专利名称：一种大液晶触摸式可编程温度控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制器领域，具体是提供一种大液晶触摸式可编程温度控制器。
背景技术：
温度控制器按照类型可划分为机械式、电子式和智能式三种，机械式温控器的温 漂大、控温不准确，除特殊的应用场合外，目前已经很少采用。电子式温控器的控温性能比 机械式有了较大提高，但是存在抗干扰能力差、可靠性低、安全性低等诸多问题，使其越来 越难以满足当前社会发展的需要，呈现出逐渐被淘汰的趋势。智能式温控器不但具有控温 精确、功能完善、集成度高、可靠性好等优点，而且大幅提高了温控器的经济性和适用性，然 而智能式温控器在其发展过程中至少还存在着以下一些缺点1、现有的智能式温度控制器为了节约安装成本，多采用单线进、单线出的接线方 式，这使控制器所能调控的对象/负载较少，不能完成复杂的多目标控制。为了进一步提高 控制器外挂负载设备的能力，就需要发展新一代的智能式温度控制器。2、现有的智能式温度控制器不是采用220伏外部电源供电的方式，就是采用电池 供电的方式。对于前者，控制器采用220伏外部电源供电的方式，会给使用这种取电方式 控制器的用户造成一定程度上的安全隐患，有可能危及用户的人身安全。对于后者，控制 器采用电池供电方式，温控器在使用和管理上会给用户带来一系列的问题，如在写字楼、宾 馆、酒店房间等使用较多的场所，电池不但额外增加了用户的使用成本，而且电池的检查和 更换也存在管理上的难度。为了增强控制器的可信性、安全性，进一步提高控制器的经济效 益，提升控制器的效费比，就需要发展新一代的智能式温度控制器。3、现有的智能式温度控制器多采用小型液晶屏显示，这种显示方式虽然简化了设 计难度，降低了研制成本，但小液晶所能显示的功能较少，无疑制约了控制器功能集成度的 提高；另外，小液晶也使得控制器的美观性不佳，且在光线暗淡的情况下，还给用户在线实 时查看带来许多不便。随着液晶技术的进步，为了进一步提高控制器的集成度，改善控制器 的美观度，就需要研制新一代的大液晶带背光显示的智能式温度控制器。4、现有的智能式温度控制器多使用机械式按键，机械式按键由于存在使用次数 (机械性能)的限制，以及使用中可能存在着有意或无意的损坏，都给控制器的使用造成了 麻烦和不便，甚至导致其无法正常使用。为了进一步提高控制器的可靠性、维修性和保障 性，降低控制器使用后期的维护成本，就需要开发新一代的触摸式智能温度控制器。5、现有的智能式温度控制器对被控对象多采用硬调节方式，不能很好地满足绿色 节能的要求，无法在各个阶段给出温度调控的适宜程度，进而减少对能源的消耗；无法对所 服务的根本对象“人”做出最合适的调节；也无法在调温与节能之间做出权衡的选择，致使 温控器的调节效率大打折扣。
发明内容
本发明是针对以上不足，提供一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其解决了当
3前社会对绿色节能的要求，降低了温控器使用中的安全隐患，提高了温控器自身及其所属 控制系统的可靠性，实现了用户根据自身意愿调控所需的目标参数，增加了用户体验，满足 了实际应用中用户个性化调节温度的需求。本发明的一种大液晶触摸式可编程温度控制器所采用的技术方案是一种大液晶触摸式可编程温度控制器，包括MCU主控制电路，所述MCU主控制电路 连接有电源电路和按键电路，所述MCU主控制电路还连接有晶振电路和人-机显示电路，并 通过上下两块电路板的连接电路连接控制输出接口电路。MCU主控制电路还连接有温度检测电路。MCU主控制电路还连接有用户数据存储电路。MCU主控制电路还连接有跳线电路。MCU主控制电路还连接有蜂鸣报警电路。电源电路由交流M伏电源子电路和电池组电源子电路组成。人-机显示电路由触摸屏子电路、液晶屏子电路和背光屏子电路组成。按键电路由三个按钮键子电路和两个拨动键子电路组成。温度检测电路连接对应的检测控制开关。晶振电路由主时钟子电路和副时钟子电路组成。本发明的一种大液晶触摸式可编程温度控制器在减少了温控系统安全隐患的基 础上，改进了已有温控器的功能，实现了温控器对被控对象的软调节，满足了温度调节设备 对节能的要求，具有下列优点1、全寿命周期费用(LCC，Life Cycle Cost)低。大液晶触摸式可编程温度控制器 在设计过程中进行了完整的故障模式影响分析(FMEA，FailUre ModeEffects Analysis)、 故障树分析(FTA，Fault Tree Analysis)、电磁兼容 / 干扰设计(EMC，Electromagnetic Compatibility/EMI, Electromagnetichterference)、防静电设计、热设计、抗振动和耐环 境应力等可靠性分析和设计，产品具有较高的可靠性、测试性和维修性水平，拥有较低的使 用与维护成本，从而大大降低了产品的全寿命周期费用。2、产品绿色、环保、节能。