网络型电地暖智能温控器的设计

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1、网络型电地暖智能温控器的设计摘要本文针对目前电地暖温控器存在的一些问题，设计出一款网络型电地暖智能温控器，并对其功能进行了详细的介绍。温控器采用微控制器作为控制核心，通过温控器内部和外部的高精度传感器检测温度；增加电加热设备温度过高和采暖期开窗不良用能警示功能；具备网络通讯能力，可通过电脑、控制器或手机远程进行参数的查询、存储和设定。【关键词】单片机温度检测Modbus不良用能近年来，随着人们生活水平的不断提高，注重生活品质、改善家居环境日益成为消费者关注的消费热点。电地暖以其舒适健康、节省空间、控制便捷和绿色环保等优点，越来越受到大众的欢迎。但由

2、于国内对电地暖的研究起步较晚，目前虽然取得了一定的成就，但关于安全性以及节能性方面的研究仍有待进一步加深。目前市场上的国产温控器，基本采用电子元件搭接而成，虽节约了成本，但一些复杂的功能无法实现，且多数采用就地控制方式，对于小区集群式智能控制的实施仍相对空白。因此，设计并制作一款具备网络通讯功能的电地暖智能温控器，具有非常重要的实际意义。1硬件设计网络型电地暖智能温控器采用STC12C5A60S2单片机作为核心运算处理器，通过温控器内部和外部的高精度传感器检测温度，实时与用户设定的参数进行比较，自动开启，关闭加热设备，以达到保持室内恒温的目的；显示

3、模块采用LCD，显示室温和设定值；电加热设备经由继电器进行启动和断开工作；通讯模块用来与控制器、上位机或手机客户端进行通信。温控器系统结构如图1所示。1.1电源电路电源电路分为两路：一路为220VAC，经过开关和继电器，为电地暖设备供电；另一路将交流220V经AC-DC模块转换成5V电源，为电路的控制芯片提供工作电压。AC-DC模块采用HLK-PM01电压转换模块，可以提供1A的电流，纹波控制在lOOmV以内。电压模块的优势在于功率小、转换效率高，同时体积小，适合放入较小体积的温控器外壳内。1.2控制器芯片由于本设计需要对室温和地板温度采集的同时进

4、行网络通讯，为了完成本设计的控制要求和运算速度，并尽量简化电路，采用宏晶公司高端单片机STC12C5A60S2作为核心运算处理器。该处理器是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，抗干扰功能强，性价比较高。1.3温度检测电路本智能温控器需检测的温度包括室温和地板温度。由于控制精度和信号传输的要求不同，分别选择DBS18B20温度传感器和NTC热敏电阻测温元件。DS18B20数字温度传感器提供9-12位摄氏温度测量，且具备

5、报警功能。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线。它的测温范围为-55〜+125°C,并且在-10〜+85°C精度为±5°C，完全符合系统要求。为了防止电加热设备过度发热造成的安全隐患，温控器还需对地板温度进行检测，一旦发现温度超过75°C即断开与发热电缆的连接，保护系统。测温电路就是NTC热敏电阻和一个电阻串联组成串联分压电路。参考电压VCC经过分压可以得到一个电压值随着温度值变化而变化的数值，这个电压的大小将反映出NTC阻值的大小，也就是相应温度值的反映。因此只要利用A/D转换测出该电压

6、值，便可计算出温度值。1.4通讯芯片网络型智能温控器需要将检测到的温度信号传送至上位机或控制器，同时需要接受他们发来的控制信号，因此需要选择通讯芯片。本系统采用RS-485串行总线标准，因此选用MAX485通讯芯片2功能设计根据家庭用户的实际需要，确立智能温控器的功能如下：(1)智能温控器有“温度设定”和“模式选择”2个按键和一个LCD显示屏，温控器在工作时实时显示室温，在温度设定时显示设定温度。(2)智能温控器的“自控模式”和“受控模式”:自控模式：系统默认为自控模式。自控模式下，温控器实时检测并显示室温，当室温低于设定温度0.5°C时，继电器吸

7、合加载发热电缆；当室温超过设定温度0.5°C后温控器控制断开继电器，停止对发热电缆的加热。温控器对室温的动态控制完全依赖于对室温的采集。用户可以按键设定室温，设计5档温度设定，分别为7°C、14°C、21°C、28°C和35°C。按下“温度设定”按键，设定温度闪烁显示3次后，恢复到室温显示，完成温度的设定。受控模式：按下“受控模式”按键，蓝灯亮起。受控模式下，接收控制器预先设定模式发来的温度值，分时间段进行温控工作。(1)智能温控器有电缆过热保护功能，当地暖电缆超过75°C时，电缆停止工作。(2)无论处于“自控模式”或“受控模式”，控制器都可以对其

8、进行启停操作，过热保护功能也一直有效。(3)智能温控器通过地板温度与室温比较，确定不良用能用户。当持续加温达60分钟以上，