色指示燈顯示，P3.1口主要用于故障紅色指示燈顯示，P3.4口主要用于運(yùn)行定時(shí)黃色指示燈顯示，P3.2口主要用于報(bào)警，P3.3口主要用于控制輸出（控制電加熱鍋爐、燃?xì)馊紵龣C(jī)組、燃油燃燒機(jī)組和壓力鍋爐等設(shè)備），P2.0口主要用于補(bǔ)水信號(hào)輸出。因此單片機(jī)系統(tǒng)資源得到充分利用。

　　1．鍵盤電路

　　多功能鍋爐定時(shí)控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有屏顯翻頁(yè)鍵P1.0、設(shè)置移位鍵P1.1、增加鍵P1.2，僅3個(gè)按鍵節(jié)約了單片機(jī)接口資源。

　　2．顯示電路

　　多功能鍋爐定時(shí)控制器需要顯示的信息較多，采用液晶12864點(diǎn)陣顯示器，可以實(shí)現(xiàn)4行8個(gè)漢字(16×16)或16個(gè)字符(16×8)的數(shù)據(jù)顯示，滿足多數(shù)據(jù)顯示要求。第1屏即默認(rèn)主屏顯示當(dāng)前時(shí)間的年、月、日、時(shí)、分、秒，當(dāng)前溫度顯示、定時(shí)、開機(jī)、關(guān)機(jī)、故障的主屏顯示；第2屏顯示運(yùn)行故障的具體情況，如溫度過高、溫度過低、壓力過高、壓力過低、水位過高、水位過低；第3屏顯示通用參數(shù)，如可設(shè)定時(shí)間的年、月、日、小時(shí)、分鐘，及非定時(shí)狀態(tài)下的溫度，可以進(jìn)行按鍵設(shè)置確認(rèn)；第4、5屏顯示定時(shí)時(shí)段時(shí)間設(shè)置，如第1次開關(guān)機(jī)時(shí)段0:00～1：30，第2次開關(guān)機(jī)時(shí)段4：00～6：00……第7次開關(guān)機(jī)時(shí)段23：00～23：45；第6、7屏顯示定時(shí)時(shí)段溫度設(shè)置，如第1次開關(guān)機(jī)時(shí)段60℃～30℃，第2次開關(guān)機(jī)時(shí)段55℃～30℃……第7次開關(guān)機(jī)時(shí)段53℃～35℃。液晶屏顯的示意圖見圖1。本文只設(shè)定了7個(gè)時(shí)段，定時(shí)時(shí)段可設(shè)置更多個(gè)時(shí)段，以滿足不同要求。

　　3．時(shí)間發(fā)生電路

　　由于多功能鍋爐定時(shí)控制器對(duì)時(shí)間要求精確程度不高，我們利用單片機(jī)的定時(shí)器l作為50ms時(shí)間發(fā)生器作為基準(zhǔn)，20次累加秒進(jìn)1計(jì)數(shù)方式產(chǎn)生時(shí)間的年、月、日、時(shí)、分、秒。

　　4．存儲(chǔ)電路

　　本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC89C58RD+，其內(nèi)部32KB的FLASH大容量程序存儲(chǔ)器和內(nèi)部1K B的SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，完全能夠滿足本系統(tǒng)電路程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。系統(tǒng)運(yùn)行速度快，并且簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)、縮小了印制電路板的體積，降低了產(chǎn)品成本。單片機(jī)STC89C58RD+是深圳宏晶科技公司代理的STC系列大容量單片機(jī)產(chǎn)品，其指令和引腳與51系列完全兼容，它應(yīng)用ISP在線編程，實(shí)現(xiàn)串行接口下載程序數(shù)據(jù)，STC產(chǎn)品具有超強(qiáng)的抗干擾能力，特別適合于工業(yè)控制類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

　　5．水位、壓力與溫度信號(hào)輸入檢測(cè)電路

　　主控單片機(jī)STC89C58RD+的P1.4～P1.7、P3.5接口連接水位、壓力與溫度開關(guān)電路，在這里可以靈活應(yīng)用短路片與斷路片的不同組合連接，實(shí)現(xiàn)外接水位控制器、壓力控制器和溫度控制器的不同連接觸點(diǎn)的應(yīng)用，這是本系統(tǒng)多功能設(shè)計(jì)的目的所在。本文為簡(jiǎn)化系統(tǒng)引用了流行的DS18820單總線數(shù)字溫度計(jì)傳感器，DS18820系列芯片是由美國(guó)DALLAS公司推出的一種單片集成溫度傳感器。它具有體積小，接口簡(jiǎn)單和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。采用單總線接口的數(shù)字溫度計(jì)，測(cè)試溫度范圍為-55℃～+125℃，精度可達(dá)0.0675℃，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ms。

　　6．指示與控制輸出

　　單片機(jī)的P3.0～P3.3、P2.0接口連接指示燈和負(fù)載即鍋爐控制繼電器、補(bǔ)水泵控制繼電器，與水位、壓力與溫度信號(hào)輸入檢測(cè)電路組成閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。啟動(dòng)和停止時(shí)還會(huì)有輕輕的蜂鳴聲，故障時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)聲響。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　多功能鍋爐定時(shí)控制器電路的主流程圖見上圖，定時(shí)中斷處理流程圖見下圖。

　　程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。并采用了軟件抗干擾技術(shù)，其軟件的可靠性好，可維護(hù)性強(qiáng)，其程序模塊有：

　　1．主程序

　　初始化設(shè)置和循環(huán)掃描顯示上電、設(shè)置狀態(tài)和采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示。

　　2．定時(shí)中斷處理程序

　　定時(shí)中斷處理完成菜單程序設(shè)置、采樣數(shù)據(jù)處理、定時(shí)時(shí)間處理、到點(diǎn)工作程序控制輸出。

　　本文介紹的多功能鍋爐定時(shí)控制器已被多家鍋爐制造公司引用，實(shí)踐證明它穩(wěn)定可靠、抗干擾性強(qiáng)，體積小，成本低廉，適于產(chǎn)品化及批量化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。