大液晶触摸式可编程温度控制器考虑了当前社会对节能 的要求，控制器的整个系统均采用节能方案设计，满足欧美国家节能的强制规定。控制器采 用双路电源冷热混合备份冗余供电，当采用碱性电池供电的时候，控制器可以连续运行几 个月，控制器对供电电池的有效利用率极高，系统的静态工作点电流平均为Iim 1. 07mA, 能最大程度地为用户节约耗材的花销；若采用外部电源供电，则不受使用时间的限制。这种 冗余供电方式能够显著减少温控器所需耗材的用量，符合温控器绿色环保使用的要求，降 低了实际应用中的管理和使用成本，解决了当前国家建设节约型社会的要求。3、设计理念人性化。大液晶触摸式可编程温度控制器充分顾及世界各地不同用户 生活习惯的差异，在温度控制中实现了华氏度与摄氏度的自由切换，而且用户可以根据自 身意愿配置多种调节参数，经手写触摸输入编程信息进行实时调控，使温度始终处于用户 感觉最佳的状态，从而克服了现有温控器在实际应用中难以真正的实现人性化控制。4、适用范围广。大液晶触摸式可编程温度控制器实现了多目标调节的复杂控制， 可以用来控制二线制热/制冷、三线制热/制冷、四线制热/制冷、五线制热/制冷、两级制 热和制冷混合控制、阀控的三线区域供暖系统、无辅助制热功能的四线热泵制热、具有辅助制热功能的五线热泵制热等系统；可以完成对温度/风扇/回差/换气/保持/模式/各 种时间段等参数的复杂编程控制；能够对天然气、燃油、电热炉、中央空调、热水或蒸汽等供 暖/制冷系统的多种对象进行实时控制，做出最适合用户使用环境的温度调节。5、功能完善，大液晶触摸式可编程温度控制器除了具备上述各种编程控制功能 外，能够在连续工作的情况下实现在线故障检查，不需要在工作状态和检测状态之间切换。6、电路设计简单完整，成本低廉。大液晶触摸式可编程温度控制器采用最小电路 设计原则，电路设计中大量使用常见的电子元器件，将控制器的各项费用从根本上降到了 最低。7、抗干扰能力强，控制精度高。大液晶触摸式可编程温度控制器在多个环节对参 数进行了线性化处理，消除了外界扰动对控制器调节温度所带来的影响，其控温精度可达 士 1° F(0.5°C)，实现了温度变化调节的平滑控制。8、外形美观大方，结构简洁可靠、拆装简便快捷。大液晶触摸式可编程温度控制器 采用大屏幕触摸显示控制，该温控器不需要额外预留安装传感器的空间或结构，传感器固 定在控制器前面板的栅格窗口附近，不仅简化了温度控制器的安装和使用，而且也使得整 个控制器的外形流畅明快、优雅美观。
附图1为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的整体结构框图；附图2为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的控制原理图；附图3为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的电源电路的交流M伏电源 子电路图；附图4为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的电源电路的电池组电源子 电路图；附图5为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的MCU主控制电路图；附图6为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的晶振电路图；附图7为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的温度检测电路图；附图8为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的触摸屏、液晶屏和背光屏的 控制电路图；附图9为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的按键电路的菜单键和编程 键子电路图；附图10为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的按键电路的复位键子电路 图；附图11为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的按键电路的功能拨动键子 电路图；附图12为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的上下两块电路板的连接电 路图；附图13为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的控制输出接口电路图；附图14为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的蜂鸣报警电路图；附图15为本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器的用户数据存储电路图。
