節(jié)能型供熱溫度控制器電路設(shè)計(jì)詳解

 大型公共建筑高能耗已成為建筑節(jié)能發(fā)展的瓶頸，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能型的供熱溫度控制，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。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($3.7500)、CAN控制器SJA1000($2.8080)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2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。

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($1.5750)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3所示。 

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4所示。      

電源電路及溫度顯示、按鍵電路

當(dāng)穩(wěn)壓器LM7805($0.2053)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。