恒温控制电路的设计

摘 要：本文介绍了以89C51单片机为核心控制芯片,采用sht10温湿度传感器为主要部件,并加以键盘控制设置的睡枕恒温控制系统.阐述了系统的总体设计思想,介绍了系统的工作方式,分析了系统的硬件设计,并说明了89C51单片机的协调处理过程.

关 键 词：89C51单片机控制芯片温湿度控制漏电保护sht10LCD

随着社会的进步与发展,电脑工作者、办公室工作者和老年人,由于工作和年龄的原因,颈椎病成为困扰人类的一大病痛.一个能一直保持着恒定温度的枕头,既能让颈椎病人保持良好的睡眠,也能在无形中改善和治疗着他们的病痛.据此,睡枕恒温控制系统应运而生,下面阐述设计原理.

一、系统设计

睡枕恒温控制系统由软件和硬件两部分组成.

(一)系统控制模块的硬件构成及简介

系统控制单元是以STC89C51单片机基本工作模块为核心,其它电路主要包括：按键控制模块,温湿度监测控制模块,报警显示模块,lcd数字显示模块,加热及保护模块,供电模块及漏电保护模块.其结构框图如图2-1所示.

(二)系统控制的主要硬件电路

考虑到本系统直接用于人体,所以在设计过程中,电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考到安全及稳定性等问题.

1.单片机基本工作模块.本系统的主控模块采用STC89C51作为主控芯片,它是一种低功耗,8位CMOS工艺处理器,具有8K在线可编程Flash存储器,片内的Flash可多次编程,为在线编程提供了方便.片内有128字节的RAM,由于程序比较简单,不需要扩展外部RAM,因而电路结构简洁.

2.系统供电电路.系统供电原理如图2-3所示,采用+5V电压供电.本设计采用输出电压为9V的变压器.

3.按键控制模块.本系统采用矩阵式按键,采用8个I/O满足16个按键的使用需求.矩阵键盘实现方法非常简单,采用扫描模式,即开始给行向加入高电平,列向加入低电平,若按下相应的键,则对应的行向就变为低了.

4.温湿度检测控制模块.本系统温度检测使用的是SHT10,该系列单芯片传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器.该产品具有品质卓越、超快响应抗干扰能力强、性价比极高、接线简单等优点.

5.报警显示模块.此设计主要是监测系统出现温度过低或过高而设计报警系统,正常使用中蜂鸣器不会响但在人体熟睡或行动不便时外加的报警,防止因系统出现故障时而引起的持续加热等现象.

6.LCD数字显示模块.在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器.发光管和LED数码管比较常用,软硬件都比较简单,显示形式比较简单,本方案显示内容符号较多,因而采用液晶板比较合适

7.加热及保护模块.本设计通过单片机控制加热热丝给睡枕加热,因而涉及到加热及保护部分,睡枕温度一般在30多度,加热丝功率不必很大,取200W-400W即可.为防止交流电对单片机影响,采用光电隔离的方式.

8.漏电保护模块.本设计为确保安全可靠,特引进漏电保护电路,此电路采用漏电专用芯片IC54123,该电路具有灵敏度高,当有人触电或家电设备漏电时,能在0.02ｓ时间内切断电源,功耗动作最大电流为1mA,而且有自投功能,即在所保护电器的漏电消失后,经30ｓ钟将自动恢复供电.如图2-9：

二、控制模块软件设计

整个控制系统分为初始化,数据传送lcd显示,延时程序四部分.主函数通过调用各子程序来实现显示控制功能,串口中断程序的调用来实现步进电机的控制.本设计的系统主流程图如图3-1所示：

三、系统调试仿真及问题分析

单片机系统的调试应包括硬件及软件两部分,主要是通过调试发现硬件及软件中存在的问题,查看其运行结果是否符合设计要求.在对系统进行实际调试时,首先应对硬件进行静态分析,同时对系统软件进行初步调试,此后再对软件和硬件进行动态调试,可通过仿真来实现,最后才能使系统进入正常工作..

四、结论

本系统的开发与利用,具有安全舒适,结构简单,成本低,方便易用等特点.对于老年人和颈椎病患者来说,一个既能让他们睡得舒服,也能治疗病痛,而且有良好的漏电保护系统,在安全上有足够保障的枕头,无疑是他们最好的选择.

随着社会的发展,健康被越来越重视.同时,在舒适程度、功能、节能、安全、材料等方面,也会越来越有更高的要求.本系统基于目前的应用上,基本功能趋于齐全,但在节能等方面,不能尽善尽美.希望以后能在原有的基础上不断添加新的功能和做更多的改进,使之能够更加适应人们的需要,成为病痛者的福音.