專利名稱：：一種定時恒定溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及控制器領(lǐng)域，特別涉及一種定時恒定溫度控制器。
背景技術(shù)：
：溫度控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了機(jī)械式、電子式和智能式三個階段。早期的機(jī)械式溫度控制器大多是利用雙金屬片的熱脹冷縮原理制成，其典型代表如雙金屬片溫控器。機(jī)械式溫度控制器具有價格低、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)；但它的溫漂較大，控制誤差較大，控制精度較低，難以滿足社會發(fā)展的需要。隨著電子技術(shù)的發(fā)展在機(jī)械式溫度控制器的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了電子式溫度控制器，它是利用采樣電路進(jìn)行溫度檢測，通過邏輯電路控制輸出，進(jìn)而調(diào)整溫度使其達(dá)到設(shè)定值。電子式溫度控制器的控制精度較機(jī)械式有了大幅提高，但仍然不能實(shí)現(xiàn)溫度的高精度控制，其邏輯電路的抗干擾能力也較弱、元器件容易損壞，導(dǎo)致其可靠性不高。為進(jìn)一步解決機(jī)械式和電子式溫度控制器存在的問題，現(xiàn)有技術(shù)又提出了智能式溫度控制器，能夠提供更精確、更可靠的控溫保障，不僅具有使用方便、操作簡單、集成度高和功能完備等優(yōu)點(diǎn)，而且大大提高了被控溫度參數(shù)的控制精度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)1、不能很好地滿足對節(jié)能的需求；2、現(xiàn)有溫度控制器多以220/120伏系統(tǒng)為主，將它應(yīng)用在家庭中會造成一定程度上的安全隱患。3、現(xiàn)有的溫度控制器能調(diào)節(jié)的參數(shù)較少，無法對所服務(wù)的根本對象"人"做出最合適的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)控的溫度和人們所需求的真實(shí)溫度存在差異。
發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)用戶可以根據(jù)自身意愿調(diào)控所需的參數(shù)，減少安全隱患，又可實(shí)現(xiàn)對能源的節(jié)省，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種定時恒定溫度控制器，所述技術(shù)方案如下—種定時恒定溫度控制器，所述控制器包括電源電路、MCU主控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路、按鍵電路、控制輸出電路、瑕機(jī)電路和負(fù)載接口電路；所述電源電路通過導(dǎo)線與所述MCU主控制電路和溫度檢測電路相連；所述電源電路輸出端和所述MCU主控制電路相連，所述MCU主控制電路和所述控制輸出電路相連，所述控制輸出電路及所述跳線電路分別和所述負(fù)載接口電路相連；所述負(fù)載接口電路的輸出端連接負(fù)載；所述液晶顯示電路和所述MCU主控制電路相連；所述人機(jī)接口電路通過所述按鍵電路和所述MCU主控制電路相連；所述溫度檢測電路連接所述MCU主控制電路。所述電源電路主要包括兩節(jié)AA堿性電池、穩(wěn)壓管、電容C3、E2、E1、C2、C6、C7、C8、C9;所述兩節(jié)AA堿性電池用于提供系統(tǒng)工作所需的能源，所述電容C3、E2用于穩(wěn)定供電電壓、消除雜波，所述C3、E2和所述穩(wěn)壓管的基極相連，所述穩(wěn)壓管用于將電源電壓穩(wěn)壓在2.5V，所述電容E1、C2、C6、C7、C8、C9用于二次濾波、去除干擾，向所述MCU主控制電路供電。所述控制器的功耗低、精度高，所述精度為0.5攝氏度或1華氏度。所述負(fù)載接口電路采用超低功耗的繼電器作為核心器件，當(dāng)所述控制輸出電路有信號輸出時，所述繼電器相應(yīng)地吸合或松開，將所述控制器的控制信息輸出給負(fù)載。所述MCU主控制電路具體包括時鐘源、存儲模塊、采樣保持模塊、A/D模塊、比較模塊、液晶驅(qū)動模塊、故障診斷模塊。所述跳線電路用于區(qū)分且控制不同的負(fù)載設(shè)備。所述控制輸出電路用于將單片機(jī)的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成直接驅(qū)動負(fù)載的信號。所述控制器還包括主程序、上電初始化子程序、周期自檢子程序、LCD顯示子程序、參數(shù)查看子程序、參數(shù)設(shè)置子程序、電池電量報警子程序、制熱子程序、制冷子程序和故障處理子程序。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是通過對硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)，解決了對節(jié)能的需求，減少了安全隱患，實(shí)現(xiàn)了用戶可以根據(jù)自身意愿調(diào)控所需的參數(shù)，增加了用戶體驗(yàn)，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需要。