全天分段熱水智能控制器的設計與實(shí)現
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2．1 溫度采集電路
系統需要對熱水器水箱溫度進(jìn)行測量控制，測溫的關(guān)鍵是要選擇合適的感溫元件和合理的采集電路。文中采用的是美國DALLAS公司推出的單總線(xiàn)數字溫度傳感器DS18B20，與傳統的熱敏電阻不同，DS18B20將溫度傳感器與A／D轉換器集成在一個(gè)芯片上，可直接將被測溫度轉換為全型數字信號直接供單片機處理，且具有結構簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、用戶(hù)可自行設定預警上下限溫度等特點(diǎn)，因此使硬件設計大大簡(jiǎn)化，對應的硬件電路如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/160623.htm
傳感器DS18B20測量溫度范圍為-55～125℃，完全滿(mǎn)足系統要求。DS18B20通過(guò)一個(gè)單線(xiàn)接口發(fā)送或接受信息，因此從中央處理器到DS18 B20僅需連接一條線(xiàn)。在1s(典型值)內把溫度變換為數字，以9位數字值方式讀出溫度，無(wú)需校準，即可提供工業(yè)級的測溫范圍和精度。
2．2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘及外部存儲芯片
本系統實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用低功耗的CMOS時(shí)鐘芯片PCF8563實(shí)現，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)終端輸出和掉電檢測器，所有的地址和數據通過(guò)I2C總線(xiàn)接口串行傳遞。每次讀寫(xiě)數據后，內嵌的字地址寄存器會(huì )自動(dòng)產(chǎn)生增量，日歷時(shí)間編碼格式為BCD。PCF8563制作數字時(shí)鐘編程簡(jiǎn)單，可靠實(shí)用，配合其超低維持功耗(典型值為0．25μA，Vdd=3．0 V，Tamb=25 C)，當系統斷電時(shí)，只需用一個(gè)后備電池就可以長(cháng)時(shí)間掉電保持實(shí)時(shí)時(shí)間計時(shí)，本系統選用壽命長(cháng)、性?xún)r(jià)比高、可靠性強的便攜式紐扣電池CR2025。利用二極管的單向導電性實(shí)現了系統的掉電保護功能。當CPU正常運行時(shí)，系統電源為時(shí)鐘芯片提供電源，其正常工作，當系統掉電時(shí)，紐扣電池為時(shí)鐘芯片提供電源，其保持準確計時(shí)。如圖3所示。
外部存儲芯片選用的是AT24C02B，主要用于存儲時(shí)間段上下限與設置溫度數據，采用I2C總線(xiàn)進(jìn)行讀寫(xiě)數據和地址。
2．3 液晶顯示電路
液晶用于顯示溫度、時(shí)間以及循環(huán)泵的工作狀態(tài)(STOP或RUN)，且提供了友好的人機交互界面，可方便輸入需設置的時(shí)間段上下限和溫度值。本系統選用的是編程簡(jiǎn)單，體積小，性?xún)r(jià)比很高的1 602，為了提高視覺(jué)效果和美觀(guān)，采用的是白色背光，模塊最佳工作電壓為5．0 V，顯示容量為16x2個(gè)字符，可分兩排顯示。對應的電路連接如圖4所示。
2．4 按鍵模塊
系統中共用4個(gè)按鍵，分別為設置鍵、增加鍵、減少鍵、加熱鍵。設置鍵用于設置溫度和時(shí)間；增加和減少鍵用于修改時(shí)間和溫度數值；加熱鍵用于任意時(shí)間需要加熱時(shí)快速加熱。按鍵在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了確保CPU對鍵的一次閉合或斷開(kāi)僅作一次處理，保證系統的可靠性，本設計在軟件上加入了可靠的按鍵消抖程序。
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