基于STC10 F08 XE单片机的即时可调式恒温水控制器设计

92工业仪表与自动化装置2015年第5期基于STC10F08XE单片机的即时可调式恒温水控制器设计谢绍霞烟台汽车工程职业学院电子工程系，山东烟台265500摘要结合STC10F08XE单片机、加热模块、段式液晶显示模块、实时时钟DS1302模块、按键模块，设计了一种基于STC10F08XE单片机的即热可调式恒温水控制器。通过按键模块实现温度即时可调，万年历调整，加热定时设定，水流量大小调节。并根据液晶显示模块的显示设定温度值、万年历日期、加热定时、水流量大小等。该恒温水控制器使用方便，具备广泛的应用市场。关键词STC10F08XE单片机；加热模块；段式液晶显示模块；即热可调式恒温水控制器中图分类号TN99文献标志码A文章编号10000682201505009203DESIGNOFREALTIMEADJUSTABLECONSTANTTEMPERATUREWATERCONTROLLERBASEDONSTC10F08XEMICROCONTROUERXIESHAOXIADEPARTMENTOFELECTRONICENGINEERING，YANTAIAUTOMOBILEENGINEERINGPROFESSIONALCOLLEGE，SHANDONGYANTAI265500，CHINAABSTRACTCOMBININGSTC10F08XEMICROCONTROLLER，HEATINGMODULE，SECTIONSOFLIQUIDCRYSTALDISPLAYMODULE，REALTIMECLOCKDS1302MODULE，KEYSMODULE，THISPAPERDESIGNASTC10F08XEMICROCONTROLLERBASEDONWATERHEATADIUSTABLECONSTANTTEMPERATURECONTROLLERTHROUGHTHEKEYMODULETOREALIZETHEREALTIMETEMPERATUREISADJUSTABLE，CALENDARADJUSTMENT，HEATINGTIMESET，ANDTHESIZEOFTHEWATERFLOWADJUSTMENTANDACCORDINGTOTHELIQUIDCRYSTALDISPLAYMODULEDISPLAYSETTINGTEMPERATUREVALUE，CALENDARDATES，HEATINGTIME，ANDTHESIZEOFTHEWATERFLOW，ETCTHETHERMOSTATICWATERCONTROLLERISEASYTOUSE，HASWIDEAPPLICATIONMARKETKEYWORDSSTCIOFO8XEMICROCONTROLLER；HEATINGMODULE；SECTIONSOFLCDMODULE；REALTIMEADJUSTABLECONSTANTTEMPERATUREWATERCONTROLLER0引言恒温水控制器广泛应用于冶金、纺织、化工、医疗、家庭等诸多领域，但结构较为单一，无法实现水路的即时恒温调整控制。J。该文设计一种基于STC10F08XE单片机的即热可调式恒温水控制器，满足用户对恒温水的实时性需求。该设计通过按键模块的输入，实现所设定的加热温度、加热定时时间、当前日期的实时显示、水流量设定等；通过控制加热模块，对水温及水流量进行控制，结构简单、稳定性较好，具备较好的实用价值。1系统整体结构设计整个设计结构框架以STC10FO8XE单片机为控制核心，外围辅以电源模块、按键模块、段式液晶显示模块、实时时钟模块、加热模块控制电路、加热模块等组成，系统整体结构如图1所示。图1系统整体结构框图2硬件模块设计昙；241972、古碲末悯台副新埒研容21电源模块作者简介谢绍霞，女，硕士，山东烟台人，副教授，研究“婀隈方向为图像处理与模式识别，智能系统开发。电源模块分为三部分STC10F08XE单片机所2015年第5期工业仪表与自动化装置93需电源；加热模块控制电路中继电器所需电压；其他外围电路和模块所需电。电源模块的结构框图如图2所示。I兰竺卜一I竺兰L茎D堡CDC堡图2电源模块结构框图变压整流模块电路由变压器、整流二极管SS36及外围电路组成，将220V交流电转换成12V直流电；DCDC转换稳压模块输出5V直流电压，由LM7805集成稳压器、输入端和输出端滤波电容组成。当输出电流较大时，LM7805应配上散热板，考虑到整个设计电流很小，可以不配套散热片。5V直流电压的稳压电源电路为后续STC10F08XE单片机和其他外围模块正常工作提供电源，其电路如图3所示。图3电源模块电路图22STC10F08XE单片机最小系统最小系统由STCIOFO8XE单片机、滤波去耦合电路、上拉电路、晶振电路等组成。STC10F08XE单片机是单时钟机器周期的单片机，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8L2倍。内部集成高可靠复位电路，适用于作为该控制器的核心控制器件。23段式液晶显示模块段式液晶显示模块主要由LCDHT1621B驱动模块、段式液晶组成，其电路如图4所示。由于STC10F08XE引脚输出电流很小，而段式液晶内部SEG7IISEG62SEG7SEO8K鬟SEG6SEG9SEG5SEG10L0FSEG4SEGILIUSEG35SEG26SEG3SEG12SEG2SEGL3LSEG7SEGLSEG145VHTCS9SEG0SEG15L10CSSEGL6IWRL】RDSEG17LDATAI2WRSEGL8TT13DTLASEGL9VSSSEG2O1MI50SC0SEG2LJL6OSC【SEG22SVL17VLCDSEGVDDSEG24二1叵9IROSEG2510手2OBZSEG261COM02LBZSEG27_L_OM嚣COM0SEG28C0MLSEG29COM2SEG3OCOM324COM3SEG3L实际上是点阵系列，STC10F08XE单片机引脚输出电流很难驱动段式液晶正常工作，故需要驱动模块实现段式液晶的正常工作，HT1621B驱动模块是一种常用的液晶显示驱动模块J，适用于多种LCD应用场合。