代穎

遼寧省錦州市渤海大學(xué)工學(xué)院

基于單片機(jī)的智能溫控?zé)崴鞯脑O(shè)計

代穎

遼寧省錦州市渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著自動化技術(shù)飛速發(fā)展，以往的機(jī)械式的熱水器在精度方面不太容易把握，而且可靠性能也比較低，所以設(shè)計智能的電熱水器是大勢所趨。本文設(shè)計的基于單片機(jī)的智能電熱水器，其核心是單片機(jī)，系統(tǒng)設(shè)計中涉及到人機(jī)交互模塊以及溫度顯示模塊、時鐘芯片等，該系統(tǒng)在一定程度上使硬件電路得到了簡化，而且還增加了系統(tǒng)的可靠性。

單片機(jī) 智能 溫控?zé)崴?/p>

1 引言

隨著電子電力科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們生活水平的提高，人們在很多方面的環(huán)保意識也得到了很大程度地提高，智能溫控?zé)崴饕膊粩嗟剡M(jìn)入人們的生活中。傳統(tǒng)意義上的電熱水器是屬于機(jī)械式的，在精度控制方面、溫度控制方面以及可靠性能相比于智能的電熱水器都有待改進(jìn)，所以現(xiàn)今智能的電熱水器將在不久的將來取代機(jī)械式的電熱水器。

2 總體設(shè)計方案

智能電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計其中主要涉及到了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計中的模塊主要是由按鍵電路、電源電路以及水位、顯示電路、加熱電路和水溫檢測電路等組成的。而軟件設(shè)計在程序設(shè)計的方面用到的是模塊化的思想，將模塊一個個的分開進(jìn)行分析，然后再將每一個子程序進(jìn)行調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)了軟件設(shè)計。

3 系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計

本論文設(shè)計的系統(tǒng)的模塊主要有單片機(jī)模塊、溫度檢測控制、人機(jī)交互模塊、電源模塊、以及水位檢測的相關(guān)模塊等。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 硬件系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)總電路圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總電路圖

4.1 人機(jī)交互電路設(shè)計

人機(jī)交互界面可以分為兩個組成部分，即鍵盤和液晶顯示，根據(jù)鍵盤上觸發(fā)的不同操作從而對電熱水器進(jìn)行不同的控制操作，液晶顯示界面中會顯示出熱水器的一些工作參數(shù)和工作的狀態(tài)。另外，鍵盤上能夠觸發(fā)的操作主要分為有水位的設(shè)定以及水溫的設(shè)置，通過液晶顯示界面可以看到水位和水溫。

4.2 時鐘模塊的設(shè)計

時鐘模塊中芯片的選擇用到的型號是DS1302，這個芯片中主要包括的信息有時鐘電路以及日歷電路以及靜態(tài)的RAM，字節(jié)是36，而實(shí)時時鐘/日歷電路可以顯示出當(dāng)前的年月日，時分秒。另外每月的天數(shù)有多少天以及時鐘的時間需要進(jìn)行改變，這些都是可以通過時鐘模塊進(jìn)行調(diào)整修改的。另外小時的顯示是可以選擇是24小時的，還是12小時的，時鐘芯片DS1302的接線圖如圖3所示。

圖3 時鐘芯片DS1302的接線圖

4.3 水位檢測電路設(shè)計

在水位檢測電路中需要在水箱的容積處放入不銹鋼釘，將電流和直流電壓加如電路中，電壓會經(jīng)過一個電路以及鋼針，而且鋼針?biāo)惺艿膲毫Σ皇呛艽?。其中電平的判斷是根?jù)鋼釘與水面的距離進(jìn)行判斷的，如果鋼釘是超過了水的平面的話，那么這就說明了此時的電平時低電平，如果沒有超過則是高電平。

5 軟件設(shè)計

本文系統(tǒng)中軟件設(shè)計主要是有主程序模塊，鍵盤掃描以及LED顯示模塊和定時器中斷模塊，下面分別對幾個模塊進(jìn)行分析與介紹。

5.1 系統(tǒng)主程序

系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主程序流程圖

從圖4中能夠知道，系統(tǒng)會先對水位進(jìn)行判斷，當(dāng)水位是被設(shè)定的時候，系統(tǒng)就會觸發(fā)關(guān)閉進(jìn)水閥和指示燈，當(dāng)水位沒有設(shè)置，系統(tǒng)就會對打開進(jìn)水閥和指示燈。

5.2 鍵盤掃描處理子程序

如果主程序中發(fā)現(xiàn)有按鍵是按下的時候，這個時候系統(tǒng)中的程序就會進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)到鍵盤的掃描子程序中，獲取按鍵值，當(dāng)按鍵值是得到了以后，就能夠?qū)Π存I的類型進(jìn)行判斷，其中的按鍵類型有設(shè)定溫度已經(jīng)完成鍵和加法鍵以及減法鍵，如果程序中沒有檢測到任何的按鍵，那么此時程序就會跳轉(zhuǎn)到主程序中。如果按鍵是溫度設(shè)定，那么就會進(jìn)入設(shè)定溫度的模式里，水溫的數(shù)值就會顯示在LEO上。在溫度設(shè)定完成以后，接著就是鍵盤的掃描，通過鍵盤掃描可以確認(rèn)按鍵的類型，假如此時的按鍵是*號，那么這表明溫度設(shè)置模式已經(jīng)完成了。如果不是的話，則表明溫度設(shè)定還在進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩沖。

6 實(shí)驗結(jié)果

通過進(jìn)行電路調(diào)試、軟件仿真后的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)和之前所設(shè)想的結(jié)果一樣，在硬件電路的設(shè)計中可以對水溫以及水位的檢測，而且水溫以及水位的數(shù)值目前可以在顯示在液晶顯示器中；在鍵盤電路中可以通過按鍵從而對設(shè)定溫度以及設(shè)定的水位進(jìn)行設(shè)置。實(shí)驗調(diào)試結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)驗結(jié)果

7 結(jié)語

本文實(shí)現(xiàn)一種具有監(jiān)控功能的智能電熱水器系統(tǒng)，系統(tǒng)中的溫度啟控點(diǎn)不是隨機(jī)設(shè)定的，而是需要按照用戶的個人需求進(jìn)行設(shè)計，用戶在鍵盤或上位機(jī)輸入自己需要的溫度，這種系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度測量時的精確度，而且還可以實(shí)現(xiàn)溫度的監(jiān)控以及對溫度進(jìn)行調(diào)控的功能。

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