為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的-路圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的路圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的-圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定時恒定溫度控制器的跳線電路圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定時恒定溫度控制器的控制輸出電路圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種定時恒定溫度控制器的負(fù)載接口電路圖。-種定時恒定溫度控制器的結(jié)構(gòu)框圖；-種定時恒定溫度控制器的控制原理圖；-種定時恒定溫度控制器的電源電路圖；種定時恒定溫度控制器的MCU主控制電路和按鍵電-種定時恒定溫度控制器的MCLR電路圖；-種定時恒定溫度控制器的溫度檢測及溫度修正電-種定時恒定溫度控制器的液晶顯示電路示意圖；-種定時恒定溫度控制器的模式選擇按鍵電路圖；-種定時恒定溫度控制器的風(fēng)扇選擇按鍵電路具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。定時恒定溫度控制器的硬件電路是一種標(biāo)準(zhǔn)的ASIC(A卯licationSpecificlntegratedCircuit,專用集成電路)，提供了一種小型且具有高成本效益比的溫控器，它主要由電源電路、MCU(MicroControllerUnit，微控制單元)主控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路、按鍵電路、控制輸出電路、跳線電路和負(fù)載接口電路等幾部分組成，其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。其中，定時恒定溫度控制器可以在035t:之間穩(wěn)定而準(zhǔn)確地控制溫度，其控溫精度可達(dá)0.5°C(1°F)，控制的目標(biāo)溫度和循環(huán)時間兩種被控參數(shù)可以通過UP和DOWN按鍵隨時在線查看和在線修改，實(shí)現(xiàn)溫度控制器人性化管理的理念，實(shí)現(xiàn)設(shè)定參數(shù)的智能化和舒適化控制，其控制原理如圖2所示。電源電路通過導(dǎo)線和MCU主控制電路相連；電源電路輸出端和MCU主控制電路相連，MCU主控制電路和控制輸出電路相連，控制輸出電路和跳線電路分別和負(fù)載接口電路相連；負(fù)載接口電路的輸出端連接負(fù)載；液晶顯示電路和MCU主控制電路相連；人機(jī)接口電路和按鍵電路相連，按鍵電路和MCU主控制電路相連；溫度檢測電路連接MCU主控制電路。為了更詳細(xì)的描述本發(fā)明實(shí)施例提供的控制器，下面對各個電路進(jìn)行詳細(xì)說明，詳見如下—、電源電路參見圖3，定時恒定溫度控制器的電源采用兩節(jié)AA堿性電池(1.5V/節(jié))供電，在使用過程中電池電量將逐漸減少，2V電壓是采用PIC16F913單片機(jī)的產(chǎn)品可以工作的最低限度，為了盡可能地延長控制器的使用時間，在電源電路的設(shè)計(jì)中采用了由MCP1700-2.5型穩(wěn)壓管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，其中，也可以采用其他型號的穩(wěn)壓電路，例如asl117、tc2185、mcpl702等，具體實(shí)現(xiàn)時本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。具體連接方式為電源電路主要包括兩節(jié)AA堿性電池、穩(wěn)壓管、電容C3、E2;兩節(jié)AA堿性電池用于供電，電容C3、E2用于穩(wěn)定供電電壓、消除雜波，C3、E2和穩(wěn)壓管的基極相連，穩(wěn)壓管用于將電源電壓穩(wěn)壓在2.5V，向MCU主控制電路供電。溫度控制器正常工作的情況下，電源電路的輸入電壓為Vin=30V，經(jīng)過電容C3濾波后輸入MCP1700穩(wěn)壓管，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出2.5V電壓，然后通過電容El、C2、C6、C7、C8、C9完成二次濾波再向系統(tǒng)供應(yīng)VDD=2.5V的恒定直流電壓。設(shè)計(jì)系統(tǒng)中各個子電路時，所有器件的參數(shù)都要與2.5V電壓相配合，例如液晶屏的驅(qū)動電壓為2.5V，溫度傳感器檢測的當(dāng)前溫度值也需要轉(zhuǎn)換成02.5V的電壓信號等。當(dāng)2.5V《Vin《3V時，VDD=2.5V，系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)2.IV《Vin<2.5V時，2.IV《VDD<2.5V，顯示缺電標(biāo)志，提醒用戶更換電池；當(dāng)2V《Vin<2.IV時，2V《VDD<2.IV，顯示故障代碼，必須更換電池；當(dāng)0V<Vin<2V時，VDD<2V，由于2V電壓是采用PIC16F913單片機(jī)的可以工作的最低限度，故系統(tǒng)不能工作。二、MCU主控制電路參見圖1、圖4，MCU主控制電路主要包括時鐘源、存儲模塊、采樣保持模塊、A/D模塊、比較模塊、液晶驅(qū)動模塊、故障診斷模塊。5其中，MCU主控制電路的中央處理計(jì)算機(jī)選擇Microchip的PIC16F913單片機(jī)，該型單片機(jī)具有高耐用的閃存/E乍R0M存儲模塊，E乍ROM所保存的數(shù)據(jù)存儲時間可以大于40年，程序存儲器的可用空間多達(dá)14X4K，存儲模塊中含有代碼保護(hù)功能，極大地提高了數(shù)據(jù)存儲的安全性。低功耗的PIC16F913單片機(jī)可以正常工作在從2V到5.5V的寬電壓范圍內(nèi)，適合電池供電系統(tǒng)(電量逐漸走低)設(shè)計(jì)的需要。