家用壁挂炉温度控制系统的设计

郇新++吴文兵++李晨阳

摘要：本文介绍一种基于单片机控制的数字式壁挂炉温度控制系统，该系统采用低功率单片机作为控制核心，温度传感器采用单数据总线高精度数字传感器DS18B20；增加了键盘电路，能够通过键盘对控制温度进行调整；壁挂炉的加热控制采用无触点可控硅进行控制，当温度传感器检测到温度后与设定进行比对，控制与壁挂炉加热电路对应可控硅的开关，进一步增强了系统的安全性和可靠性。

关键词：温度控制器 单片机 传感器

中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0006-01

家用壁挂炉室内温度控制器是现代家庭中常用温控器，使用该产品可以让室内的温度值按照使用者的意愿进行修改，以使使用者感到身心舒适，该技术的研究具有一定的实际使用意义。该设计实用性强，不仅能巩固所学的相关专业知识，而且成本相对于现有产品较低。该设计用成本较低的DS18B20温度传感器读取温度值、使用传统的51系列单片机对实际生活中的壁挂炉的水温的控制以达到使用者的需求。该设计电路比较简单、性价比较高、水温控制灵活、实用性强；依此设计的温控器能很灵活地控制市面上不同的燃气壁挂炉，具有良好的市场应用前景。

1 控制器的设计要求

该设计使用液晶显示器显示使用者设定温度值的和硬件实际测量得出的水温；在现有产品中的壁挂炉并自己不能很好地调节水的温度，能够控制的水的温度在35°～85°左右，这个温度范围虽然较大，但是并不能满足人们实际生活要求，必须要另外加以其他的控制器来辅助控制水温。这次设计的家用壁挂炉室内温度控制器就是准备解决这个问题的主要配件，首先DS18B20温度传感器检测当前室内的温度并送到单片机中与预先设定的温度进行对比，经过单片的处理后，如果当前室内温度值小于使用者预设温度，单片机发出信号，启动控制机构让火花塞点火火，加热壁挂炉中的水，直至室内温度大于或等于预设温度。

2 设计的思路和方法

设计的家用壁挂炉室内温度控制器是以AT89C52单片机为核心具有调节温度、液晶显示功能、能调节出想要的水温，并且能满足用户的需求。首先利用单片机的接口技术实现壁挂炉对室内各种温度参数的采集，然后单片机根据采集到的数据加以比较以此来驱动壁挂炉进行工作调温，最终实现对室内温度的控制和调节。硬件方面包括对温度的测量，电路设计及加热器的通断设计，信号处理判断，各个控制部件的选择及温度设置设计等。软件方面，根据系统的硬件配置和功能来编制相对应软件及温度测量和校正算法。

3 温控器工作原理和硬件电路

家用壁挂炉温度控制器用于控制壁挂炉制热系统。其工作原理是温控器上的温度传感器把测得温度以电信号传到单片机，通过检测房间内温度和设定温度进行比较，如果实际温度小于设定温度，单片机发出电信号，通过输出电路控制相应的继电器进行开关动作，输出控制壁挂炉制热系统的启停。目前市面上的温控器很多，最常见的有三种：一种为手动机械膜盒式的、第二种液晶可编程型的，第三种就是无线型温控器，本设计用单片机AT59C52和温度传感DS18B20为主要核心部件设计家用壁挂炉室内温度控制器。

以AT89C52单片机为核心的温控器，读取温度靠新型单总线接口方式的DS18B20数字温度传感器来实现，双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅TLC336A组成输出控制通道，还有键盘和显示电路，其工作原理框图如图1所示：

加热丝输出电路采用可控硅MOC3041组成晶闸管触发电路，隔离了强电和弱电实现了弱电对强电的控制。当AT89C52单片机的P0.5口输出为低电平时，集成可控硅驱动器件MOC3041内部导通，T1的G端出现同步触发脉冲，控制可控硅导通并且接通升压点火电路的工作电源。交流220V电压经T进行升压、VD2～VD5进行整流后，通过R2对C6充电。当C6两端电压达到放电管的击穿电压时，放电管放电击穿，C6上所储存的电能经放电管和电感线圈L加至火花塞上，通过火花塞产生放电火花，将天燃气点燃。同时通电延时型继电器的KT线圈得电，KT延时断开触点开始延时，30s后，KT触点断开，将升压点火电路的工作电源切断。

4 单片机主程序的设计

主程序首先对DS18B20进行复位与检测，如果DS18B20存在，则往下执行，否则返回。往下则依次执行DS18B20温度转换命令，DS18B20读取温 度命令，单片机读温度命令，对温度进行整合与比较，如果大于或等于则转入加热程序对水进行加热。键盘是4*4的键盘，先从P1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从P1口的低四位读取键盘状态。再从P1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从P1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可以得到当前按键的特征编码。使用上述方法我们得到16个键的特征编码。

5 结语

通过测试本系统能够准确控制壁挂炉使室内温度温度到恒定，采用数字化控制精度达到±1°，远高于现在市面上有很多壁挂炉的温度控制系统。输出电路方面采用可控硅作为控制期间，实现了弱电对强电的无触电控制，增加了控制电路的安全性和使用寿命。

参考文献

[1]吕俊亚.一种基于单片机的温度控制系统设计与实现[J].计算机仿真，2012（7）.

[2]赵鸿图.基于单片机的温度控制系统的设计与实现[J].微计算机信息，2008（9）.

[3]陈妙芳，胡晓东.一种基于单片机的温度控制系统设计与实现[J].机械工程师，2009（1）.