基于单片机的热水锅炉温度控制系统设计 c51 DS18b20 LCD1602

基于单片机的热水锅炉温度控制系统设计

系别：自动化工程系

专业：自动化

班级：

姓名：

指导教师：

2011 年4 月15 日

东北大学秦皇岛分校基于单片机的热水锅炉温度控制系统设计dennis

基于单片机热水锅炉炉温控制系统设计

作者：陈韬

单位：东北大学秦皇岛分校自动化工程系秦皇岛 066004

【摘要】本系统是基于单片机的锅炉温度控制，在设计中主要有温度检测、按键控制、水温控制、循环控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现温度控制。主要用数字温度传感器DS18B20来检测水温，用五个控制按键来实现按健控制，用液晶显示屏LCD1602来完成显示部分。并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要打开或者关闭温度加热的操作，从而实现单片机自动控制的目的。本设计用单片机控制易于实现锅炉供暖、而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便。

【关键词】单片机（AT89C51），传感器DS18B20,扬声器，继电器

引言

自从20世纪90年代以来，单片机已经进入了一个高速发展的阶段，世界上著名的半导体厂商都注重新型单片机的研制、生产和推广。单片机的应用已经深入到来各个国家的国民经济当中。例如国内外目前知名的企业：atmel公司的avr单片机，motorola单片机，MICROCHIP单片机，东芝单片机，intel的8051单片机，宏晶STC单片机等等。

温度自动控制系统主要是有温度采集系统、液晶显示系统、扬声器报警系统和继电器控制系统四部分组成。本次设计主要是以温度采集到的温度为参考。如果温度在设定值内部，则系统正常工作，本系统的温度正常范围为0-50摄氏度，如果超出温度范围，则系统发出警报并控制系统负载停止工作。温度控制系统的编程软件为keil，仿真软件为proteus。

1. 热水锅炉温度控制系统设计

1.1方案极其论证

方案一：

用PLC做主要的设计技术，通过用其中的相关部件的开关控制达到锅炉水温的控制目的。但是由于对PLC相关配套的设备和仿真软件的限制，因此放弃了PLC方案。

方案二：

系统采用AT89S51芯片，用DS18B20做水温的传感器，LCD1602显示屏做该锅炉温度控制系统。用一个12v的灯泡来模拟受控的强电锅炉加热通电状态，用扬声器来做报警装置，强电弱点之间的控制启用继电器。此方案容易设计而且硬件电路简单。

通过比较选择了第二钟方案。

方案二原理框图

2.硬件系统设计：

2.1单片机的配置

本系统选用ATMEL89C51系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。AT89C51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。

2.2温度传感器

本系统采用的是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器

DS18B20，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测度数，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。读出温度流程图如图2所示。

3.3显示部分 液晶显LCD1602是一种常用的显示器件，本系统采用2*16字形式。其功耗低，硬件连接简单。

3.4扬声器报警

用无源扬声器作为系统异常工作时候的报警器使用。

3.5强电电路

强电电路（即锅炉的温度加热电源部分）通过继电器控制，但是在设计的仿真电路中通过一个灯泡模拟强电电路部分的加热电阻丝。220v的交流点用12v的直流电源模拟。

4.程序控制

控制通过传感器测得的温度，与设定值的对比，然后通过MCU来选择执行程序并发出指令，通过控制继电器的通断来控制温度在正常工作范围来工作。

5. 4 结论

本系统介绍了单片机在锅炉温度控制中的应用，采用数字温度传感器、液晶显示屏LCD1602等使硬件系统大为简化。系统精度高，自动控制功能。并设有超过高温、低于最低温度时故障报警，有问题立即就能发现。通过自动调节控制温度并实现锅炉内温度的自动控制。保护温度控制在设定值上正常运行不

需要人工干预，减小了操作人员劳动强度。

6.参考文献

[1]王俊峰，一天一个好电路。机械工业出版社，2008.1

[2]康光华，电子技术基础数字部分，高等教育出版社，0~48

[3] 金伟正.单线数字温度传感器的原理及用[M].电子工业出版社，2000

[4] 李光飞，楼然苗.单片机课程设计实例指导[M].北京航空航天大学出版社，2004

[5] 李明，徐向东.用容错技术提高锅炉控制系统的可靠性[J]清华大学学报 1999，10

[6] 吴春旺，陈霞。锅炉汽包水位调节控制系统设计[J].电工技术，2006.3

[7] 张毅刚，MCS-51单片机应用设计。哈尔滨工业大学出版社 199961-95

[8] 胡社教,徐晓冰,杨柳;温度控制仪表的模糊PID控制[J];合肥工业大学学报(自然科学版)1998年05期

附录：PROTEUS硬件仿真图