一款基于單片機的烤漆房溫控器的設計

何金鳳 唐山工業職業技術學院

一、引言

當前隨著老年代步車、電動三輪車的需求量增加，生產廠家的規模發展較快，在以往的生產過程中，生產廠家需要到專門的烤漆公司進行烤漆作業，隨著生產廠家的規模擴大，具有一定規模的生產廠家紛紛建立了自己的專業烤漆房。為了適應烤漆房的快速發展，筆者研發了一款專用于烤漆房的智能烤漆房溫控器，該溫控器借鑒了傳統溫控器的優點，同時增加了單片機程序控制，可以自動檢測烤漆房的溫度，自動設定烤漆作業時間，減輕了操作人員的勞動強度，增加了工作效率。

二、烤漆房溫控器的設計方案分析

烤漆房的工作原理為：當烤漆時，外部空氣經過層層過濾后由風機送到烤漆房內，烤漆房內空氣呈正壓，空氣由房頂向下采用全降式流動，從而使烤漆后的噴霧微粒可以被有效排出室外，依次循環。烤漆時，烤房內使用熱風循環，房內溫度很快會升高到預訂溫度，當溫度達到設定溫度值時，燃燒器自動停止。當溫度下降到設定溫度時，風機和燃燒器又自動開啟，保證烤漆房內溫度保持相對恒定。當烤漆時間達到設定的時間時，溫控器停止工作，烤漆作業完成。

該溫控器是根據烤漆的工作原理和客戶的實際需求而設計的。其主要組成部分包括顯示部分、溫度檢測部分、按鍵部分、繼電器控制部分、LED 指示燈部分。

三、烤漆房溫控器的硬件設計

1.溫控器的元器件選型

根據該溫控器的功能分析，選用了臺灣宏晶科技公司生產的STC12C5A60S2 單片機作為該溫控器的微處理器，該款單片機具有高速度、低功耗、抗干擾能力強等優點。該單片機的指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度要比傳統的51 單片機快8 到12 倍，完全滿足該溫控器的需求。

該溫控器選擇的溫度傳感器是Cu50 熱電阻，Cu50 熱電阻又稱為銅熱電阻，當Cu50 在0 攝氏度的時候，阻值為50 歐姆，它的阻值隨著溫度的上升而勻速增長。該傳感器在醫療、工業、溫度計算等高精度溫度設備中應用非常廣泛，其溫度范圍為-50 攝氏度到150 攝氏度，滿足該溫控器的要求。

該溫控器的數字顯示部分采用了數碼管，數碼管具有防水、防潮、質量好、價格低廉、壽命長等優點。該數碼管顯示的元素包括溫度值的顯示和定時時間的顯示，其溫度值指的是溫度傳感器檢測到的烤漆房的溫度值。定時時間指的是烤漆房提前設定的工作時間。該控制器的狀態指示燈采用的是LED 燈，該狀態指示燈可以顯示風機、加熱管、照明燈等負載的工作狀態。

該溫控器的按鍵部分采用的是輕觸開關，該按鍵的壽命可達30萬次，具有質量穩定、靈敏度高的特點。該溫控器的按鍵分為設置鍵、溫度值增減鍵、定時值增減鍵、風機啟停鍵、加熱管啟停鍵、照明啟停鍵。該控制器的負載繼電器采用的是電磁繼電器，該繼電器工作電壓為12V，工作電流可達10A，該繼電器具有一路常開觸點和一路常閉觸點，該繼電器所控制的負載包括2 路風機、8 路加熱管、2 路照明，該繼電器質量穩定、使用壽命長，完全滿足實際需求。

該溫控器所采用的電源是開關電源供電，考慮到溫控器的單片機和傳感器電路對電源穩定性、抗干擾能力要求較高，該溫控器采用了正規廠家生產的220V 變12V 和5V 開關電源作為該溫控器的電源，開關電源具有壽命長、抗干擾能力強、效率高等優點。

2.系統電路的設計

該溫控器的溫度傳感器電路采用的是三線制接線法，在Cu50 根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的接法稱為三線制。熱電阻采用三線接法時為了消除連接導線電阻引起的測量誤差，一般配合電橋使用。該熱敏電阻的電阻值隨著溫度的變化而變化，該阻值通過電路轉換為電壓信號，單片機通過放大電路接收到變化的電壓信號后，經過AD 轉換，通過單片機的程序算法得出溫度數值。

該溫控器的按鍵電路采用的是按鍵接地的做法，按鍵的一端接到單片機的端口，另一端接到接地端，當按下按鍵，單片機的端口通過按鍵接地，則代表接收到低電平，單片機根據程序算法進行對應的功能控制。

該溫控器的顯示部分、負載部分電路設計均采用了科學的設計方式，保證了整個控制系統的穩定性和安全性。

四、烤漆房溫控器的軟件設計

該溫控器的軟件設計思路為：當溫控器上電后，設置溫度預定值，設置定時時間，等待1 分鐘后，加熱管啟動、風機啟動、照明啟動。溫度設定好后，當實際溫度高于設定的上限溫度，加熱系統停止運行，當溫度低于設定的下限溫度2 度，加熱系統開始工作，如此循環，定時時間到，加熱系統停止工作，風機停止工作。該控制器同時具有強制停止的功能。該溫控器的邏輯控制經過實地調研，根據用戶的需求而設計，完全滿足用戶需求。

五、總結

本文分析設計了烤漆房溫控器的總體設計方案，設計了該溫控器的硬件電路和軟件電路，該溫控器實現了烤漆房的自動化烤漆功能，滿足了用戶需求。