锅炉恒温无线控制系统硬件设计(附件)
温度是国际单位制基本量之一，也是工业过程控制中的主要参数。本设计为锅炉恒温无线控制系统设计。整个系统主要由多路温度检测电路，显示电路，加热控制电路，按键电路，报警电路等几个部分组成，用以实现锅炉内部温度控制。选取STC89C52单片机作为主控芯片，多个DS18B20传感器实现多路温度检测，无线通讯采用NRF24L01无线收发模块实现无线收发通讯，显示电路采用LCD1602液晶显示屏。传感器测得锅炉的温度并通过无线模块发送给监测中心，监测中心将温度与事先预设的温度值进行对比，若温度低于预设值，报警电路蜂鸣器报警同时继电器常开触点闭合接通加热控制电路；若温度高于预设值，报警电路工作同时继电器断开常开触点断掉加热控制电路。关键词 单片机，DS18B20，温度检测，NRF24L01，自动控制
目 录
1 引言 2
2 设计要求 3
2.1 系统总体方案流程图 3
3 元器件介绍 4
3.1 单片机 5
3.2 DS18B20传感器 8
3.3 LCD1602液晶显示器 9
3.4 无线通讯模块 11
4 硬件电路设计 13
4.1 单片机的复位电路和时钟电路 13
4.2 多路温度检测模块 15
4.3 显示模块 17
4.4 报警模块 17
4.5 按键模块 18
4.7 温度控制模块 19
5 结果与调试 19
5.1 监控端硬件展示 20
5.2 控制端硬件展示 21
4.3 硬件调试 21
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 引言
温度是生活及生产过程中最基本的物理量，他体现的是物体的冷热水平。自然界中任何物理、化学变化都与温度紧密相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接或间接的和安全生产、提高生产效率、保障产品质量、节约能源等相联系，因此温度控制设备的研究的意义是非常重大的。
锅炉是一种常用的热能转换装置，由锅和炉两部分组成。通过将外界的各种形式的能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
量转化为炉内水的热能，以此来加热炉内的水，并产生蒸汽来驱动其他的物体进行能量转换。因为这种特性，锅炉在工业领域得到了广泛的使用。锅炉在生活中使用的最多的地方应该是浴室，现在的浴室大多使用煤炭燃烧来加热，这种方式环境污染程度高。资源浪费厉害，能量转换的效率也低。随着电力工业的发展，各种电热元件的推出，使得这种煤炭作为热源的浴室有了更加经济环保的选择。
单片机作为自动化控制的一个核心元件，在自动控制领域被广泛使用，经过多年的发展，该方面的技术也是十分成熟。它体积小，安装方便，性价比高，拥有着极其广泛的应用前景[1]。恒温炉内铸件温度无线检测系统设计随着微处理器及微电子技术的发展，数字设备以其抗干扰、功耗低、便于微处理器控制的点，逐渐成为测控系统中的主流[2]。
随着近几年信息化程度的不断提高，无线控制技术也在飞速发展，其被广泛的应用于正在火热的智能硬件领域。无线技术的发展给人们生活带来了很多便利，无线鼠标键鼠，无线遥控，无线远程抄表等。在温度检测系统中，温度传感器是实现自动检测的主要器件。但是，传感器与相关的电路系统的连接需要大量的线缆，不仅布线复杂，而且易短路断路，布线成本高、线缆易老化。相比有线通信，无线通信可以穿越墙壁和隔板，能够在建筑物之间或者建筑内部建立通讯传输，略过了连线的问题，便于安装，具有低成本、轻便易携、搭建简单快捷等优点。特别是在有线网络不通畅或因为现场的复杂环境因素不能够搭建有线网络时，无线网络通讯是首选。
多路温度检测技术是一种利用传感器检测环境温度，并将温度信号以电流电压的形式经过滤波，放大，A/D转换之后发送给单片机芯片或者其他处理芯片处理，再由单片机做出相应的处理动作的一种技术。这种技术的优点是能够从多个点测的温度，比较全面的展现温度的局部变化。
