鄢來應(yīng)

摘 要：水溫水位控制系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，采用溫度-電流變送器XTR106、電流環(huán)接收器RCV420進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和信號(hào)變送，控制加熱絲進(jìn)行加熱；水位控制子系統(tǒng)由555定時(shí)器、繼電器和水泵構(gòu)成，完成了對(duì)容器內(nèi)水位控制；同時(shí)，數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度。經(jīng)測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度-電流變送器；溫度自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）31-0092-02

Abstract： The water temperature and water level control system is based on the STC89C52 microcontroller. The temperature current transmitter XTR106 and the current loop receiver RCV420 are used for signal conditioning and signal transmission， and the heating wire is controlled for heating. The water level control subsystem is composed of 555 timer， relay and pump， which control the water level in the container. At the same time， the digital tube displays the actual temperature and the set temperature of the water. After testing， the whole system has achieved the expected function.

Keywords： single chip microcomputer； Temperature-current transmitter； automatic temperature control

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要以STC89C52單片機(jī)為核心來完成水溫的控制和容器內(nèi)無水的檢測(cè)，其中通過XTR106和RCV420、溫度傳感器PT100 、ADC0809等元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采樣；采用NE555芯片構(gòu)成的電路對(duì)容器內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)，并使用繼電器和水泵進(jìn)行補(bǔ)水控制，采用加熱電阻絲進(jìn)行加熱控制?？傮w系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 水溫控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)是由XTR106和RCV420、溫度傳感器PT100構(gòu)成的溫度檢測(cè)電路，對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)；由單片機(jī)構(gòu)成控制電路；加熱電路由加熱電阻絲、繼電器、三極管組成。實(shí)現(xiàn)當(dāng)水溫低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)容器內(nèi)的加熱設(shè)備對(duì)水進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止加熱。水溫控制框圖如下2所示。

具體電路分析如下所示：當(dāng)RTD檢測(cè)到的溫度為0℃時(shí)RTD為100Ω，此時(shí)輸出電流為4mA；當(dāng)RTD檢測(cè)到的溫度為100℃時(shí)RTD為138.5Ω，此時(shí)輸出電流為20mA。再經(jīng)過RCV420將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為0～5V電壓信號(hào)控制單片機(jī)接口，來對(duì)水溫進(jìn)行控制。在XTR106的10腳與7腳之間接0.01uF的電容以減少噪聲，RCV420的正負(fù)電源腳間接一個(gè)1uF的退耦電容。電路圖如圖3所示。

2.2 水位控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)由補(bǔ)水電路、控制電路、繼電器組成。控制電路是對(duì)容器內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)，采用的是NE555芯片構(gòu)成施密特觸發(fā)電路，利用其2腳與6腳的回差電壓特性而達(dá)到導(dǎo)通、截止、保持的目的。實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)陀谘a(bǔ)水水位時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)水泵向容器內(nèi)注水；當(dāng)水位高于溢出水位時(shí)停止注水。其電路框圖如4所示。

具體分析如下：

當(dāng)水位低于L點(diǎn)時(shí)，L點(diǎn)懸空，NE555的2腳電壓大于1/3VCC，6腳電壓大于2/3VCC，其3腳輸出低電平，再通過PNP管Q3，使繼電器得電吸水，啟動(dòng)水泵補(bǔ)水，水位逐漸上升。

當(dāng)水位上升到L點(diǎn)到K點(diǎn)之間時(shí)，Q1處于飽和狀態(tài)，其6腳的電位低于2/3VCC左右，2腳電位大于1/3VCC，觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)不變，繼續(xù)補(bǔ)水。

當(dāng)水位上升到K點(diǎn)時(shí)， Q2飽和、Q1截止，6腳電位高于2/3VCC，2腳高于1/3VCC左右，其3腳輸出高電平，繼電器失電，水泵停止補(bǔ)水。

再通過其3腳將容器里的水位信號(hào)反饋到單片機(jī)里來控制加熱，防止無水的時(shí)候加熱燒壞電熱管。電路原理圖如5所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

如圖6所示，系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，負(fù)責(zé)顯示實(shí)際溫度和設(shè)定溫度（40℃～90℃），當(dāng)實(shí)際溫度小于設(shè)定溫度時(shí)加熱電路開始工作，反之加熱電路不工作， 當(dāng)檢測(cè)到容器內(nèi)無水時(shí)，加熱電路不工作以防止干燒。

4 結(jié)束語

在硬件上采用了溫度傳感、溫度-電流變送、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字電路等技術(shù)，完成了加水加熱的控制。在軟件上，利用STC89C52單片機(jī)完成了水溫的檢測(cè)及控制，實(shí)現(xiàn)了溫度設(shè)定的40℃～90℃范圍，最小區(qū)分度為1℃，標(biāo)準(zhǔn)溫差≤1℃，用十進(jìn)制數(shù)碼顯示水的實(shí)際溫度；當(dāng)水位低于設(shè)定水位時(shí)，能自動(dòng)補(bǔ)水，且防止了燒干而損壞電熱管。

參考文獻(xiàn)：

[1]張金花，周雯超.基于單片機(jī)的智能水箱水位和水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2017（02）：82-84.

[2]林繼.基于單片機(jī)的鍋爐水溫與水位控制設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2015（23）：15-17.