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节能型供热温度控制器设计

发布时间:2020-06-30 18:05:10 阅读: 来源:隔膜阀厂家

摘要大型公共建筑高能耗已成为建筑节能发展的瓶颈,为实现节能型的供热温度控制,文中采用了基于89C51单片机和CAN总线的设计方法,给出了供热温度控制器的总体设计方案,以及主要电路原理图的引脚连接,并根据功能要求和实际电路设计了系统软件,给出了主要程序的流程图。最终对单片杌进行了软硬件联调,实现了相应功能。关键词供热温度控制器;单片机;CAN总线;电路原理图;系统软件 建设部要求城镇新建公共建筑和居民建筑,凡使用集中供热设施的,均需设计、安装具有分户计量及室温调控功能的供暖系统。节能型供热温度控制器是利用自动控制技术,将节能措施与热计量功能融为一体,从以人为本的角度提出的一种新型节能理念和方法,使集中供暖用户既可通过控制器设定、调整并与配套设备共同完成对室内温度的自动控制和远程控制,又可随时了解室内温度、热消耗量,达到节约能源的目的。1 系统总体结构及方案设计一个完整的大型公建节能型供热温度控制器由两部分组成:温度测控系统和通信模块系统。系统总体结构如图1所示。系统温度测控的硬件包括:单片机、温度传感器、信号放大器、A/D转换器及D/A转换器、稳压器、显示驱动芯片和数码管等。系统通信模块的硬件包括CAN控制器和CAN收发器。

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1.1 温度控制的工作原理在温度测控系统中,稳压器完成对单片机的供电,数码管完成温度的显示。系统的被测参数是温度,被测温度首先由传感器测量后得到mV信号,再经放大器放大后变为0~5 V电压信号,送入A/D转换器转换后,将模拟信号变为数字信号供给单片机,在单片机内进行数据处理。一方面,与所设定的温度值进行比较产生偏差信号,单片机根据预定的PID算法计算出相应的控制量,用控制量控制电气阀的导通和关断,实现温度控制;另一方面,将实时测量得到的温度送至数码管显示,同时用户也可通过键盘来设定理想温度。1.2 CAN通信模块的工作原理当CAN总线上的一个节点发送数据时,其以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点而言,无论数据是否是发给自己的,均对其进行接收。每组报文开头有11位字符作为标识符,其规定了报文的优先级,这种格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置尤为重要。当一个站要向其他站发送数据时,该站的CPU要将发送的数据和自身的标识符传送给本站的CAN控制器,并处于准备状态;当收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN控制器将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,此时网上的其他站点处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断是否接收这些报文。通常每个CAN模块都是南不同的功能单元构成。CAN控制器与物理总线间需要一个接口CAN接收发送器,CAN接收发送器将来自CAN控制器的逻辑电平信号转换为总线上的物理电平。再将总线上的物理电平转换为CAN控制器能接收的逻辑电平信号。CAN接收发送器的上一层是CAN控制器,该控制器执行完整的CAN协议,包括信息缓冲和接收滤波。2 各部分模块设计2.1 主要芯片选择系统单片机采用8位AT89C51,因控制器所需的单片机,无需在语音、图像进行大规模的数据处理,且对速度要求较低,无需高位单片机。温度传感器该产品采用美国Dallas公司生产的DS18B20数字式温度传感器。选用此类温度传感器可省去信号放大部分及A/D转换器,使得该温度控制器结构变得简单、清晰。稳压器采用三端LM7805供给单片机电源。LM7805为正稳压电路,TO-220封装,可提供多种固定的输出电压,应用范围广。D/A转换器选择DAC0832。其是8分辨率的D/A转换集成芯片与微处理器完全兼容。显示芯片采用PS7219,是一种新型的串行接口的8位数字静态显示芯片,可与任何单片机方便接口,并可同时驱动8位LED。2.2 单片机温度采集电路温控系统包括单片机最小系统和测温传感器。单片机最小系统中,复位电路采用12 MHz晶振,复位电路由复位按钮控制,同时提供单片机AT89C51、CAN控制器SJA1000和显示接口器件PS7219的复位信号。单片机温度采集电路如图2所示,从RST引出线,分别与各芯片的复位信号线相连采用上电复位模式。

2.3 数模转换电路对输出信号进行数模转换中,DAC0832采用单缓冲工作方式。DAC0832的两级寄存器的写信号WR1和WR2均由单片机的WR引脚控制。当单片机的地址线选择DAC0832后,只要输出WR控制信号,便可同时完成数字阳的输入锁存和D/A转换输出。由于DAC0832是电流输出型,所以为了得到电压信号,需在DAC0832的输出端接入运算放大器。接入一级运算放大器可得到负的电压信号,接入二级运算放大器,得到正的电压信号。数模转换电路如图3所示。

2.4 CAN通信模块电路SJA1000作为CAN的控制部分,在与单片机连接时,其数据线AD0~AD7与单片机的输入输出管脚P0口连接,片选信号CS接地,低电压允许访问,RST、1NT、WR、WD、ALE管脚分别与单片机的相应管脚连接,控制器的收发端RX0、TX0分别接收发器CTM1050的收发端RXD、TXD引脚相连。系统通信模块电路如图4所示。

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