定時恒定溫度控制器的設(shè)計(jì)采用PIC16F913單片機(jī)內(nèi)部時鐘源作為整個電路系統(tǒng)的SCS(SystemClockSelection，系統(tǒng)時鐘源)，選擇單片機(jī)內(nèi)置的8MHzHFINTOSC(High-FrequencyInternalOscillator,高頻內(nèi)部振蕩器)為系統(tǒng)的時鐘源配置，該內(nèi)部晶振模塊可以通過軟件調(diào)整頻率，使該溫控器晶振電路成為最可靠的電路。PIC16F913單片機(jī)內(nèi)置有16位的比較模塊，比較模塊由兩個比較器組成，其輸入引腳與1/0端口引腳RA0和RA3復(fù)用，輸出引腳與1/0端口引腳RA4和RA5復(fù)用；比較器的一個輸入為內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓(CV，)。比較模塊中的一個比較器負(fù)責(zé)當(dāng)前實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度的實(shí)時比較，給出溫度差值A(chǔ)T，AT=目標(biāo)溫度-實(shí)際溫度；另一個比較器負(fù)責(zé)循環(huán)時間的實(shí)時比較，得出時間差值A(chǔ)t。定時恒定溫度控制器采用分時間段循環(huán)的控制方式對溫度誤差A(yù)T進(jìn)行調(diào)節(jié)，使實(shí)際溫度始終保持在目標(biāo)溫度。PIC16F913單片機(jī)內(nèi)置了故障診斷模塊，故障診斷模塊可以連續(xù)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行情況，例如檢測到TEMPE=VDD時，給出故障代碼"98";檢測到VDD<2.IV時，給出故障代碼"99"等。在MCU主控制電路中設(shè)置了一個噪聲濾波器，可以檢測并濾除干擾脈沖，干擾脈沖可以通過此電路及時進(jìn)行泄放，參見圖5。在正常工作時引腳上的電壓如果超過規(guī)范值，以及在ESD(Electro-Staticdischarge,靜電保護(hù))中產(chǎn)生的電流超過器件的規(guī)范值，為了避免系統(tǒng)受到損傷，都會導(dǎo)致復(fù)位(例如當(dāng)VDD<2V時，也被置低有效，此時系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，不再正常工作。只有當(dāng)電壓等參數(shù)再次滿足了器件的工作參數(shù)，才會退出復(fù)位狀態(tài)，確保正常工作)。M^在單片機(jī)內(nèi)被連接到VDD，通過軟件清零配置寄存器中的MCLRE位，可以將使能MCLR引腳的內(nèi)部電位弱上拉，上拉后減少系統(tǒng)的功耗，最大程度地利用能源。具體連接方式為單片機(jī)PIC16F913的引腳1為圖5所示的電路，引腳2、3用于連接溫度檢測電路。引腳25、26、4、5是液晶顯示電路的公共端；引腳21-24，以及6，7為液晶顯示電路的段引腳，用于連接液晶顯示電路。引腳11-13用來達(dá)到液晶顯示電路1/3的偏置類型。引腳9、10、14用于連接工作模式選擇開關(guān)，接收用戶向單片機(jī)發(fā)出的制熱、制冷或者風(fēng)扇連續(xù)運(yùn)行的信號。引腳15、16用來接收按下up、down按鈕時，判斷用戶是在線查看參數(shù)還是設(shè)置參數(shù)。引腳17、18用來向控制輸出電路傳遞控制信號，控制負(fù)載接口線路的導(dǎo)通。引腳27是復(fù)用端，在向單片機(jī)調(diào)試或者燒制程序時，可以使用；在電路工作時，用來處理與其相連的溫度信號，以判斷當(dāng)前的溫度狀態(tài)。MCU主控制電路是定時恒定溫度控制器的核心，它選擇PIC16F913單片機(jī)的理由如下第一、一般來說A/D轉(zhuǎn)換過程的固有缺點(diǎn)就是對電噪聲十分敏感，在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)的任何噪聲往往會被包含在采樣到的溫度信號數(shù)據(jù)中，使測量到的數(shù)據(jù)失去可信性，這導(dǎo)致它們在多數(shù)情況下需要校準(zhǔn)，而增加系統(tǒng)電路不但會降低系統(tǒng)整體的可靠性，還會增加制造、組裝和勞務(wù)的成本。因此選用具有集成A/D轉(zhuǎn)換器的PIC16F913單片機(jī)就可以很好地克服這個問題。第二、現(xiàn)代集成電路日益復(fù)雜，可靠性是電路系統(tǒng)除性能指標(biāo)外最重要的技術(shù)參數(shù)。定時恒定溫度控制器采用LCD液晶面板作為人機(jī)交互窗口，而液晶顯示器需要液晶驅(qū)動電路驅(qū)動才能使用，在系統(tǒng)中單獨(dú)配置LCD驅(qū)動電路不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且增加了成本，但是采用具有集成液晶驅(qū)動模塊的PIC16F913單片機(jī)則完全可以克服這個問題。第三、多數(shù)電路系統(tǒng)常常需要單獨(dú)配置時鐘電路，而PIC16F913單片機(jī)本身就具有的高性能8MHz時鐘源完全可以與外部時鐘電路相媲美，恰到好處地滿足系統(tǒng)的需要。第四、該溫控器要求具備掉電記憶和重新上電恢復(fù)的功能，PIC16F913單片機(jī)內(nèi)置的E乍ROM存儲模塊提供了用于存儲目標(biāo)溫度、循環(huán)時間和風(fēng)扇風(fēng)量等參數(shù)的非易失性存儲器。第五、PIC16F913單片機(jī)的集成度高，最大程度地減少了外界對測溫準(zhǔn)確度的影響，它較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，較為經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了精確的溫度控制。