基于PIC 單片機的熱水控制器設計

一 引言

當前市場(chǎng)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(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，單片微處理器功能日益增強，價(jià)格低廉，在各方面得到廣泛應用。在熱水控制器中應用單片機，具有設計簡(jiǎn)單、可靠性高、功能易擴展等優(yōu)點(diǎn)。熱水控制器主要實(shí)現對水溫的控制，并滿(mǎn)足不同用戶(hù)的個(gè)性需求。因此一個(gè)較完善的控制器應具有以下功能： 水溫的測量與顯示； 水量的測量與顯示； 用戶(hù)設定功能(如水溫設定，定時(shí)設定等)； 對電加熱管的控制功能； 一些功能鍵(如定時(shí)自動(dòng)加水，恒溫控制，手動(dòng)加水，手動(dòng)加熱等)。 安全措施(漏電檢測，安全失效保護，限溫保護等)。

二硬件電路設計

根據熱水控制器的功能要求，并結合對pic16c5x 系列單片機的資源分析，采用此系列中的主流型號pic16c57作為電路系統的控制核心。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。在本系統中，ra0~ra3用于七段碼顯示，rb6 控制水閘開(kāi)關(guān)，rb7控制電加熱管，rc3~rc5用于按鍵設計和讀取水量，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(gè)led 用于當前按鍵功能設定。

3、水溫和水量控制電路 單片機通過(guò)光電耦合對繼電器進(jìn)行控制，用來(lái)切斷或接通加熱管電源，關(guān)閉或打開(kāi)水閥，從而達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(chǎng)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(xiàn)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。當漏電流超過(guò)一定閾值時(shí)，比較器輸出低電平，否則保持高電平，再通過(guò)一單穩態(tài)觸發(fā)器電路產(chǎn)生如圖3(b)所示波形，低電平保持時(shí)間t可由單穩態(tài)觸發(fā)器進(jìn)行調整設定。在本系統中t 為10ms，由于pic16c57 沒(méi)有中斷功能，因此程序中必須每隔一定時(shí)間(小于10ms)對rc6 口進(jìn)行查詢(xún)，以檢測是否漏電，一旦檢測到rc6 變低，經(jīng)過(guò)確認后切斷加熱管電流，同時(shí)進(jìn)行報警。報警電路還在傳感器出現故障、超溫時(shí)報警提示。 pic16c57 本身具有看門(mén)狗定時(shí)器，當系統出現異常時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行掉電保護和系統復位。

系統軟件采用pic16c5x精簡(jiǎn)指令編寫(xiě)。由于pic16c57沒(méi)有中斷功能，因此本系統中鍵盤(pán)掃描、漏電檢測等子程序都通過(guò)查詢(xún)實(shí)現，并采用4mhz的時(shí)鐘頻率，對指令的運行時(shí)間進(jìn)行了精確計算和設計，保證軟件的可靠性和穩定性。系統主程序框圖如圖4 所示，本文討論鍵盤(pán)顯示與水溫測量?jì)蓚€(gè)模塊。 鍵盤(pán)和顯示 本系統中，有四個(gè)功能按鍵：定時(shí)加水、恒溫控制、手動(dòng)加水和手動(dòng)加熱；三個(gè)七段碼顯示與四個(gè)led 燈指示。