本论文设计的是一个锅炉的恒温控制无线控制系统设计，主要针对于日常生活的低温锅炉的温度控制。结合实际情况需要，将以上三点有机结合。利用MCS52单片机为核心器件组成温度控制系统。52单片机作为主控芯片，用来处理检测端发送来的信息，并在监控端发出控制信号；采用多个DS18B20温度传感器组成多路温度检测电路，检测水温变化，处理后发送给单片机芯片，使之做出相应动作；无线接收设备采用NRF24L01芯片，在检测端与监控端之间传递信息；加热控制电路选取继电器来控制温度控制模块电路的通断。
2 设计要求
本系统是锅炉恒温无线控制系统设计，主要有多路温度检测、按键控制、显示部分、加热控制电路、报警电路等几部分组成来实现温度控制。通过无线通信方式将温度信息发送给监测中心，以判断单片机是否需要打开或者关闭温度加热和报警的操作，从而实现单片机自动控制的目的。
2.1 系统总体方案流程图
/
图2.1 检测端流程图
检测端通过多路温度检测电路将测得的温度传给单片机，单片机处理后将温度通过无线通讯模块发送给监测中心。
/
图2.2 控制端流程图
控制端接收监控端发来的信号，经过单片机处理后显示在显示电路上并且判断温度是否高于预设温度上下限，高于或者低于则报警，并控制温度控制模块开启加热或者关闭加热。
本系统可以及时、准确地反映锅炉内当前温度，并且能够实时监测锅炉内的温度变化，并在温度出现异常时报警并可以远程控制锅炉自动开始或停止加热动作，使得锅炉工作稳定可靠，防止因温度变化而产生不良影响，具有一定的应用价值。
3 元器件介绍
单片机（MCU）是整个系统的最重要的控制模块，因性能好、封装小、制造成本低、I/O接口功能强大等诸多优点，在各个领域都被广泛使用。[3]系统中的各个模块都会通过接口引脚与它进行数据传输和指令传送，从而实现输入输出的功能。
该设计中采用的单片机——STC89C52是一种功耗低、体积小但性能优越的微控制器。
多路温度采集模块使用的是DS18B20传感器芯片，它是一种功能强大的芯片，因为它能够同时完成测量温度和湿度两种数据的采集，并且它具有优异的长期稳定性且与DSB1820相比，它的测量精度更为准确，具有更为良好的特性[4]。本设计使用了三个DS18B20组成多路温度采集电路。
电源模块为整个电路供电。本设计电源直接采用USB供电的方式，简单稳定。
液晶显示模块采用的是LCD1602液晶屏。单片机通过对功能模块进行读写操作后采集到需要的信息，然后将获取的数据信息进行再处理后送往输出模块显示。从而实现了从温度采集到温度变化显示的整个过程。
目 录
1 引言 2
2 设计要求 3
2.1 系统总体方案流程图 3
3 元器件介绍 4
3.1 单片机 5
3.2 DS18B20传感器 8
3.3 LCD1602液晶显示器 9
3.4 无线通讯模块 11
4 硬件电路设计 13
4.1 单片机的复位电路和时钟电路 13
4.2 多路温度检测模块 15
4.3 显示模块 17
4.4 报警模块 17
4.5 按键模块 18
4.7 温度控制模块 19
5 结果与调试 19
5.1 监控端硬件展示 20
5.2 控制端硬件展示 21
4.3 硬件调试 21
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 引言
温度是生活及生产过程中最基本的物理量，他体现的是物体的冷热水平。自然界中任何物理、化学变化都与温度紧密相联系。在很多生产过程中，温度的测量和控制都直接或间接的和安全生产、提高生产效率、保障产品质量、节约能源等相联系，因此温度控制设备的研究的意义是非常重大的。
锅炉是一种常用的热能转换装置，由锅和炉两部分组成。通过将外界的各种形式的能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
量转化为炉内水的热能，以此来加热炉内的水，并产生蒸汽来驱动其他的物体进行能量转换。因为这种特性，锅炉在工业领域得到了广泛的使用。锅炉在生活中使用的最多的地方应该是浴室，现在的浴室大多使用煤炭燃烧来加热，这种方式环境污染程度高。资源浪费厉害，能量转换的效率也低。随着电力工业的发展，各种电热元件的推出，使得这种煤炭作为热源的浴室有了更加经济环保的选择。
