2018年03月20日 | 基于12864液晶模块作显示的多功能锅炉控制器设计

　　现在，很多住宅小区和单位使用的取暖锅炉大多采用燃油、燃气和电加热锅炉为主。为了最大限度地节省能源，大家采取了许多措施。本文向大家推荐一种多功能锅炉定时控制器，它采用单片机控制，能够显示时间、温度、开机、关机、故障，设有定时和温度控制的多级设置系统，并有故障查询功能。可根据人们的起居习惯来设定运行和停止的时间间隔和次数。本系统可控制多种取暖电加热锅炉、燃气燃烧机组、燃油燃烧机组、压力燃气锅炉机组等机器，从而可以节约能源消耗，属环保产品。

　　本电路设计是单片机系统的液晶菜单显示的典型应用，运行界面如上图所示。它包含了12864LCD显示接口，键盘组成的人机交互接口，单总线接口的温度传感器芯片，和输出负载接口电路。本电路新颖、实用，深刻剖析了12864LCD液晶显示接口的驱动函数，是单片机爱好者学习液晶显示屏很好的参考资料。

　　多功能锅炉定时控制器的系统设计框图如上图所示。主要包括中央处理器CPU模块、时钟模块、键盘输入模块、复位电路模块、水位与压力检测模块、温度信号输入模块、指示灯和报警模块、驱动输出液晶模块、LCD显示电路模块。利用汉字液晶显示器显示状态的相关信息，并通过键盘方便地输入时间、温度、开机、关机、定时等数据进行设定。

　　电路设计

　　如上图电路原理所示，本电路采用8位单片机STC89C58RD+作为主控制芯片，用于数据处理、初值设定、显示控制等，单片机PO口用于液晶显示器显示相关信息的传递，P2.3～P2.7口用于控制信号（2个）、使能、读写、片选信号，Pl.0、Pl.l、P1.2口用于键盘输入设置，P1.4、P1.5口用于水位高低输入检测，P1.6、P1.7口用于压力高低检测输入，P3.0口主要用于非定时运行绿色指示灯显示，P3.1口主要用于故障红色指示灯显示，P3.4口主要用于运行定时黄色指示灯显示，P3.2口主要用于报警，P3.3口主要用于控制输出（控制电加热锅炉、燃气燃烧机组、燃油燃烧机组和压力锅炉等设备），P2.0口主要用于补水信号输出。因此单片机系统资源得到充分利用。

　　1．键盘电路

　　多功能锅炉定时控制器的系统设计主要有屏显翻页键P1.0、设置移位键P1.1、增加键P1.2，仅3个按键节约了单片机接口资源。

　　2．显示电路

　　多功能锅炉定时控制器需要显示的信息较多，采用液晶12864点阵显示器，可以实现4行8个汉字(16×16)或16个字符(16×8)的数据显示，满足多数据显示要求。第1屏即默认主屏显示当前时间的年、月、日、时、分、秒，当前温度显示、定时、开机、关机、故障的主屏显示；第2屏显示运行故障的具体情况，如温度过高、温度过低、压力过高、压力过低、水位过高、水位过低；第3屏显示通用参数，如可设定时间的年、月、日、小时、分钟，及非定时状态下的温度，可以进行按键设置确认；第4、5屏显示定时时段时间设置，如第1次开关机时段0:00～1：30，第2次开关机时段4：00～6：00……第7次开关机时段23：00～23：45；第6、7屏显示定时时段温度设置，如第1次开关机时段60℃～30℃，第2次开关机时段55℃～30℃……第7次开关机时段53℃～35℃。液晶屏显的示意图见图1。本文只设定了7个时段，定时时段可设置更多个时段，以满足不同要求。

　　3．时间发生电路

　　由于多功能锅炉定时控制器对时间要求精确程度不高，我们利用单片机的定时器l作为50ms时间发生器作为基准，20次累加秒进1计数方式产生时间的年、月、日、时、分、秒。

　　4．存储电路

　　本系统采用单片机STC89C58RD+，其内部32KB的FLASH大容量程序存储器和内部1K B的SRAM数据存储器，完全能够满足本系统电路程序和数据存储的要求。系统运行速度快，并且简化了电路设计、缩小了印制电路板的体积，降低了产品成本。单片机STC89C58RD+是深圳宏晶科技公司代理的STC系列大容量单片机产品，其指令和引脚与51系列完全兼容，它应用ISP在线编程，实现串行接口下载程序数据，STC产品具有超强的抗干扰能力，特别适合于工业控制类产品的设计应用。

　　5．水位、压力与温度信号输入检测电路

　　主控单片机STC89C58RD+的P1.4～P1.7、P3.5接口连接水位、压力与温度开关电路，在这里可以灵活应用短路片与断路片的不同组合连接，实现外接水位控制器、压力控制器和温度控制器的不同连接触点的应用，这是本系统多功能设计的目的所在。本文为简化系统引用了流行的DS18820单总线数字温度计传感器，DS18820系列芯片是由美国DALLAS公司推出的一种单片集成温度传感器。它具有体积小，接口简单和使用方便等优点。采用单总线接口的数字温度计，测试温度范围为-55℃～+125℃，精度可达0.0675℃，最大转换时间为200ms。

　　6．指示与控制输出

　　单片机的P3.0～P3.3、P2.0接口连接指示灯和负载即锅炉控制继电器、补水泵控制继电器，与水位、压力与温度信号输入检测电路组成闭环自动控制系统。启动和停止时还会有轻轻的蜂鸣声，故障时会发出警报声响。

　　软件设计

　　多功能锅炉定时控制器电路的主流程图见上图，定时中断处理流程图见下图。

　　程序采用模块化、结构化设计。并采用了软件抗干扰技术，其软件的可靠性好，可维护性强，其程序模块有：

　　1．主程序

　　初始化设置和循环扫描显示上电、设置状态和采样数据转换显示。

　　2．定时中断处理程序

　　定时中断处理完成菜单程序设置、采样数据处理、定时时间处理、到点工作程序控制输出。

　　本文介绍的多功能锅炉定时控制器已被多家锅炉制造公司引用，实践证明它稳定可靠、抗干扰性强，体积小，成本低廉，适于产品化及批量化生产，具有良好的应用前景。