具体实施例方式下面结合附图给出一个最佳实施例对本发明的大液晶触摸式可编程温度控制器 作进一步的描述。本发明的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其整体结构框图如图1所示，温 控器的硬件电路采用标准专用集成电路的形式设计而成，它的硬件电路主要有由交流M 伏电源子电路和电池组电源子电路组成的系统电源电路、MCU主控制电路、晶振电路、温度 检测电路、由触摸屏子电路、液晶屏子电路和背光屏子电路组成的人-机显示电路、由三个 按钮键子电路和两个拨动键子电路组成的按键电路、控制输出接口电路、蜂鸣报警电路、用 户数据存储电路，以及上下两电路板的连接电路等部分构成。本发明的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其控制原理如图2所示。大液晶触摸式可编程温度控制器开始运行后，会先进行各部分硬件的初始化，确 保控制器中各个电路模块都能正常工作(若控制器存在任何失效现象，则给出故障代码信 息，且由报警电路负责告警)，并自动配置系统的初始工作状态。控制器初始化后，如果用 户没有进行编程设置相关调节参数，那么温控器按照默认设置进行工作；如果用户根据自 身意愿编程配置控制器的各项参数，那么温控器将优先按照设置的参数进行工作。用户采 用人-机显示电路管理温控器的实时状态，经按键电路和人-机显示电路随时变更控制参 数，从而形成一个内闭环的控制。MCU主控制电路输出控制指令，指导控制输出接口电路调 节被控对象，输出实际的调控温度。而温度检测电路使用传感器采集当前环境的实际温度 值，再由A/D变换后交由MCU主控制电路完成一系列的采样保持、比较、存储等处理，根据当 前实际温度与目标温度的实时比较值，即温度误差值，进行相应的闭环控制调节，使得实际 温度始终保持在目标温度附近。本发明的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其电源电路采用两个子电路冗余 冷备份方式给系统供电，即交流MV(C线)电源子电路和电池组电源子电路，这样设计的 目的一是可以提高系统供电的可靠性，二是可以减少控制器对电池的消耗，降低控制器的 使用费用。为了方便用户的使用，在交流MV电源不可用时，系统将使用电池组电源供电； 一旦交流MV电源可用，则系统将自动切换使用交流MV电源；若二者都可用时，系统会优 先使用交流MV电源供电，以减少对电池电量的消耗，为用户节约耗材的使用量。如附图3所示，大液晶触摸式可编程温度控制器可选择连接外部24V交流变压器 的副边弓丨出线(C线)，控制器在有效连接交流24V外部电源时，系统将优先使用交流24V (C 线)电源子电路完成对系统的供电。从交流变压器副边引来的外部交流电源先通过由肖特基二极管D1 D5A8 D1Q、 ZD1,电容C1 C1(1、电阻礼、R2,以及三极管Qp Q2等器件组成的整流、滤波电路，而后到达三 端稳压芯片UC950-3. 0的输入端，这里选用UC950作为稳压电路的核心，主要是从节能的 角度考虑，其静态工作电流只有75 μ Α,当然也可以使用其它型号稳压管构成稳压电路，具 体实现时本发明对此不作限制。经过稳压后由芯片的1脚输出VOT，通过肖特基二极管D11 和局部去耦电容C9完成二次滤波，向系统输出VCC( = Vcb) = 3. OV的恒定直流电压。同时， 从UC950出来的Vqut通过Cltl 二次滤波后经肖特基二极管D13输出的VAC，VAC主要用于向 背光电路供电。两套供电线路之所以分开设计，一是从电源“干净度”设计的角度考虑，避免了两者之间相互产生的干扰；二是从电源电路最简设计的方面考虑，由于背光电路对电 源的要求要较低，可以直接引出VAC作为背光的电源。在正常工作的情况下，该控制器电源 电路的输出电压将始终保持在Vca= 3. 0V，此时电池组电源子电路不输出能量，使得控制器 可以长时间的使用。如附图4所示，大液晶触摸式可编程温度控制器的电池组电源仅采用两节/组AA 碱性电池(1.5V/节)就能满足系统对电能的需求，但从系统可靠供电与背光电路较为耗电 的角度出发，建议使用四节(两组)AA碱性电池进行冗余热备份方式进行供电，以增加控制 器在使用过程中电池的更换间隔时间。在实际的使用中对此不做硬性限制，用户可根据自 身情况灵活选择。电池组电源子电路主要由四节共两对AA碱性电池组(BT1和BT2、BT3和BT4)、电容 c9、肖特基二极管D12、D19、D14、D2(1，以及电阻R3、R4和&等器件构成。其具体连接方式为-M 碱性电池组BT1和RT2通过肖特基二极管D12输出到CB端，AA碱性电池BT3和BT4通过肖特 基二极管D19输出到CB端，CB端连接滤波电容C9用于滤除杂波、平稳供电电压；此处C9的 另外一个作用是做蓄放电容，C9中所保存的电量可在即使所有电源都断开的情况下，控制 器也能够进入休眠状态/程序，并借助这些残存电量使MCU内部的数据足以保持两分钟以 上。