单片机作为自动化控制的一个核心元件，在自动控制领域被广泛使用，经过多年的发展，该方面的技术也是十分成熟。它体积小，安装方便，性价比高，拥有着极其广泛的应用前景[1]。恒温炉内铸件温度无线检测系统设计随着微处理器及微电子技术的发展，数字设备以其抗干扰、功耗低、便于微处理器控制的点，逐渐成为测控系统中的主流[2]。
随着近几年信息化程度的不断提高，无线控制技术也在飞速发展，其被广泛的应用于正在火热的智能硬件领域。无线技术的发展给人们生活带来了很多便利，无线鼠标键鼠，无线遥控，无线远程抄表等。在温度检测系统中，温度传感器是实现自动检测的主要器件。但是，传感器与相关的电路系统的连接需要大量的线缆，不仅布线复杂，而且易短路断路，布线成本高、线缆易老化。相比有线通信，无线通信可以穿越墙壁和隔板，能够在建筑物之间或者建筑内部建立通讯传输，略过了连线的问题，便于安装，具有低成本、轻便易携、搭建简单快捷等优点。特别是在有线网络不通畅或因为现场的复杂环境因素不能够搭建有线网络时，无线网络通讯是首选。
多路温度检测技术是一种利用传感器检测环境温度，并将温度信号以电流电压的形式经过滤波，放大，A/D转换之后发送给单片机芯片或者其他处理芯片处理，再由单片机做出相应的处理动作的一种技术。这种技术的优点是能够从多个点测的温度，比较全面的展现温度的局部变化。
本论文设计的是一个锅炉的恒温控制无线控制系统设计，主要针对于日常生活的低温锅炉的温度控制。结合实际情况需要，将以上三点有机结合。利用MCS52单片机为核心器件组成温度控制系统。52单片机作为主控芯片，用来处理检测端发送来的信息，并在监控端发出控制信号；采用多个DS18B20温度传感器组成多路温度检测电路，检测水温变化，处理后发送给单片机芯片，使之做出相应动作；无线接收设备采用NRF24L01芯片，在检测端与监控端之间传递信息；加热控制电路选取继电器来控制温度控制模块电路的通断。
2 设计要求
本系统是锅炉恒温无线控制系统设计，主要有多路温度检测、按键控制、显示部分、加热控制电路、报警电路等几部分组成来实现温度控制。通过无线通信方式将温度信息发送给监测中心，以判断单片机是否需要打开或者关闭温度加热和报警的操作，从而实现单片机自动控制的目的。
2.1 系统总体方案流程图
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图2.1 检测端流程图
检测端通过多路温度检测电路将测得的温度传给单片机，单片机处理后将温度通过无线通讯模块发送给监测中心。
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图2.2 控制端流程图
控制端接收监控端发来的信号，经过单片机处理后显示在显示电路上并且判断温度是否高于预设温度上下限，高于或者低于则报警，并控制温度控制模块开启加热或者关闭加热。
本系统可以及时、准确地反映锅炉内当前温度，并且能够实时监测锅炉内的温度变化，并在温度出现异常时报警并可以远程控制锅炉自动开始或停止加热动作，使得锅炉工作稳定可靠，防止因温度变化而产生不良影响，具有一定的应用价值。
3 元器件介绍
单片机（MCU）是整个系统的最重要的控制模块，因性能好、封装小、制造成本低、I/O接口功能强大等诸多优点，在各个领域都被广泛使用。[3]系统中的各个模块都会通过接口引脚与它进行数据传输和指令传送，从而实现输入输出的功能。
该设计中采用的单片机——STC89C52是一种功耗低、体积小但性能优越的微控制器。
多路温度采集模块使用的是DS18B20传感器芯片，它是一种功能强大的芯片，因为它能够同时完成测量温度和湿度两种数据的采集，并且它具有优异的长期稳定性且与DSB1820相比，它的测量精度更为准确，具有更为良好的特性[4]。本设计使用了三个DS18B20组成多路温度采集电路。
电源模块为整个电路供电。本设计电源直接采用USB供电的方式，简单稳定。
液晶显示模块采用的是LCD1602液晶屏。单片机通过对功能模块进行读写操作后采集到需要的信息，然后将获取的数据信息进行再处理后送往输出模块显示。从而实现了从温度采集到温度变化显示的整个过程。
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