基于A(yíng)T89C205l的開(kāi)水器智能檢測控制電路

標簽：模擬 電子 IT 電路

采用AT89C205l單片計算機芯片設計制作了一個(gè)用于該開(kāi)水器的“智能檢測控制電路”，可實(shí)時(shí)監控水箱水位和各組電熱管的工作狀態(tài)，一旦水箱水位異?；螂姛峁馨l(fā)生故障，均可自動(dòng)完成保護動(dòng)作并給出相應的聲、光報警信號，提示維修管理人員及時(shí)進(jìn)行檢修。該電路具有結構簡(jiǎn)單、制作容易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

1、主要功能與特點(diǎn)

(1)電路簡(jiǎn)單，全部電路使用一個(gè)“單片機”芯片和兩個(gè)輔助芯片，配合少量外圍分立元件，即可完成相關(guān)控制功能。

(2)初始加電時(shí)，系統將檢測水箱水位，只有水箱水位正常(水位開(kāi)關(guān)SVV閉合)時(shí)，才會(huì )使三相固態(tài)繼電器SSR導通，電熱管加電工作。此后，系統將循環(huán)監測水箱水位，一旦出現水箱水位低于預設最低水位{即自動(dòng)補水管道系統出現故障)，導致SVV開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，系統將立即切斷電熱管電源，同時(shí)給出“缺水”的聲、光報警信號。

(3)當電熱管加電工作時(shí)，系統將對連接三相電的三組電熱管實(shí)施工作狀態(tài)監控并在控制面板上給出相應的發(fā)光管指示。當各組電熱管均工作正常時(shí)，面板上的三組電熱管工作狀態(tài)指示燈將同時(shí)點(diǎn)亮。如果某一組電熱管損壞，則面板上對應一組的電熱管指示燈將開(kāi)始“閃爍”，表示該組電熱管故障，提示需要檢修更換，但此時(shí)開(kāi)水器仍可勉強工作，只是水被燒開(kāi)的時(shí)間要相應延長(cháng)。如果是某兩組或三組電熱管同時(shí)損壞，則面板上三組電熱管指示燈將同時(shí)“閃爍”，蜂鳴器也同時(shí)發(fā)出嘀、咯、嘀的報警聲響，表明此時(shí)開(kāi)水器的電熱管已無(wú)法正常工作，必須立即進(jìn)行檢修更換。

(4)當溫度開(kāi)關(guān)WK處于接通狀態(tài)時(shí)，表示水箱的水尚未燒開(kāi)，如此時(shí)水箱水位正常，系統將控制三相固態(tài)繼電器SSR導通，使各組電熱管加電工作。

同時(shí)，面板上的“加熱”指示燈將被點(diǎn)亮。當WK斷開(kāi)時(shí)，表示水箱的水已被燒開(kāi)，此時(shí)，面板上的“加熱”指示燈白動(dòng)熄滅，“保溫”指示燈將被點(diǎn)亮，各組電熱管停止加電工作。