三、溫度檢測電路溫度檢測電路中溫度傳感器為玻璃封裝的NTC熱敏電阻，其一端接電源，一端接高精度電阻，用于監(jiān)測周圍環(huán)境的當(dāng)前溫度值。當(dāng)周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化后，熱敏電阻的阻值就會隨之產(chǎn)生一個變化量，通過采樣電路的取壓，將周圍環(huán)境溫度的變化量轉(zhuǎn)換成電壓變化量輸出。溫度傳感器的采樣信號經(jīng)保持后送入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D，AnalogtoDigitalconverter)轉(zhuǎn)換，此模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為單片機(jī)的內(nèi)置模塊，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用逐次逼近法產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)，將信號轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)的數(shù)字量，并將數(shù)據(jù)存入片內(nèi)的寄存器，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理。處理后的數(shù)據(jù)交由PIC16F913單片機(jī)進(jìn)行動態(tài)管理，將當(dāng)前的實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，如果存在溫度差A(yù)T，就根據(jù)溫度差進(jìn)行調(diào)節(jié)，使實(shí)際溫度保持在目標(biāo)溫度附近；如果不存在溫度差，則保持狀態(tài)不變。為了提高溫度檢測的準(zhǔn)確度和系統(tǒng)控制的精確度，在設(shè)計(jì)硬件電路時，必須保證測得的當(dāng)前溫度與轉(zhuǎn)換到單片機(jī)中的數(shù)字量呈線性對應(yīng)關(guān)系。在穩(wěn)定狀態(tài)下房間溫度的變化量一般較小，NTC熱敏電阻可以保持在最小功率下，使得它本身阻值的變化一定程度上具有線性。為保證測量溫度的準(zhǔn)確，提供了具有恒壓源性質(zhì)的電源"a"(見電源部分)。此外，還要在軟件算法的設(shè)計(jì)中進(jìn)行線性化處理換算。在軟件算法設(shè)計(jì)中根據(jù)公式(1)可以計(jì)算出熱敏電阻阻值和溫度的線性化對應(yīng)關(guān)系，熱敏電阻阻值與溫度的換算公式如(1)所示。NTC熱敏電阻阻值與溫度成反比，溫度越高則熱敏電阻的阻值越低；反之，溫度越低則熱敏電阻的阻值越高。Rt=Rt0xexp〗BxJ___^丁丁丄t丄to.=Rt0xexp<{Bx11(tt+273.15)(tt0+273.15)式中Tt。=t。+273.15(其中t0=25t:為基準(zhǔn)室溫)，單位是K。Tt=tt+273.15(其中t為實(shí)際室溫，單位是t:)，單位是K。Rt。為環(huán)境t。=25t:時的標(biāo)稱阻值，單位是kQ;從表1中可知為10kQ。表l溫度和電阻之間的關(guān)系(1)7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>Rt為環(huán)境tt=t時的阻值，單位是kQ。B為NTC熱敏電阻的材料常數(shù)，它是反映負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器靈敏度的一個常數(shù)，單位是t:;B值越大，熱敏電阻器的熱靈敏度越高，其公式如(2)所示，計(jì)算可得該溫控器使用的熱敏電阻材料常數(shù)為3915.5°C。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(2)具有8路模擬輸入的溫度采樣保持電路內(nèi)置在PIC16F913單片機(jī)中，采樣保持電路的輸出與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入相連，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A/D)用于將采樣環(huán)境溫度所得的模擬量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠識別的數(shù)字量。單片機(jī)內(nèi)置的模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，一次A/D轉(zhuǎn)換是210(1024)步，可以將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成表示該信號的IO位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的2—10分辨率與NTC熱敏電阻的分辨率相匹配，可使溫度檢測電路的分辨力達(dá)到0.5。F以上。A/D轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓VREF+連接到VDD，參考電壓VREF-連接到GND。為了使A/D轉(zhuǎn)換達(dá)到規(guī)定精度，還必須使充電保持電容(CHOLD)充滿至輸入通道的電平。可以用公式(3)來計(jì)算最小采集時間，公式的誤差為1/2LSb，l/2LSb誤差是A/D達(dá)到規(guī)定分辨率所允許的最大誤差。