一款基于单片机的烤漆房温控器的设计

2020-11-26何金凤唐山工业职业技术学院

数码世界 2020年5期

何金凤唐山工业职业技术学院

一、引言

当前随着老年代步车、电动三轮车的需求量增加，生产厂家的规模发展较快，在以往的生产过程中，生产厂家需要到专门的烤漆公司进行烤漆作业，随着生产厂家的规模扩大，具有一定规模的生产厂家纷纷建立了自己的专业烤漆房。为了适应烤漆房的快速发展，笔者研发了一款专用于烤漆房的智能烤漆房温控器，该温控器借鉴了传统温控器的优点，同时增加了单片机程序控制，可以自动检测烤漆房的温度，自动设定烤漆作业时间，减轻了操作人员的劳动强度，增加了工作效率。

二、烤漆房温控器的设计方案分析

烤漆房的工作原理为：当烤漆时，外部空气经过层层过滤后由风机送到烤漆房内，烤漆房内空气呈正压，空气由房顶向下采用全降式流动，从而使烤漆后的喷雾微粒可以被有效排出室外，依次循环。烤漆时，烤房内使用热风循环，房内温度很快会升高到预订温度，当温度达到设定温度值时，燃烧器自动停止。当温度下降到设定温度时，风机和燃烧器又自动开启，保证烤漆房内温度保持相对恒定。当烤漆时间达到设定的时间时，温控器停止工作，烤漆作业完成。

该温控器是根据烤漆的工作原理和客户的实际需求而设计的。其主要组成部分包括显示部分、温度检测部分、按键部分、继电器控制部分、LED 指示灯部分。

三、烤漆房温控器的硬件设计

1.温控器的元器件选型

根据该温控器的功能分析，选用了台湾宏晶科技公司生产的STC12C5A60S2 单片机作为该温控器的微处理器，该款单片机具有高速度、低功耗、抗干扰能力强等优点。该单片机的指令代码完全兼容传统的8051，但速度要比传统的51 单片机快8 到12 倍，完全满足该温控器的需求。

该温控器选择的温度传感器是Cu50 热电阻，Cu50 热电阻又称为铜热电阻，当Cu50 在0 摄氏度的时候，阻值为50 欧姆，它的阻值随着温度的上升而匀速增长。该传感器在医疗、工业、温度计算等高精度温度设备中应用非常广泛，其温度范围为-50 摄氏度到150 摄氏度，满足该温控器的要求。

该温控器的数字显示部分采用了数码管，数码管具有防水、防潮、质量好、价格低廉、寿命长等优点。该数码管显示的元素包括温度值的显示和定时时间的显示，其温度值指的是温度传感器检测到的烤漆房的温度值。定时时间指的是烤漆房提前设定的工作时间。该控制器的状态指示灯采用的是LED 灯，该状态指示灯可以显示风机、加热管、照明灯等负载的工作状态。

该温控器的按键部分采用的是轻触开关，该按键的寿命可达30万次，具有质量稳定、灵敏度高的特点。该温控器的按键分为设置键、温度值增减键、定时值增减键、风机启停键、加热管启停键、照明启停键。该控制器的负载继电器采用的是电磁继电器，该继电器工作电压为12V，工作电流可达10A，该继电器具有一路常开触点和一路常闭触点，该继电器所控制的负载包括2 路风机、8 路加热管、2 路照明，该继电器质量稳定、使用寿命长，完全满足实际需求。

该温控器所采用的电源是开关电源供电，考虑到温控器的单片机和传感器电路对电源稳定性、抗干扰能力要求较高，该温控器采用了正规厂家生产的220V 变12V 和5V 开关电源作为该温控器的电源，开关电源具有寿命长、抗干扰能力强、效率高等优点。

2.系统电路的设计

该温控器的温度传感器电路采用的是三线制接线法，在Cu50 根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的接法称为三线制。热电阻采用三线接法时为了消除连接导线电阻引起的测量误差，一般配合电桥使用。该热敏电阻的电阻值随着温度的变化而变化，该阻值通过电路转换为电压信号，单片机通过放大电路接收到变化的电压信号后，经过AD 转换，通过单片机的程序算法得出温度数值。

该温控器的按键电路采用的是按键接地的做法，按键的一端接到单片机的端口，另一端接到接地端，当按下按键，单片机的端口通过按键接地，则代表接收到低电平，单片机根据程序算法进行对应的功能控制。

该温控器的显示部分、负载部分电路设计均采用了科学的设计方式，保证了整个控制系统的稳定性和安全性。

四、烤漆房温控器的软件设计

该温控器的软件设计思路为：当温控器上电后，设置温度预定值，设置定时时间，等待1 分钟后，加热管启动、风机启动、照明启动。温度设定好后，当实际温度高于设定的上限温度，加热系统停止运行，当温度低于设定的下限温度2 度，加热系统开始工作，如此循环，定时时间到，加热系统停止工作，风机停止工作。该控制器同时具有强制停止的功能。该温控器的逻辑控制经过实地调研，根据用户的需求而设计，完全满足用户需求。