(5)本電路的輸入輸出均采用了光電隔離的工作方式，抗干擾能力強，工作穩定可靠。

2、電路原理

電路見(jiàn)下圖。

AT89C2O5l“單片機”芯片IC1做為本電路的核心，C3和R3構成了簡(jiǎn)易的上電自動(dòng)復位電路。JT、C1、C2與IC1的相關(guān)引腳構成了 “單片機”的時(shí)鐘電路。IC1的15個(gè)I/0口中僅使用了13個(gè)，其中，P1.1一P1.6作為控制面板各指示燈的輸出控制口，分別通過(guò)一只限流電阻，接至一只LED發(fā)光二極管的負極上，低電平有效，直接驅動(dòng)LED顯示。P1.7為負載(電熱管)控制口，通過(guò)一只限流電阻接至光電耦合器GO1的2腳，其1 腳接至+5V，當P1.7為高電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器均截止，各電熱管不加電工作。當P1.7為低電位時(shí)，GO1和三相固態(tài)繼電器導通，各電熱管均加電工作。P1.0為報警信號控制輸出口，接至IC2的15腳。IC2的10-14腳與外圈元件接成了一個(gè)可控式音頻振蕩器，其15腳為控制端(高電平有效1，9腳為輸出端，輸出信號經(jīng)IC3組成的音頻小功率放大器放大后驅動(dòng)揚聲器發(fā)音。平時(shí)單片機的P1，0在軟件控制下輸出為低電平，則可控式音頻振蕩器處于停振狀態(tài)，故揚聲器中無(wú)聲。當電路需要發(fā)出音頻報警信號時(shí)，通過(guò)軟件控制，使單片機的P1.0斷續輸出高電平信號，則可控式音頻振蕩器就會(huì )斷續工作，使揚聲器發(fā)出嘀、嘀、喃的報警聲響。IC2的1-7腳組成了電熱管工作狀態(tài)監控信號電平轉換電路。電熱管工作狀態(tài)傳感器采用TAl420型，這是一種立式、穿芯(?5)、并可在印刷線(xiàn)路板上直接焊接安裝的小型精密交流電流互感器(HGQ1~HGQ3)，具有全封閉，機械和耐環(huán)境性能好，電壓隔離能力強，外形美觀(guān)，精度高，采樣范圍寬，應用靈活等特點(diǎn)。在使用時(shí)，要將各組電熱管中的一根電源引線(xiàn)從該組對應的電流互感器的穿芯孔中穿過(guò)，這樣，當各電熱管工作正常時(shí)，穿過(guò)各電流互感器的電熱管電源連線(xiàn)中就會(huì )有交流電流通過(guò)，由于互感作用，在各電流互感器的線(xiàn)圈端就會(huì )產(chǎn)生出互感的交流信號，該信號分別經(jīng) Q1-Q3三組整流橋變換為高電平的直流信號電壓，分別接至IC2的2、4、6(7)腳，經(jīng)IC2將高電平變換為低電平后分別從1、3、5腳輸出，接至單片機的P3.4、P3.5、P3.70顯然，如果某組電熱管不工作，其對應的電流互感器就不會(huì )有感應信號輸出，而IC2與其對應的輸出端也不會(huì )有低電平信號輸出，這樣，通過(guò)與軟件配合，即可對各電熱管的工作狀態(tài)進(jìn)行準確識別并通過(guò)各對應的發(fā)光二極管給出相應的指示。DWI~DW3穩壓二極管主要起保護作用，用于防止電流互感器的輸出信號超過(guò)IC2的VCC工作電壓(+5V)而使IC2相關(guān)輸入端損壞。水位信號傳感器采用一只常通(水位正常時(shí)接通)型浮子式液位開(kāi)關(guān)，由其串接在GO2的輸入控制回路中，GO2的輸出端接成“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機的P3，3，通過(guò)與軟件配合，即可對水位狀態(tài)進(jìn)行準確識別并通過(guò)對應的LED給出“缺水”報警的發(fā)光信號。如前所述，缺水報警的聲音信號是由軟件控制P1.0輸出間斷的高電平信號，控制音頻振蕩器斷續工作，使揚聲器發(fā)出嘀、喃、嘀的報警聲響。溫度信號傳感器采用一只溫度值為980C的常通{溫度未到時(shí)接通)型溫控開(kāi)關(guān)WK，由其串接在GO3的輸入控制回路中，GO3的輸出端也接成了“反相器”電路，從5腳輸出并被接至單片機的P3.2，通過(guò)與軟件配合，即可對水溫狀態(tài)進(jìn)行準確識別并通過(guò)輸出控制端控制對電熱管加電與否，同時(shí)通過(guò)相應的LED給出“加熱”或“保溫”的狀態(tài)指示。電源變壓器T1、橋式整流器QZ、7805三端穩壓器WY及C1、C2組成了電源電路，可為整個(gè)電路提供穩定的+5V直流工作電源。

電路中所需元件的規格參數均如下圖中所標注。

3、程序介紹

本程序使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。流程圖如下圖所示。程序運行后，在初始化程序中，完成對片內RAM空間進(jìn)行分配和定義。在主程序中，首先要檢測P3.3口狀態(tài)，以便確定水箱是否“缺水”，如果“缺水”就立即進(jìn)入“缺水”報警控制程序，關(guān)閉輸出控制，停止對電熱管加電。然后，發(fā)出“缺水”的聲、光報警信號，提示進(jìn)行檢查修理。如果不“缺水”，就轉而進(jìn)入“溫度狀態(tài)”檢測程序，檢測溫度開(kāi)關(guān)WK是否關(guān)閉，如果WK已經(jīng)斷開(kāi)，說(shuō)明水已經(jīng)燒開(kāi)，則直接使“保溫”狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮并返回繼續檢測。如果WK尚未斷開(kāi)，說(shuō)明水未燒開(kāi)，則立即開(kāi)啟輸出控制端，使電熱管加電工作，同時(shí)關(guān)閉“保溫”狀態(tài)指示燈，點(diǎn)亮“加熱”狀態(tài)指示燈。隨后系統進(jìn)入“電熱管工作狀態(tài)檢測”程序，依次對各電熱管狀態(tài)的傳感信號進(jìn)行檢測，如果發(fā)現某一組電熱管的傳感信號消失，說(shuō)明該組電熱管故障，則立即使對應該電熱管的工作狀態(tài)指示燈閃爍，同時(shí)，對發(fā)生故障的電熱管進(jìn)行計數，當發(fā)生故障的電熱管等于或超過(guò)2組時(shí)，就立即關(guān)閉輸出控制，使各電熱管斷電，同時(shí)，使3組電熱管工作狀態(tài)的指示燈同時(shí)閃爍，并發(fā)出斷續的音頻報警信號，提示需要對電熱管進(jìn)行更換修理。

為了提高整個(gè)電路的抗干擾性能，防止程序出現“跑飛”，還在程序的各相關(guān)部位設置了的“延時(shí)除顫”、“軟件陷阱”，從而可進(jìn)一步提高系統工作的穩定性與可靠性。

4、程序清單