|
隨著生活水平的提高，人們對家居需求由面積需求變為舒適需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統選取得當，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統運行費用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據室溫和溫度設定直接控制鍋爐運行，各房間不同回路由工作人員憑經驗手動調節分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達到調節各房間的室溫的效果。使用這種控制方法，即使是有經驗的工作人員，也難以調節得十分準確，何況各家庭成員由于年齡不同，所需舒適溫度不同，需要經常對室溫進行調節。針對以上問題，利用SST89E564RC單片機及新型測溫器件設計了多點溫控采暖控制系統，根據室內各點溫度設定實時控制采暖系統，從而提高居室的舒適性以及采暖的經濟性。 1 系統設計目標 系統總體設計思想是以SST89E564RC單片機為控制核心，整個系統硬件部分包括溫度檢測部分、控制執行部分、顯示及鍵盤系統及最小系統基本電路。系統利用單片機獲得溫度傳感器數據并與系統設計值進行比較，根據比較結果分別控制執行系統。溫度控制系統控制框圖如圖1所示。 2 系統硬件設計 根據系統所需完成的功能，設計系統硬件結構如圖2所示。 2．1 控制核心 系統采用SST89E564RC單片機作為控制核心，進行溫度采集、信息顯示及執行機構的控制。SST89E564RC是美國SST公司推出的高可靠、小扇區結構的FLASH單片機，內部嵌入72 KB的Super-Flash，1 KB的RAM，通過對其RAM做進一步擴展，可滿足嵌入系統操作系統的運行條件。 2．2 溫度傳感器 溫度傳感器采用Dallas半導體公司的數字化溫度傳感器DSl8820。該傳感器支持“一線總線”接口，可方便地進行多點溫度測量，還可以程序設定9～12位的分辨率，最高精度為±0．062 5℃，分辨率設定及用戶設定的報警溫度存儲在E2PROM中，掉電后依然保存。該產品支持3～5．5 V的電壓范圍，因其體積小使系統設計更靈活、方便。DSl8820的管腳排列如圖3所示，其中DQ為數字信號輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。 DSl8820內部結構主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。 光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DSl8820的地址序列碼。光刻ROM的作用是使每一個DSl8820都各不相同，這樣就可以實現1根總線上掛接多個DSl8820的目的。 DSl8820溫度傳感器的內部存儲器包括9 B高速暫存RAM和1 B非易失性的可電擦除的E2PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發器TH，TL和結構寄存器，該字節第7位(TM)為0，低5位一直都是1，第6，5位(R1，R0)用來設置分辨率，如表1所示。 根據DSl8820的通信協議，主機控制DSl8820完成溫度轉換必須經過3個步驟：每一次讀寫之前都要對其進行復位，復位成功后發送1條ROM指令，最后發送RAM指令，這樣才能對DSl8820進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500μs，然后釋放，DSl8820收到信號后等待16～60μs左右，后發出60～240μs的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。由于DSl8820采用的是單線進行控制與讀取數據，因此對操作的時序要求非常嚴格，否則由于時序不匹配，將無法完成對器件的正確操作。 2．3 控制執行那分 (1)壁掛爐燃燒系統控制。控制電路采用了脈沖繼電器器件作為整個系統的總控部分，當所有居室溫度均達到設定值時，停止壁掛爐的工作。該繼電器的特點是：當線圈收到一個脈沖信號后，線圈通電，電磁鐵吸合，帶動觸頭閉合接通需要控制的電路，當下一個信號到來后，電磁鐵吸合，觸頭斷開，切斷被控制的電源，因此其具有自鎖和信號遙控功能。由于磁鐵的作用，控制脈沖消失后滑片位置不發生變化，保持穩定狀態，所以該器件具有功耗小、具有記憶功能。 (2)居室溫度控制。各居室溫度控制在燃燒控制系統工作前提下，根據各居室溫度測量返回值，采用上海歐凱電磁閥制造有限公司生產的OK6515自保持脈沖電磁閥控制各回路的通斷。脈沖電磁閥采用脈沖和永磁技術，只需通過控制器切換脈沖的電極觸點來改變電磁閥的開關狀態，當控制器發出電脈沖時，驅動閥芯克服永磁力產生上下移，使閥瓣到位后在永磁作用下處于自保持狀態。 2．4 圖形液晶顯示模塊 為了能夠提供形象直觀的用戶顯示界面，系統采用圖形液晶顯示模塊LCDl2864，其具有8位標準數據總線、6條控制線及電源線，可與CPU直接接口，顯示各種字符及圖形。考慮到系統中漢字的使用量少，因此選用不帶漢字庫的LCD。對于使用的漢字分別提取其字模并以二進制形式保存于內部FLASHROM中。 3 系統軟件設計 系統軟件設計主要依據系統程序流程以及DSl8820的時序要求進行代碼編寫。為了降低開發難度，提高開發效率，系統開發中引入了μC／OS一Ⅱ嵌入式操作系統并移植了LCD顯示驅動。另一方面，為了確保對DSl8820操作時序的精確性，對DSl8820進行初始化和讀寫代碼仍采用匯編語言。 3．1 系統數據結構 系統所需數據結構包括各測溫元件的序列號表，漢字字模存儲、系統運行時間表存儲、各溫控點的設定值及測量值、系統時間的存放及一些臨時數據存儲。 為了區別多個溫度傳感器，在系統初始化時讀入傳感器中的64位序列號，并將其存入程序存儲空間，以便程序運行期間進行比對，共需64 B。漢字字模采用16×16字庫進行提取，其中每個漢字需32 B，約15個字，為了方便程序功能的升級改進，在程序存儲空間中按20個字進行空間分配，需要存儲空間640 B。系統運行時間表的設計以小時為設置單位，需要保存24個值；為了減少時間比較過程中的數據計算量以及方便編程，對每個值采用一個字節存儲，這里共需24 B存儲空間，這里仍然使用程序存儲空間進行存儲，以便在系統掉電時設定值不會丟失。 3．2 系統程序設計 系統程序設計主要使用KeilC5l進行編寫，但由于對DSl8820器件的讀寫時序要求比較嚴格，故采用匯編代碼，其中溫度讀取子程序主要代碼如下： 4 結 語 微型計算機在智能化電器發展中起著至關重要的作用，而單片機經濟實用、開發簡便，因而在工業控制、家電智能化等領域占據了廣泛的市場。這里針對目前溫度控制器現狀設計了一種新方案，利用單片機及新型測溫器件設計了一種多點溫控采暖控制系統，該系統能夠同時測量多點溫度，并根據溫度設定實時控制各回路通斷及壁掛爐的燃燒與停止，從而進一步提高居室的舒適性以及采暖系統的經濟性。 |