TACQ=放大器穩(wěn)定時間+保持電容充電時間+溫度系數(shù)(3)=TAMP+TC+TC0FF=2iis+Tc+[(t_25°C)(0.05iis/°C)]參見圖6，圖6中給出了定時恒定溫度控制器的溫度檢測及溫度修正電路圖，通過該電路圖即可實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測及對溫度的修正。四、液晶顯示電路LCD(LiquidCrystalDisplay,液晶顯示電路)主要由液晶顯示屏和液晶驅(qū)動芯片兩部分構(gòu)成。定時恒定溫度控制器需要安裝在距地1.5米的室內(nèi)墻壁上，故采用12點(diǎn)視角方向57X32mm的24段式液晶顯示屏，字段式的液晶面板有利于滿足產(chǎn)品的美觀要求，有利于降低液晶屏的功耗，還有利于降低批量生產(chǎn)的成本。該液晶屏能夠適應(yīng)-206(TC貯存和-105(TC環(huán)境中正常使用的設(shè)計(jì)要求，其真值表如表2所示。表2液晶屏引腳信號的真值表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表1中可以看出，COM端共分為C0M1、COM2、COM3、COM4，參見圖7，當(dāng)C0M1和引腳1相通時，可以顯示第2個8的d段，當(dāng)C0M1和引腳3相通時，則顯示第一個8的d段，同理也它可以控制LCD像素?cái)?shù)據(jù)，支持3個帶有可選擇預(yù)分頻比的LCD時鐘源，滿足了產(chǎn)品的電路簡化設(shè)計(jì)原則，有利于提高產(chǎn)品的可靠性和減少產(chǎn)品的成本。液晶顯示驅(qū)動模塊使用外部梯形電阻產(chǎn)生液晶偏置電壓，LCD偏置電壓具有4種電壓等級GND、1/3VDD、2/3VDD和VDD，外部梯形電阻連接到偏置引腳1、偏置引腳2、偏置引腳3和GND，連接偏置引腳3到VDD，偏置引腳1和偏置引腳2被分別配置為1/3VDD和2/3VDD。五、按鍵電路定時恒定溫度控制器的按鍵電路分為模式選擇按鍵電路、風(fēng)扇選擇按鍵電路、UP和DOWN按鍵電路四個部分。參見圖8，模式選擇按鍵電路是由制熱模式(HEAT)子電路、制冷模式(COOL)子電路、系統(tǒng)關(guān)閉(OFF)子電路所構(gòu)成，當(dāng)產(chǎn)品置于制冷模式時，壓縮機(jī)的安全特性會導(dǎo)致須等待5分鐘才能開始運(yùn)行。參見圖9，風(fēng)扇選擇按鍵電路由自動模式(AUT0)子電路和連續(xù)模式(0N)子電路構(gòu)成，其中，當(dāng)風(fēng)扇工作在自動模式時，若風(fēng)扇連接的負(fù)載設(shè)備為電熱爐時，則風(fēng)扇只能工作在制熱/制冷操作被激活的狀態(tài)下；若風(fēng)扇連接的負(fù)載設(shè)備為氣/油加熱爐時，當(dāng)模式選擇按鍵置于C00L時，風(fēng)扇只工作在制冷激活的狀態(tài)下；當(dāng)模式選擇按鍵置于HEAT時，風(fēng)扇由熱爐風(fēng)扇控制電路控制。其中，風(fēng)扇工作在連續(xù)模式時，則風(fēng)扇一直處于工作中。其中，如果負(fù)載設(shè)備是一個二線裝置，即進(jìn)線端沒有連接到風(fēng)扇，則不能使用風(fēng)扇選擇按鍵。UP和DOWN按鍵電路是由兩個按鈕開關(guān)組成的子電路，主要用來查看設(shè)置好的目標(biāo)參數(shù)和設(shè)置系統(tǒng)控制參數(shù)。單擊UP按鍵可以查看HEAT模式中所設(shè)置的參數(shù)，單擊DOWN按鍵可以查看COOL模式中所設(shè)置的參數(shù)。雙擊UP和DOWN按鍵可以進(jìn)入系統(tǒng)的配置菜單，更改系統(tǒng)的各種參數(shù)設(shè)置。六、跳線電路定時恒定溫度控制器需要調(diào)控中央空調(diào)、油或天然氣加熱的空調(diào)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)、毫伏系統(tǒng)等多種負(fù)載設(shè)備，能夠適應(yīng)應(yīng)用范圍較寬的情況，還要使電路設(shè)計(jì)盡可能簡化以節(jié)約成本，為此定義跳線電路J3，參見圖IO，在風(fēng)扇置于自動模式時，風(fēng)扇的具體運(yùn)行方式如下。當(dāng)風(fēng)扇處于自動模式時，若連接的負(fù)載設(shè)備是電熱爐，則跳接到HE，這時風(fēng)扇只工作在制熱/制冷操作激活的狀態(tài)下；若連接的負(fù)載設(shè)備是油或氣的加熱爐，則跳接到HG上，此時風(fēng)扇的工作情況如可以顯示小數(shù)部分。定時恒定溫度控制器采用電池供電，為了節(jié)約電池耗材，降低產(chǎn)品的使用成本，驅(qū)動芯片采用PIC16F913單片機(jī)內(nèi)置的液晶顯示驅(qū)動模塊，液晶顯示驅(qū)動模塊用于驅(qū)動控制靜態(tài)和復(fù)用的液晶面板。PIC16F913單片機(jī)內(nèi)置液晶驅(qū)動模塊可以直接驅(qū)動4個COM端和6個SEG端的液晶面板，恰好能滿足產(chǎn)品的功能要求；1)當(dāng)溫度控制器置于COOL，風(fēng)扇只工作在制冷激活的狀態(tài)下；2)當(dāng)溫度控制器置于HEAT，風(fēng)扇由風(fēng)扇控制電路控制。S卩，跳線的選擇依被控負(fù)載設(shè)備的不同而不同。如果被控負(fù)載是電熱爐，應(yīng)使用HE跳線，當(dāng)風(fēng)扇被置于自動模式時，風(fēng)扇僅工作在制冷/制熱被激活的情況下。