暖气节能智能控制器论文

暖气节能智能控制器论文
摘要：单片机通过其采集的数据驱动电磁阀，调节暖气管道中的热水流量从而调节温度，并将之显示在LED显示器上，它还负责接收键盘数据，从而实现手动调节室内温度的目的。

在计费方面，单片机通过采集的温度，流量等数据计算出相应的数据，保存并累加，并将相关费用通过LED显示出来。

在报警方面，当剩余费用达到一定程度时报警。

在北方的城市生活中，暖气是冬天必不可少的，随着现代化建设的进行，人们的生活水平逐渐提高，对暖气的要求也越来越高，古老的供暖模式与我们的日常需求冲突便显现出来。

例如：暖气供暖温度的不均匀，暖气计费的不合理，暖气调节的不规范及暖气供暖的不节约等。

暖气控制的智能化和节能性的要求越来越明显。

当然，要想达到暖气控制的智能和节能，改变其供暖模式所需的投资量是庞大的，我们不得不考虑一种更经济，更实际的方法，即改变收费模式，改变室内暖气供应的控制模式。

我国暖气收费一般是以住房面积计算，这种方式有失公平。

现在我们根据前人的经验，提传热量计费的方式。

我国室内暖气供应控制一般是手动阀门，有的用户干脆无阀门。

这样的方式造成一旦暖气开通，所有用户都以最大模式运行，不管用户家中是否有人，于是便造成了热量的流失与浪费。

针对暖气控制器的设计，他具有人性化，智能化，自动化的特点，而且价格低廉，适合一般用户。

随着人们生活水平的提高，燃料价格的上涨，旧的供暖模式的落后与暖气价格的提高，两者的矛盾越来越
突出。

由此，急需一种新的供暖模式和计费模式来解决这个问题，而这种对暖气控制器方面的设计改造，不仅具有智能节能等优点，而且造价低，效率高，便在暖气控制方面占有了一席之地。

目前，基于单片机的微控制器已广泛应用于家电控制、通讯、工业控制、智能仪器仪表、金融电子等许多领域。

鉴于以上优点，本设计介绍了一种基于MCS51系列单片机的新型智能暖气控制系统。

针对我国北方冬季气候特点，在分析现有暖气供应的基础上，设计了基于单片机技术的更具人性化，自动化，智能化的室内暖气控制系统。

单片机根据温度传感器和键盘采集的数据来判断室内情况，从而驱动电磁阀，调节暖气片的热水流量，达到智能调节室内温度的目的。

基于DS18B20温度采样电路，可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5℃，自带AD转换。

我们现利用单片机与18B20进行通信，然后经单片机对采集到的温度信号经过计算，送给显示设备显示。

利用PWM调制加热的控制脉宽信号，以控制加热的功率，同时，基于可控硅的弱电控制强电的模块设计，简化了电路设计。

本系统还设置了温度异常报警电路，当环境温度高于50℃时，系统报警。

工业生产过程中经常遇到的温度控制系统是具有大滞后特征的控制系统，单纯采用PID算法校正的温度控制系统具有高频扰动大、调整时间长、PID参数整定困难、有较大超调量等弊端。

单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。

针对家庭室内等对温度敏感的场合，为达到对其温度的良好控
制，本设计从实用的角度以51单片机为核心设计了一套温度智能控制系统，其既能实现温度的实时控制，监控还可以根据具体情况实现有无人使得暖气通断智能控制。

全球温度控制器市场近些年来增长缓慢，因为温度控制器环节已经被纳入为分布式控制系统（DCS），个人电脑（PC）和可编程逻辑控制器（PLC）。

中国作为一个主要的制造中心和市场的崛起是温度控制器增长的驱动因素。

主要终端工业公司将制造业务向中国的转移，使温度控制器价格的下降，许多位于欧洲和北美的温度控制器供应商已经表明一旦准备充分，他们将在中国展开他们的温度控制器制造业务。

通过在中国生产，供应商不但可以获得更便宜的劳动力和原料的竞争优势，而且他们这样更接近主要的发展市场。

作为温度智能控制控系统其中硬件组成主要由以下几部分组成：单片机信息处理、温度采集、信号转换、显示、键盘设置及控制部分组成。

在该系统中主要的是传感器与调节阀的选择。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

其次是电磁阀，阀对流量的控制可以分为两种：一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁换向阀、电液换向阀。

另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动
控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。

所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流控制（当然经过结构上的改动也可实现压力控制等），既然是节流控制，就必然有能量损失，伺服阀和其它阀不同的是，它的能量损失更大一些，因为它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作。

一般说来，好像伺服系统都是闭环控制，比例多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服药灵活一些。

从他们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，向应要慢。

但从发展趋势看，特别在比例方向流量控制阀和伺服阀方面，两者性能差别逐渐在缩小，另外比例阀的成本比伺服阀要低许多，抗污染能力也强。

本系统以89C51单片机作为微处理器，该处理器具有功能强大，价格低廉等优势，该系统采用以一个单片机为主的工作模式。

它的特点是
（1）用单片机8051作为系统的控制核心，用以实现对外围器件的操作，从而实现保护功能，同时系统硬件得到很大简化；
（2）采用数字温度传感器，摒弃了传统传感器的缺点，省略了A/D转换；
（3）使用串行口与显示相连接，节省了单片机接口，使单片机未用接口能够完成其他操作，节省了扩展芯片的使用；
（4）本设计采用9个LED显示和一个按键来分别完成温度和费用两个不同显示，通过按键转换，完成费用显示和温度显示两个功能，
使LED节省一半；
（5）采用比例电磁阀，完成温度的自动调节。

它的主要功能是：
一方面负责采集温度，温度传感器3安装在室内中央，采集室内温度，传感器1，2分别安装在暖气管道的进水口和出水口，采集两处的温度计算温差并保存，再根据采集的流量数据计算出热量并保存。

另一方面是按键的设置，即手动调节室内的温度而设置的+1，-1，+10，-10键，无人或无需暖气供应时所设置的清零按键，显示费用的按键（显示温度的按键），总控制显示器开关的按键等
总之，该单片机通过其采集的数据驱动电磁阀，调节暖气管道中的热水流量从而调节温度，并将之显示在LED显示器上，它还负责接收键盘数据，从而实现手动调节室内温度的目的。

在计费方面，单片机通过采集的温度，流量等数据计算出相应的数据，保存并累加，并将相关费用通过LED显示出来。

在报警方面，当剩余费用达到一定程度时报警。