24实时时钟DSI302模块DS1302含有一个实时时钟日历和31字节静态RAM，可通过简单的串行接口与单片机进行通信。可提供秒分时日月年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，可通过AMPM指示决定采用24H或12H格式，保持数据和时钟信息时功率小于1MW，其电路连接图如图5所示。图4段式液晶显示电路94工业仪表与自动化装置2015年第5期图5实时时钟DS1302模块连接图25继电器控制电路继电器控制电路是由三极管放大电路和电磁阀组成，三极管放大电路实现电磁阀导通控制，进而实现继电器的开合控制，从而控制加热模块工作。26加热模块加热模块包含光电耦合的晶闸管控制加热电路、输入温度传感器、输出温度传感器、水流量传感器等。光电耦合的晶闸管控制加热电路实际上是一种光电隔离的开关控制，安全性能较高。温度传感器采用DS18B20，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。水流量传感器采用霍尔流量传感器MRA68，是一种脉冲式输出流量检测传感器，适用于超小型水流量检测，在设计中完全满足设计需求。3软件设计以STC10F08XE单片机作为控制核心，实现智能控制，其主程序流程如图6所示。图6软件设计流程图4相关数据测试41电压数据测试电压数据测试主要是对电源模块提供的电压进行测量，测试结果及分析如表1所示。表1电压数据测试点测试结果及分析42温度变化测试温度变化值是在不同入水温度、不同水流量的情况下能达到的最高水温，测试结果如图7所示，其4L40393837363534中横坐标为水流量，纵坐标为温度值，右侧方框内为不同入水温度所采用的颜色标识。图7温度变化测试结果下转第120页120工业仪表与自动化装置2015年第5期D经过35HZ低通滤波器的波形F、；L_L、LT|MSE经过视感度加权滤波器的波形J|一1_TMSF经过一阶低通滤波器输出的波形图3各滤波器输出的仿真波形4结论该文在SIMULINK中对所研究的电压闪变仪进行了模拟仿真。仿真结果表明，输入的调幅波与通过各滤波环节检测出来的调幅波，两者基本相同，得到了满意的效果。如果将IEC闪变仪各环节的模拟滤波器转换为数字滤波器，并将各数字滤波器用C语言实现，就可通过计算机对电压闪变信号进行在线检测，以实现对电压波动的分析与电能质量的控制。参考文献1国家质量技术监督局GB123262000电能质量电压波动和闪变S北京中国标准出版社，20002骆东松，黄锦华，陈若珠，等电能质量分析仪的研制J自动化仪表，2010，311161633贾秀芳，陈清，赵成勇，等电压闪变检测算法的比较J高电压技术，2009，359212621334郭晓丽，朱志松，许小梅短时间闪变严重度计算方法的研究J南通工程学院学报，2004，3366695赵刚，施围，林海雪闪变值计算方法的研究J电网技术，2001，251115196朱珂，雍静，泰亚萨内特间谐波对闪变影响的量化分析J中国电机工程学报，2008，28281131197马玉龙，刘连光，张建华，等IEC闪变测量原理的数字化实现方法J中国电机工程学报，2001，211192958吴义纯，丁明风电引起的电压波动与闪变的仿真研究J电网技术，2009，3320125130上接第94页5总结设计一种基于STC10F08XE单片机为核心，辅以加热模块、段式液晶显示模块、实时时钟模块、按键模块等，实现即热可调式恒温水控制。该即热可调式恒温水控制器稳定I生和实用性较强，具有广泛应用前景。参考文献1唐洪富，张兴波基于STC系列单片机的智能温度控制器设计J电子技术应用，2013，9586882莫建麟，王玉晶基于单片机的恒温水龙头设计J现代电子技术，2009，32191461503季忠苑，朱更军，林祝亮电热水器恒温控制器设计J仪器仪表学报，2006，27Z16216224王小利基于VOIP一对多对讲系统设计J电子器件，2013，3657477505CHENWEI，VEEKHEEWONG，YINGKHAITEHDEVELOPMENTOFANINDOORENVIRONMENTMONITORINGSYSTEMWITHSECUREDIGITALSDCARDSTORAGECKUALALUMPURIEEECONFERENCEONSUSTAINABLEUTILIZATIONANDDEVELOPMENTINENGINEERINGANDTECHNOLOGYPETALINGJAYA，201071746CHOWDHURYZI，IMTIAZMH，AZAMMM，ETA1DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPYROELECTRICINFRAREDSENSORBASEDSECURITYSYSTEMUSINGMICROCONTROLLERCPISCATAWAY，INDIAIEEECONFERENCEONSTUDENTSTECHNOLOGYSYMPOSIUM，KHARAGPUR，2011157HELANZENG，DENGTAO，LIUGAO，ETA1DESIGNANDPRACTIEEOFSINGLECHIPCOMPUTERMOTIONPICTURESTYLEDLEDDISPLAYINGCONTROLSYSTEMCHANGZHOU，CHINAINTERNATIONALCONFERENCEON