如果被控負(fù)載是天然氣、燃、油爐，應(yīng)使用HG跳線，當(dāng)風(fēng)扇被置于自動模式時，系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下風(fēng)扇僅工作在制冷被激活的情況下；系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下風(fēng)扇工作與否是由風(fēng)扇控制線路所控制。七、控制輸出電路從PIC16F913單片機(jī)輸出的數(shù)字信號不能直接控制負(fù)載，必須設(shè)計(jì)控制輸出電路作為中間電路，將單片機(jī)的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成能夠直接驅(qū)動負(fù)載的信號，確保實(shí)現(xiàn)定時恒定溫度控制器的控制功能，參見圖ll，當(dāng)單片機(jī)的引腳18輸出電平為高電平時，三極管Ql、三極管Q3、三極管Q4導(dǎo)通，三極管Ql集電極輸出高電平，同時導(dǎo)致三極管Q2集電極輸出低電平，兩個控制輸出信號同時施加給負(fù)載接口電路。同理，當(dāng)單片機(jī)的引腳17輸出電平為高電平時，三極管Q2、三極管Q5、三極管Q6導(dǎo)通，三極管Q2集電極輸出高電平，三極管Ql集電極輸出低電平，兩個控制輸出信號同時施加給負(fù)載接口電路。八、負(fù)載接口電路參見圖12，負(fù)載接口電路是定時恒定溫度控制器與負(fù)載設(shè)備相連接的部分，負(fù)責(zé)將溫控器的控制信息輸出給負(fù)載。為降低溫控器的功耗和延長產(chǎn)品的工作時間，它采用超低功耗的3V的單線圈磁保持信號繼電器作為負(fù)載接口電路的核心器件。磁保持繼電器低至2.1VDC的閉合/釋放電壓，以及90mW的超低功耗，其中，DC表示直流電源，使得定時恒定溫度控制器能完全符合節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，而多達(dá)1X108的開合次數(shù)又使得溫控器滿足了需要頻繁動作的要求，更能滿足實(shí)際生活中的需要。第二部分、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目前已經(jīng)設(shè)計(jì)出的溫度控制器有的采用復(fù)雜控制算法，這些算法雖然能夠進(jìn)行溫度的高精度控制，但經(jīng)常會由于計(jì)算量過于復(fù)雜，導(dǎo)致其實(shí)際的在線操作不能真正實(shí)現(xiàn)，為此本發(fā)明提出了一種軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中，定時恒定溫度控制器的軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括一個主程序和多個子程序，下面對主程序和各個子程序分別做詳細(xì)的說明主程序，用于完成對各個子程序初始化及調(diào)用；上電初始化子程序，用于負(fù)責(zé)上電后系統(tǒng)的初始化參數(shù)配置；周期自檢子程序，用于對溫控器的狀態(tài)進(jìn)行周期巡檢，判斷系統(tǒng)所處的狀態(tài)，并將結(jié)果反饋給主程序，由主程序完成統(tǒng)一的調(diào)度和管理；LCD顯示子程序，用于在液晶屏上顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，是用戶和控制器之間的交互接口；參數(shù)查看子程序，用于供用戶隨時查看先前設(shè)置的各種參數(shù)，給用戶提供是否更改控制參數(shù)的參考，以使環(huán)境始終處于最適宜的溫度；參數(shù)設(shè)置子程序，用于供用戶在線設(shè)定或修改各種控制參數(shù)，系統(tǒng)則根據(jù)最新修改的參數(shù)進(jìn)行智能控制，其中，參數(shù)具體的配置方式如下1、同時點(diǎn)擊UP和DOWN按鍵并保持3秒，進(jìn)入配置菜單；2、短促點(diǎn)擊UP或者DOWN，選擇設(shè)定參數(shù)的單位t:或。F;3、同時短促點(diǎn)擊UP和DOWN圖標(biāo)，進(jìn)入編程設(shè)定制熱模式參數(shù)；4、點(diǎn)擊UP、DOWN中的一個，更改制熱溫度參數(shù)；5、同時短促點(diǎn)擊UP和DOWN圖標(biāo)，進(jìn)入設(shè)置制熱循環(huán)次數(shù)；6、點(diǎn)擊UP、DOWN中的一個，更改制熱循環(huán)次數(shù)，其中，制熱循環(huán)次數(shù)可以為每小時2次、3次、4次、5次、6次、也可以設(shè)置為其他次數(shù)，具體實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制；7、同時短促點(diǎn)擊UP和DOWN圖標(biāo)，進(jìn)入編程設(shè)定制冷模式參數(shù)；8、點(diǎn)擊UP、DOWN中的一個，更改制冷溫度參數(shù)；9、同時短促點(diǎn)擊UP和DOWN按鍵，進(jìn)入制冷循環(huán)次數(shù)；10、點(diǎn)擊UP、DOWN中的一個，更改制冷循環(huán)次數(shù)，其中，制冷循環(huán)次數(shù)可以為每小時2次、3次、4次、5次、6次、也可以設(shè)置為其他次數(shù)，具體實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制；11、同時點(diǎn)擊UP和DOWN按鍵，并保持3秒以上，保存并退出配置菜單，完成系統(tǒng)的編程配置。電池電量報警子程序，用于在當(dāng)電池電量不足時給出電量信息，提醒使用者進(jìn)行充電，以此保證溫控器正常工作的能源供給。