【正文】 so be used as sneak other systems, other main system as an auxiliary achieve the most simple temperature alarm system, which is simple structure, strong antijamming capability, suitable for insitu temperature measurements in harsh environments, there is a wide range of applications.Key words:SCM。AT89C51。鍋爐廣泛用于生產(chǎn)和生活之中。目前，取暖多采用集中供暖方式。指集中集團(tuán)式供暖的一種形式。 這種供暖方式從原理上而言，效率較高。由于這些用戶采用集中取暖，給個(gè)別用戶帶來(lái)不便的缺陷。因此研制開(kāi)發(fā)小型家用燃?xì)忮仩t就具有現(xiàn)實(shí)的意義與客觀的市場(chǎng)價(jià)值。在國(guó)外，燃?xì)忮仩t目前已得到了普遍應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展以及各種客觀條件的具備，生活采暖用燃?xì)忮仩t的應(yīng)用也必將得到進(jìn)一步的發(fā)展與推廣。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與開(kāi)放，國(guó)有企業(yè)享受國(guó)家能源補(bǔ)貼的取消，住房逐漸私有化，供熱管網(wǎng)費(fèi)、采暖費(fèi)全部由個(gè)人支付。而小型家用燃?xì)忮仩t的使用作為集中供暖的一個(gè)很好補(bǔ)充或替代它必將被越來(lái)越多的人關(guān)注和選用成為趨勢(shì)。因此在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學(xué)校，電加熱鍋爐完全能替代燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t。電加熱鍋爐具有許多優(yōu)點(diǎn)，使其比其他形式的鍋爐更具吸引力，其具體優(yōu)點(diǎn)如下【1】：無(wú)污染。能量轉(zhuǎn)化效率很高。鍋爐本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性好。體積小，重量輕，占地面積小。鍋爐啟動(dòng)、停止速度快，運(yùn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快，操作簡(jiǎn)單。與燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t相比，操作運(yùn)行更加方便、簡(jiǎn)單。電熱鍋爐的溫度和水位的控制都能通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，使電熱鍋爐的運(yùn)行完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，最大程度的將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)【2】。目前，由于家用鍋爐屬于批量生產(chǎn)，而且每臺(tái)鍋爐需要一套完整的控制系統(tǒng)，針對(duì)這些特點(diǎn)，尤其從產(chǎn)品成本角度出發(fā)，以MCS51為核心器件組成的控制系統(tǒng)是比較理想的選擇。在外圍芯片選取時(shí)，盡量選取典型的、易于擴(kuò)展和替換的芯片和電路，并本著節(jié)約成本的思想。DS18B20溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域；LCD液晶顯示器為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫(huà)面。系統(tǒng)在軟件上采取模塊化的程序結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的電源采用市場(chǎng)上常見(jiàn)的W7800(7800)系列7805電源穩(wěn)壓芯片，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分別用單獨(dú)的供電回路，以避免電源干擾。利用繼電器控制燃燒器和給水泵的加熱和給水。此時(shí)溫度傳感器實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐溫度檢測(cè)，當(dāng)溫度降到設(shè)定值的下限時(shí)，繼電器重新通電。如此反復(fù)監(jiān)控溫度。此外，為符合實(shí)際本系統(tǒng)對(duì)鍋爐的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止鍋爐干燒和鍋爐水溢出，以免造成能源浪費(fèi)和水溢出引起的鍋爐爆炸嚴(yán)重后果。另外，在硬件電路上，74HC131616點(diǎn)陣顯示器與單片機(jī)接口復(fù)雜，而且它們的外圍電路較多，不適合用在鍋爐的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。方案二：采用AT89C51單片機(jī)、7805電源穩(wěn)壓芯片、溫度傳感器DS18B20和液晶顯示器LCD1602等核心部件。用不銹鋼管制作成的裝置放于水位上下限，簡(jiǎn)單。綜上分析，采用第二種方案。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖鍋爐溫度控制系統(tǒng)的主控部分由單片機(jī)構(gòu)成。當(dāng)溫度少于溫度下限值時(shí)，重新啟動(dòng)進(jìn)行加熱處理。同時(shí)為結(jié)合實(shí)際需要，本系統(tǒng)亦對(duì)鍋爐水位進(jìn)行控制。圖21所示是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中鍋爐的溫度過(guò)程控制，又是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在燃?xì)忮仩t里面，天然氣液化石油氣作為燃料，鍋爐中的水作為加熱對(duì)象。本系統(tǒng)要采樣的是鍋爐的水溫和鍋爐的水位控制信號(hào)。燃燒器的作用是:繼電器接通燃燒器電源后，燃燒器通過(guò)其內(nèi)部的光電檢測(cè)管檢測(cè)鍋爐內(nèi)有無(wú)火光，若有火光則表示點(diǎn)火成功，不需啟動(dòng)點(diǎn)火變壓器，否則啟動(dòng)點(diǎn)火變壓器進(jìn)行點(diǎn)火，同時(shí)電磁閥打開(kāi)進(jìn)氣，這時(shí)光電管檢測(cè)到火焰，關(guān)閉點(diǎn)火變壓器，系統(tǒng)點(diǎn)火成功。