输出的电源Vcb ( = VCC)供给整个数字电路和ADC电路。AA碱性电池组BT1和BT2通 过肖特基二极管D14输出VAC ；同样，AA碱性电池组BT3和BT4通过肖特基二极管D20输出 VAC，VAC提供电源给背光电路；VAC和VCC分离是为了避免背光电路干扰ADC电路的正常工 作。在使用电池组对系统供电的过程中，电池组的电源电量会逐渐减少，直至不能提 供给系统以足够的能量。本发明所采用的单片机在低至1.8V时虽然仍可以工作，但系统中 对电能要求较高的人-机显示电路却已超过了极限，尤其是其中的液晶屏子电路，因而根 据木桶原理(或称短板理论)，这里将2. 6V规定为控制器正常工作的门限电压，把2. 3V规 定为控制器的二级门限电压。当2. 65V ( Vbat彡3V时，有VCC = Vcb = Vbat，系统处于正常工作状态；当 2. 3V 彡 Vbat < 2. 65V 时，有 2. 3V 彡 VCC < 2. 65V, 2. 3V 彡 VAC < 2. 65V,此时背 光屏不能正常显示，液晶屏显示缺电标识，并间断显示故障代码，提醒用户更换电池；当1. 8V彡Vbat < 2. 3V时，有1. 8V彡VCC < 2. 3V，此时液晶屏不能正常显示，控制 器进入休眠状态，必须更换电池；当OV彡Vbat < 1. 8V时，有VCC < 1. 8V，控制器停止工作。为了确保系统能够稳定可靠地运行，在电池组电源子电路中设计有电池电量检测 单元。AA碱性电池组BT1和BT2通过二极管D17输出到分压电阻网络；AA碱性电池组BT3和 BT4通过二极管D18和分压电阻网络R4、&和R3输出电量检测信号Vbat wf交单片机的故障检 测模块处理。设U1S电池组BT1和BT2的串联电压，队为电池组BI^PBT4的串联电压。有
ττ UrU2 0(1)
电阻R4上的电压为U R4 =p ‘ xR4
K3+K4电阻&上的电压为UR5 = U2-Ud18(2)忽略二极管D18上的压降，可得UR5 ^ U2(3)贝Ij
权利要求
1.一种大液晶触摸式可编程温度控制器，包括MCU主控制电路，所述MCU主控制电路连 接有电源电路和按键电路，其特征在于，所述MCU主控制电路还连接有晶振电路和人-机显 示电路，并通过上下两块电路板的连接电路连接控制输出接口电路。
2.根据权利要求1所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制电路还连接有温度检测电路。
3.根据权利要求2所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制电路还连接有用户数据存储电路。
4.根据权利要求3所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制电路还连接有跳线电路。
5.根据权利要求4所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制电路还连接有蜂鸣报警电路。
6.根据权利要求1所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，其中晶 振电路由主时钟子电路和副时钟子电路组成。
7.根据权利要求2所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在于，其中温 度检测电路连接有相应的控制开关。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在 于，其中电源电路由交流M伏电源子电路和电池组电源子电路组成。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征在 于，其中人-机显示电路由触摸屏子电路、液晶屏子电路和背光屏子电路组成。
10.根据权利要求1-5任意一项所述的一种大液晶触摸式可编程温度控制器，其特征 在于，其中按键电路由三个按钮键子电路和两个拨动键子电路组成。
全文摘要
本发明涉及一种温度控制器，具体是提供一种大液晶触摸式可编程温度控制器。其硬件结构包括MCU主控制电路，所述MCU主控制电路连接有电源电路和按键电路，所述MCU主控制电路还连接有晶振电路和人-机显示电路，并通过上下两块电路板的连接电路连接控制输出接口电路。本发明解决了当前社会对温控器绿色节能的需求，降低了温控器使用中的安全隐患，提高了温控器自身及其所属控制系统的可靠性，实现了用户根据自身意愿调控所需的参数，增加了用户体验，满足了实际应用中用户个性化调节目标温度的要求。
文档编号G05D23/20GK102122183SQ20101060152
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者姜同敏, 张文生, 张晓杰, 张晓瑞, 牛旭, 王晓峰, 王栋, 韩国芳 申请人:张晓杰