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2020年09月17日 | Green hand_基于STM8的程控加热器
2020-09-17 来源：eefocus
一．题目要求：
A.基础部分
（1）能显示控制温度和实际工作温度；
（2）可用键盘设置工作温度，温控误差要求误差±2℃；
（3）温度低于30℃时，风扇停止散热，加热器工作；当温度高于70℃，切断加热器，并且接通风扇开始散热；
（4）达到预定温度、上下限温度时，能声光报警；
（5）自制直流电源。
B.发挥部分
（1）能显示加热功率和风扇转速；
（2）加热功率程控可调。
二．解题思路：
通过多途径了解和多方面考虑之后，决定分块解题。风扇使用12V的机箱风扇、加热器使用20W 1.5RJ的水泥电阻、温度传感器使用DS18B20、MCU使用STM8 105型号、显示使用OLED、风扇转速使用霍尔元件进行测速、除复位外再加三个按键。
三．方案论证：
经与软件讨论，所需模块均可以操作，且将成品分成两块板子，即控制板和加热板。于是将方案大致确定下来。
四．具体设计：
（1）自制直流电源
利用实验室已有的220V(AC)转15V(AC)的变压器作为加热器和风扇工作电源的来源，但是需要进行整流滤波。考虑实验室已有器件，决定使用桥式整流电路并进行必要的滤波操作。
为了后期调试方便及电路安全考虑，决定加一个六脚自锁开关进行控制较大电压的通断。
如下图所示：
（2）稳压给芯片供电
STM8工作电压范围2.9~5.5V，所以决定制作5V电流较小的电压供芯片使用。决定使用LM系列的7805进行稳压输出，因压降较大，所以使用散热片进行辅助散热。经测得输出电压为5.012V。
如下图所示：
（3）温度和转速的测量
温度和转速的测量电路较为简单且相差不大，均有使用上拉电阻。如：
（4）加热板工作与否的控制
控制对象为水泥电阻和风扇，由于二者需要有MCU来控制其所处的工作状态，但是MCU的输出电流和电压均很小，思考之后决定使用MCU输出信号来控制三极管，通过三极管来控制NMOS管是否导通，这样便可以达到水泥电阻和风扇可控的要求。 由于三极管为流控元件，而NMOS管为压控元件，故决定采取如下电路(MOS管的静态工作点没设计好，需要改进。仿真与AD原理图)：
（5）声光报警
声光报警电路较为简单，只需要使用MCU控制三极管即可控制电路状态，如：
（6）按键电路
按键电路只需要使用电容消抖和上拉电阻即可，如：
（7）MCU控制电路
由于大部分功能已经在工作板上实现，使得MCU控制板较为简洁，只需要留出下载口、其他模块的排针和OLED的接口便可。 如：
五．测试结果
根据本组自己调试时的结果为：第一次过冲±2.3℃，一分半后稳定值为±0.4℃。预定温度可调，报警温度随之可变，加热和散热均可控。
六．附录
在做好成品之后、验收之前，利用空余时间做了一份投板的程控加热器。如图（原理图和成品）：
史海拾趣
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