基于PIC 單片機(jī)的熱水控制器設(shè)計

一 引言

當(dāng)前市場上的熱水控制器基本上采用雙金屬片溫控，控溫精度低、可靠性差、功能單一。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，單片微處理器功能日益增強(qiáng)，價格低廉，在各方面得到廣泛應(yīng)用。在熱水控制器中應(yīng)用單片機(jī)，具有設(shè)計簡單、可靠性高、功能易擴(kuò)展等優(yōu)點。熱水控制器主要實現(xiàn)對水溫的控制，并滿足不同用戶的個性需求。因此一個較完善的控制器應(yīng)具有以下功能： 水溫的測量與顯示； 水量的測量與顯示； 用戶設(shè)定功能(如水溫設(shè)定，定時設(shè)定等)； 對電加熱管的控制功能； 一些功能鍵(如定時自動加水，恒溫控制，手動加水，手動加熱等)。 安全措施(漏電檢測，安全失效保護(hù)，限溫保護(hù)等)。

二硬件電路設(shè)計

根據(jù)熱水控制器的功能要求，并結(jié)合對pic16c5x 系列單片機(jī)的資源分析，采用此系列中的主流型號pic16c57作為電路系統(tǒng)的控制核心。電熱水控制器的總體布局如圖1所示。 基本硬件電路圖如圖2(a)~(c)所示。在本系統(tǒng)中，ra0~ra3用于七段碼顯示，rb6 控制水閘開關(guān)，rb7控制電加熱管，rc3~rc5用于按鍵設(shè)計和讀取水量，rc0~rc2用于跟ds1820通信進(jìn)行水溫測量，rb0~rb1對七段碼進(jìn)行掃描，rb2~rb5 led指示燈顯示，rc6漏電檢測，rc7控制揚聲器用于報警和指示。

2、顯示電路溫度采用二位七段碼顯示，顯示范圍0℃~99℃。水量采用一位七段顯示，顯示1、2、3、4，四檔水位。對溫度和水量進(jìn)行循環(huán)掃描顯示。四個led 用于當(dāng)前按鍵功能設(shè)定。

3、水溫和水量控制電路 單片機(jī)通過光電耦合對繼電器進(jìn)行控制，用來切斷或接通加熱管電源，關(guān)閉或打開水閥，從而達(dá)到對水溫和水量的控制。

4、漏電檢測及報警電路由于熱水器工作在潮濕的場合，因此需具備漏電檢測與報警功能。漏電檢測由漏電檢測線圈的輸出經(jīng)整形后輸入到rc6 口，電路原理圖如圖3(a)所示。當(dāng)漏電流超過一定閾值時，比較器輸出低電平，否則保持高電平，再通過一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路產(chǎn)生如圖3(b)所示波形，低電平保持時間t可由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。在本系統(tǒng)中t 為10ms，由于pic16c57 沒有中斷功能，因此程序中必須每隔一定時間(小于10ms)對rc6 口進(jìn)行查詢，以檢測是否漏電，一旦檢測到rc6 變低，經(jīng)過確認(rèn)后切斷加熱管電流，同時進(jìn)行報警。報警電路還在傳感器出現(xiàn)故障、超溫時報警提示。 pic16c57 本身具有看門狗定時器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，能自動進(jìn)行掉電保護(hù)和系統(tǒng)復(fù)位。

系統(tǒng)軟件采用pic16c5x精簡指令編寫。由于pic16c57沒有中斷功能，因此本系統(tǒng)中鍵盤掃描、漏電檢測等子程序都通過查詢實現(xiàn)，并采用4mhz的時鐘頻率，對指令的運行時間進(jìn)行了精確計算和設(shè)計，保證軟件的可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)主程序框圖如圖4 所示，本文討論鍵盤顯示與水溫測量兩個模塊。 鍵盤和顯示 本系統(tǒng)中，有四個功能按鍵：定時加水、恒溫控制、手動加水和手動加熱；三個七段碼顯示與四個led 燈指示。