基于电热毯单片机控制器的设计

　　电热毯单片机控制器在接通电热毯的电源1小时后能自动将电热毯由预热状态切换到保温状态，并且能在通电一定时间后自动切断电源，定时时间可以调节，最长为8小时。这样可避免电热毯处于长期通电状态，从而提高安全系数。

　　一、控制器电路控制器
　　
　　电路见左图。其中IC、B、R2、C3、C4、C5等组成单片机最小系统。C1、C2、VDl、VD2、VD3组成5V直流电源电路。VT作输出驱动，双向可控硅VS作电源开关。S为时间控制按钮，定时时间由发光二极管VD4一VD7作指示。按动S可将定时时间在1小时、2小时、4小时和8小时几个点上选择。

　　图l中使用电容降压的电源电路。采用半波整流。只能提供最大16mA的工作电流。而双向可控硅的触发电流要有20mA.单片机也需要约6mA的工作电流。加上驱动发光二极管等的耗电电流。16mA的工作电流肯定不够，通过加大C1的容量可以解决这一问题，但这样做既浪费能源，又增加体积。可利用可控硅的特性来解决这一问题，可控硅由控制极G的电流触发导通后，即使控制极G的电流消失后，只要可控硅阳极还有一定的维持电流。可控硅仍然能够维持在导通状态。只有当交流电压过零时可控硅才会在没有触发电流的状态下关断。因此。就可以将双向可控硅的触发电流由直流电流触发改为直流脉冲电流触发。可控硅导通时间需要6μs左右，故触发脉冲的宽度在6μs以上。一般取20μs～50μs这里取触发脉冲的脉冲宽度为50μs，触发脉冲的占空比为0.2，因此当瞬间触发电流为20mA时，平均触发电流只要20mA×0.2=4mA。这时控制电路总的工作电流不会超过14mA。有关各点的电压波形见右图。当电热毯处于保温挡时，采用双向可控硅通电6s、断电6s的工作方式。这时电热毯的平均消耗功率即为额定功率的一半。

　　二、软件设计
　　
　　程序使用C语言编写。由主程序、定时器T0中断服务子程序、定时器T1中断服务子程序和延时子程序组成。主程序由初始化和定时时间设置等组成。

　　定时器T0中断服务子程序，一是用来产生触发脉冲,通过P3.7输出负脉冲驱动VT触发双向可控硅VS导通；二是用来判断1小时有没有到，如果l小时到了，则P3.7输出6s负脉冲后再停止输出6s，如此反复，使电热毯处于半功率状态，即1小时后自动切换到保温挡。

　　定时器T1中断服务子程序主要用来作计时器用。T1的定时时间为60ms，中断60000次正好为1小时。当到达设定的定时时间后。P3.7输出高电平切断电源，同时关闭定时器T0和T1，程序回到初始状态。只有重新按S设置定时时间，电热毯才能重新通电工作。程序的另一个作用是产生用于保温挡工作状态的6s计时信号。

　　三、安装与调试
　　
　　电路中IC用Atmel公司的单片机AT89C2051，VS用3A、耐压400V以上的双向可控硅，双向可控硅的触发电流比单向可控硅大得多，要选用触发电流小于20mA的。其他元器件的参数见左图中的标注。

　　安装前。先将C语言源程序用KEIIC51编译成目标文件，即HEX文件。再用编程器将HEX文件写入AT89C32051芯片。

　　控制器可用万能电路板安装。用一个合适的塑料盒做外壳。在对应发光二极管和按钮开关的位置开孔。

　　安装时,AT89C2051要使用IC插座，这样便于拔下来重新编程。安装好以后，在插AT89C2051前要用万用表测量一下5V电源电压是否正常。

　　接通电源后，电热毯不通电，发光二极管均不亮，按一下按钮开关S，对应定时时间为1小时的发光二极管VD4点亮，以此类推，按四下后对应定时时间为8小时的发光二极管VD7点亮。继续按动S则重新循环。在有发光二极管点亮时电热毯也就通电了。当定时时间到了以后发光二极管熄灭，电热毯断电。

　　调试时可将定时时间调到两小时。用一只白炽灯泡代替电热毯。如果开始1小时灯泡全亮。后1小时灯泡亮6s、熄6s，两小时以后灯泡熄灭，则控制器的工作就是正常的。