控制系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度與溫度設(shè)定值比較，單片機(jī)實(shí)行對(duì)繼電器的電源關(guān)斷，這時(shí)燃燒器斷電，鍋爐不進(jìn)行加熱處理。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)的溫度小于用戶設(shè)定值的時(shí)候，單片機(jī)根據(jù)溫度的比較信號(hào)，重新對(duì)繼電器進(jìn)行通電，鍋爐重新加熱。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。(2) 晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）。(4) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM為128B）。(6) 5個(gè)中斷向量源。(8) 單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令。管腳排列如圖31所示：下面介紹引腳的功能。GND:電源地端。XTAL2:系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端。P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。PORT1（）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。其引腳分配如下：：RXD,串行通信輸入。：INT0，外部中斷0輸入。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。AT89S51的時(shí)鐘可由內(nèi)部產(chǎn)生也可以由外部產(chǎn)生。利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在XTAL1，XTAL2（18，19腳）的引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩，用示波器便可觀察到XTAL2輸出的正弦波，定時(shí)元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，它與單片機(jī)的接法的如圖32所示。在設(shè)計(jì)印制板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器可靠工作，一般采用瓷片電容。 測(cè)溫芯片的選擇圖33 DS18B20封裝形式和引腳功能如圖33所示，DS18B20的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下：GND:接地端。VDD：可接電源，也可接地。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時(shí)VDD接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成數(shù)據(jù)測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采用外部供電方式則VDD接+5V，多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。64位ROM是由廠家使用激光刻錄的一個(gè)64位二進(jìn)制ROM代碼，是該芯片的標(biāo)識(shí)號(hào)，如表31所示：表31 64位ROM標(biāo)識(shí)8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)48位序列號(hào)8位分類編號(hào)（10H）MSB LSBMSB LSBMSB LSB第1個(gè)8位表示產(chǎn)品分類編號(hào)，DS18B20的分類號(hào)為10H；接著為48位序列號(hào)。溫度傳感器。芯片出廠時(shí)默認(rèn)為12位的轉(zhuǎn)換精度。如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。DS18B20內(nèi)部的高速緩存器包括一個(gè)高速暫存器RAM和一個(gè)非易失性可電擦除的EEPROM。配置寄存器。DS18B20工作是按此寄存器的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值，它是高速緩存器的第5個(gè)字節(jié)，該字節(jié)定義如表32所示：表32 匹配寄存器TMR0R111111TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)；R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率；其余5位均固定為1。在單線端口條件下，必須先建立ROM 操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。這些命令對(duì)每個(gè)器件的激光ROM 部分進(jìn)行操作，在單線總線上掛有多個(gè)器件時(shí)，可以區(qū)分出單個(gè)器件，同時(shí)可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號(hào)的器件。一條控制操作命令指示DS18B20完成一次溫度測(cè)量。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和TL 各由一個(gè)EEPROM字節(jié)構(gòu)成?？梢杂靡粭l存儲(chǔ)器操作命令對(duì)TH 和TL 進(jìn)行寫(xiě)入，對(duì)這些寄存器的讀出需要通過(guò)暫存器。 DS18B20可以采用外部電源供電和寄生電源供電兩種模式。如圖35所示：圖35 DS18B20外部接線方式，從而實(shí)現(xiàn)外部電源供電方式。圖36 DS18B20寄生電源供電方式 溫度測(cè)量電路DS18B20的測(cè)溫原理如圖37所示, 其主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計(jì)數(shù)器、溫度存儲(chǔ)器等功能部件組成。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于55℃的一個(gè)值。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。斜坡式累加器用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨率。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。溫度以16bit帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出，表34給出了溫度值和輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系。DS18B20測(cè)溫范圍55℃125℃，℃遞增。該命令只適用于總線上存在單個(gè)D