制熱子程序，用于負(fù)責(zé)溫控器制熱狀態(tài)下的控制，為了使制熱達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)，如果用戶的加熱源是采用蒸汽供暖系統(tǒng)，則可以將制熱子程序中的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為2，每次循環(huán)加熱30分鐘；如果用戶采用水暖或者高效熱爐作為加熱源，則可以將制熱子程序中的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為3，每次循環(huán)加熱20分鐘；如果用戶采用天然氣或燃油作為加熱源，可以將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為4，每次循環(huán)加熱15分鐘；如果用戶采用氣和油循環(huán)交替加熱的方式，則可以將制熱子程序中的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為5，每次循環(huán)加熱12分鐘；如果用戶采用電加熱，可以將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為6，每次循環(huán)加熱10分鐘，具體實(shí)現(xiàn)時本發(fā)明實(shí)施例對此不做硬性限制。其中，制熱子程序可以為2線制熱子程序或3線制熱子程序或4線制熱子程序或5線制熱制冷子程序，具體實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。制冷子程序，用于負(fù)責(zé)溫控器制冷狀態(tài)下的控制，制冷源一般由壓縮機(jī)來提供，為了使制冷效果達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，可以將制冷子程序中的循環(huán)次數(shù)設(shè)置為2，即每次循環(huán)制冷30分鐘；也可以將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為4，即每次循環(huán)制冷15分鐘；還可以將循環(huán)次數(shù)設(shè)置為6，即每次循環(huán)制冷10分鐘，以及其它可以采用的設(shè)置方式，具體實(shí)現(xiàn)時本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。其中，制冷子程序可以為2線制冷子程序或3線制冷子程序或4線制冷子程序或5線制冷子程序，具體實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。故障處理子程序，用于給出定時恒定溫度控制器的各種報警信息，方便溫控器的維修，提高產(chǎn)品的可靠性，具體包括以下報警信息，當(dāng)故障代碼為99時，則代表電池電量不足，提醒用戶更換電池；當(dāng)故障代碼為98時，則代表傳感器開路；當(dāng)故障代碼為97時，代表傳感器電路被短路等故障報警信息。綜上所述，通過對上述模塊電路和程序的設(shè)計(jì)，解決了對節(jié)能的需求，減少了安全隱患，實(shí)現(xiàn)了用戶可以根據(jù)自身意愿調(diào)控所需的參數(shù)，增加了用戶體驗(yàn)，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需要。其中，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)1、功能完善，集成度高。定時恒定溫度控制器可以實(shí)現(xiàn)溫度/風(fēng)扇控制參數(shù)的簡單編程，單片機(jī)內(nèi)置的E2PR0M存儲模塊，可以滿足重復(fù)開機(jī)設(shè)定參數(shù)的一致性，實(shí)現(xiàn)了掉電記憶和重新上電恢復(fù)的功能；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳感器信號的高精度采樣；采樣保持模塊實(shí)現(xiàn)了采樣數(shù)據(jù)的完整性；內(nèi)置10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)了信號的高精度A/D轉(zhuǎn)換，高性能的MCU使得控溫更準(zhǔn)確和響應(yīng)更迅速，是集溫度檢測、信息轉(zhuǎn)換、決策輸出三位一體的高性能智能溫度控制器。2、控制精度高。定時恒定溫度控制器的控溫精度為±1°F(0.5tO，在控制的多個環(huán)節(jié)進(jìn)行了線性化處理，實(shí)現(xiàn)了溫度變化的平滑調(diào)節(jié)。3、溫度控制器可以實(shí)現(xiàn)華氏度與攝氏度的自由切換，充分顧及到世界各地人們的不同生活習(xí)慣要求，用戶根據(jù)自身需求配置控制參數(shù)，能夠始終使溫度處在用戶感覺最佳的狀態(tài)。4、可靠性、測試性和維修性高，LCC(LifeCycleCost,全壽命周期費(fèi)用)低。定時恒定溫度控制器在設(shè)計(jì)中進(jìn)行了完整的FMEA、FTA、電磁兼容、防靜電等可靠性分析和設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具備了較高的可靠性；設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行了完整的測試性分析和設(shè)計(jì)，能夠?qū)崟r進(jìn)行在線的故障診斷，使產(chǎn)品具備了良好的測試性；故障代碼和故障字典的給出，使其具有了方便的維修保障。因此，該溫度控制器可以大大減少運(yùn)行及維護(hù)的成本，降低了產(chǎn)品的全壽命周期費(fèi)用。5、電路設(shè)計(jì)簡單完整，成本低廉。最小電路設(shè)計(jì)采用大量常見的電子元器件，從根本上使定時恒定溫度控制器的成本降至最低。