甄文煥 孔德尉* 沈陽工學(xué)院 王雪 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司

1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次設(shè)計的鍋爐溫度控制系統(tǒng)主控部分由單片機來進行完成。通過使用按鍵電路來進行對溫度報警值的設(shè)定，并使用傳感器來對鍋爐的水溫進行實時的采集和處理，用實時的數(shù)據(jù)與報警值進行比較，若實時的溫度值大于預(yù)置的溫度上限值時蜂鳴器就會報警，并使得電鍋爐停止加熱。若實時的溫度少于預(yù)置的溫度下限值時，電鍋爐則重新啟動進行加熱處理。以此重復(fù)來對電鍋爐內(nèi)部的溫度進行智能控制。

同時為結(jié)合實際需要，家用的電鍋爐有的時候也會被用來給家庭作為供暖設(shè)備使用。如果鍋爐內(nèi)的壓力過大則可能會給鍋爐帶來爆炸的危險，所以選用壓力傳感器也是對于安全的重要考量，而且壓力過低時鍋爐也無法正常的運行。系統(tǒng)整體框圖，如圖1.1所示。

圖1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

2 硬件模塊選擇

2.1 控制核心選擇

本設(shè)計采用的是價格比較合適性能又可以滿足設(shè)計要求的STC89C52RC作為主控芯片，該芯片性能穩(wěn)定、抗干擾能力強；其內(nèi)部配置了系統(tǒng)可編程的8K的 Flash存儲器。在很多的工業(yè)控制現(xiàn)場和嵌入式系統(tǒng)中都可以非常有效的擔(dān)任控制任務(wù)。

2.2 測溫模塊選擇

本設(shè)計采用方案二的DS18B20測量溫度，并采用了探頭式的DS18B20傳感器，可以浸沒水中，準(zhǔn)確的采集到鍋爐中的水溫。與單片機的一個I/O口相連進行數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

2.3 水位測量模塊選擇

本設(shè)計使用了超聲波測距的HC-SR04模塊來進行對水位的測量，這種超聲波測距模塊本身就帶有非接觸式的距離感測功能，一般可測的距離為兩厘米到四百厘米，這種模塊的測量精度很高，一般的可以精確到三毫米，這種超聲波測距模塊一般都會包含有超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路這幾個部分。

2.4 氣壓檢測模塊選擇

本設(shè)計需要對電熱鍋爐內(nèi)部的氣壓進行實時的監(jiān)測，在鍋爐氣壓超過限定值是予以報警提醒，并停止加熱，所以此選用了BMP180作為本設(shè)計的氣壓傳感器。

BMP180由一個壓阻傳感器，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并與E2PROM和一個串行I 2 C接口的控制單元。該BMP180提供的壓力和溫度補償?shù)闹?E2PROM中已存儲的個人校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的176位。這是用于補償偏移量，溫度依賴性和傳感器的其他參數(shù)。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 顯示電路設(shè)計

LCD1602液晶顯示模塊。是一種點陣型式的液晶顯示模塊，用于顯示英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、基本符號等組成結(jié)構(gòu)是若干個點陣字符位，任意一個點陣中的字符位都能夠顯示字符，任意兩個點陣字符位之間的距離都是一個點距，任意上下行中間也存在間隔，間隔的作用是使字符之間和行之間分離 。

單片機的P1.5～P1.7口分別連接LCD1602的控制引腳RS、RW、E，以達到對LCD1602的控制。P2口用于顯示輸出，連接LCD1602的DA0～DA7。

3.2 鍵盤電路設(shè)計

本設(shè)計中按鍵模塊的主要作用是設(shè)定水溫控制范圍和水位控制范圍還有氣壓上限值。按鍵分為三個，分別是距離值的上下限值增加鍵、減少鍵和選擇鍵。三個按鍵的電路設(shè)計方案為：一端分別接單片機的三個I/O引腳，另一端分別接地。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到特定I/O口電平為低電平時，則斷定按鍵按下。三個按鍵：KEY1接單片機P1.0口為確認(rèn)鍵，KEY2接單片機P1.1口為增加鍵，KEY3接單片機P1.3口為減少鍵。

3.3 報警電路設(shè)計

本設(shè)計報警電路采用聲光報警，即在蜂鳴器電路上并聯(lián)一個LED燈即可，實現(xiàn)聲音報警的同時，進行視覺報警，提高報警效果，單片機的P1.3口為聲光報警電路的控制口，當(dāng)?shù)碗娖綍r，就可以啟動聲光報警電路。

4 結(jié)論

本課題的研究工作已經(jīng)基本達到預(yù)期的要求。系統(tǒng)采用了STC89C52RC單片機為控制核心，通過溫度報警值的設(shè)定，使用傳感器來對鍋爐的水溫進行實時的采集和處理，用實時的數(shù)據(jù)與報警值進行比較，合理的引入了溫度作為補償，使測量的水位值更加的精確；系統(tǒng)采用液晶LCD1602來顯示溫度和液位高度，顯示清晰易懂。

[1]陳海宴.51單片機原理及應(yīng)用——基于KeilC與Proteus[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010.

[2]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.