6、定時恒定溫度控制器可以連續(xù)工作，不需要在工作狀態(tài)和檢測狀態(tài)之間切換。7、外形美觀大方、結(jié)構(gòu)簡潔可靠、體積小巧，安裝方便快捷。定時恒定溫度控制器的背板采用兩個相互垂直膨脹螺栓固定，允許相互調(diào)節(jié)的這種結(jié)構(gòu)方式方便了安裝。不需要額外預(yù)留安裝溫度傳感器的空間或結(jié)構(gòu)，傳感器固定在控制器內(nèi)部的窗口附近，從而簡化了溫控器的安裝和使用。8、產(chǎn)品綠色環(huán)保，節(jié)約耗材。定時恒定溫度控制器充分考慮到當(dāng)前社會對節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，滿足歐美國家強(qiáng)制節(jié)能的規(guī)定，整個電路系統(tǒng)都采用節(jié)能的設(shè)計(jì)方案，電源的有效利用率極高。如果采用高性能的堿性電池供電，溫控器可以連續(xù)工作半年左右，其靜態(tài)工作點(diǎn)的電流約為0.5mA，每天平均耗電僅0.015伏左右，能最大程度地為用戶節(jié)約耗材的花銷。9、適用范圍廣。定時恒定溫度控制器可以用來控制2線或者3線的天然氣加熱爐、燃油加熱爐、電熱爐、中央空調(diào)、2線有泵或者無泵的熱水供暖系統(tǒng)、2線的毫伏系統(tǒng)，以及4線或者5線的中央制熱和制冷系統(tǒng)。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種定時恒定溫度控制器，其特征在于，所述控制器包括電源電路、MCU主控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路、按鍵電路、控制輸出電路、跳線電路和負(fù)載接口電路；所述電源電路通過導(dǎo)線與所述MCU主控制電路和溫度檢測電路相連；所述電源電路輸出端和所述MCU主控制電路相連，所述MCU主控制電路和所述控制輸出電路相連，所述控制輸出電路及所述跳線電路分別和所述負(fù)載接口電路相連；所述負(fù)載接口電路的輸出端連接負(fù)載；所述液晶顯示電路和所述MCU主控制電路相連；所述人機(jī)接口電路和所述按鍵電路相連，所述按鍵電路和所述MCU主控制電路相連；所述溫度檢測電路連接所述MCU主控制電路。2.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述電源電路主要包括兩節(jié)AA堿性電池、穩(wěn)壓管、電容C3、E2、El、C2、C6、C7、C8、C9;所述兩節(jié)AA堿性電池用于供電，所述電容C3、E2用于穩(wěn)定供電電壓、消除雜波，所述C3、E2和所述穩(wěn)壓管的基極相連，所述穩(wěn)壓管用于將電源電壓穩(wěn)壓在2.5V，所述電容E1、C2、C6、C7、C8、C9用于二次濾波、去除干擾，向所述MCU主控制電路供電。3.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器的功耗低、精度高，所述精度為0.5攝氏度或1華氏度。4.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述負(fù)載接口電路采用超低功耗的繼電器作為核心器件，當(dāng)所述控制輸出電路有信號輸出時，所述繼電器相應(yīng)地吸合或松開，將所述控制器的控制信息輸出給負(fù)載。5.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述MCU主控制電路具體包括時鐘源、存儲模塊、采樣保持模塊、A/D模塊、比較模塊、液晶驅(qū)動模塊、故障診斷模塊。6.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述跳線電路用于區(qū)分且控制不同的負(fù)載設(shè)備。7.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制輸出電路用于將單片機(jī)的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成直接驅(qū)動負(fù)載的信號。8.如權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器還包括主程序、上電初始化子程序、周期自檢子程序、LCD顯示子程序、參數(shù)查看子程序、參數(shù)設(shè)置子程序、電池電量報警子程序、制熱子程序、制冷子程序和故障處理子程序。全文摘要本發(fā)明公開了一種定時恒定溫度控制器，屬于控制器領(lǐng)域?？刂破靼娫措娐?、MCU主控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路、按鍵電路、控制輸出電路、跳線電路和負(fù)載接口電路；電源電路與MCU主控制電路和溫度檢測電路相連；電源電路輸出端和MCU主控制電路相連，MCU主控制電路和控制輸出電路相連，控制輸出電路及跳線電路分別和負(fù)載接口電路相連；負(fù)載接口電路的輸出端連接負(fù)載；液晶顯示電路和MCU主控制電路相連；人機(jī)接口電路通過按鍵電路和MCU主控制電路相連；溫度檢測電路連接MCU主控制電路。本發(fā)明提供的溫度控制器，解決了對節(jié)能的需求，減少了安全隱患，實(shí)現(xiàn)了用戶可以根據(jù)自身意愿調(diào)控所需的參數(shù)，提高了用戶體驗(yàn)，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需要。文檔編號G05D23/24GK101710247SQ200910226219公開日2010年5月19日申請日期2009年11月20日優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日發(fā)明者姜同敏,張曉杰,李華,王棟申請人:張曉杰