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基于单片机系统控制的家用采暖洗浴器设计

作者:时间:2011-12-13来源:网络收藏

3.1 数据采集
对房间温度、采暖水温、洗浴水温信号的检测采用 DS18B20芯片。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有 3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为 -55℃~+125℃,可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达 0.0625℃;多个 DS18B20可以并联到3或2根线上, CPU只需一根端口线就能与诸多 DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路,比较适合于该系统对温度的测量。
对水位的检测在膨胀水箱中使用高、中、低三个探点,最低的探点接工作电源,中间为低水位探点,顶部为高水位探点。为防止探点因水的电离吸附而缔结水垢,除选用特殊材料外,其工作电源采用交流信号供电。采暖、洗浴水压开关信号的检测采用开关式传感器,无水流过水压开关时,输出高电平;当有水流过水压开关后,输出低电平信号。
3.2 执行机构
执行机构均采用继电器控制,单片机送出的执行信号经光电隔离、三极管驱动放大后,控制继电器线圈电流,使继电器触点动作,接通或断开循环泵、电磁阀和各加热体的供电电源。声报警电路由晶体管放大器及蜂鸣器组成,由单片机的P1口控制。为保护,减小外界信号干扰,各开关传感器、执行机构与单片机之间均采用光电耦合器进行信号隔离。
3.3 键盘与显示电路 键盘电路有两个作用,一是对采暖系统进行设置,二是对洗浴水温进行选择。采暖系统的设置包括设置系统时间、工作方式、自定义各时间段的采暖温度值等。设
置系统时间主要是重新调用对DS12887的初始化程序,使系统时间与当前日历一致。采暖系统设有五种工作方式:全天以恒定温度连续运行、以用户自定义的各时间段温度运行、以系统默认的各时间段温度运行、出差外出防冻运行、采暖功能停止。洗浴水温的选择,主要通过键盘设置洗浴加热体参与加热的功率大小,以控制出水温度。在淋浴时可根据个人感觉,选择不同档的淋浴水温。显示电路采用 TN-LCD型笔段式液晶,显示画面预先订做,液晶显示器上可显示日历信息,温度信息,工作方式信息,超温、缺水、漏电等故障信息。显示模块上集成了驱动器、显示 RAM、振荡器等,采用串行口进行数据通信,与单片机接口简便。
3.4 其他电路
时间日历芯片采用DALLAS公司生产DS12887/DS12C887,它具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能,片内有 114字节的做掉电保护用的低功耗 RAM。该芯片将晶振、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方,组成一个加厚的集成电路模块。 DS12887/DS12C887内部有专门的接口电路,从而使得外部电路的时序要求十分简单,使用时无需外围电路元件,与单片机的接口大大简化。在采暖洗浴控制系统中, DS12887/DS12C887除提供日历信息、秒中断信号外,其 RAM和锂电池可以很好地保护用户的自定义设置。
4系统控制软件设计
系统主要的软件设计流程图如图3、4所示。
DS12887的秒中断接单片机的外部中断 0,系统的主要控制功能在 INT0的中断服务程序中完成。为保证用户的用电负荷不至于过大,采暖和洗浴功能采用连锁控制,洗浴优先。当系统检测到洗浴水压开关打开时,便关闭采暖加热体,只保留循环泵的原工作状态;由面板键盘选择出水温度,在洗浴功能中将最高水温控制在65℃。只有当洗浴水压开关关闭时,洗浴加热体断电,采暖加热体才能通电。采暖功能工作时,首先对水位进行检测,水位过低时打开电磁阀上水;到达高水位后,关闭电磁阀,开启循环泵,若发现采暖水压开关未打开,说明水循环系统出现故障。在水位及水循环正常后,检测水温、房间温度,根据工作方式设置和当前的时钟,读取已保存的采暖温度设定值,与实测房间温度值进行比较,给出相应的控制信号;在房间温度低于设定温度 2℃时,三组加热体同时加热,直到房间温度高于设定温度2℃时,仅留一组加热体进行保温加热;三组加热体轮换作为保温加热体,以延长加热体的使用寿命。在采暖功能中将最高采暖水温控制在85℃,超温时停止加热并报警。
本文作者创新点
采用纳米材料远红外薄膜电加热管,体积小、热效率高,利用单片机对水温、水位、房间温度等参数进行检测,并具有超温、缺水、漏电等保护,提高了系统的可靠性和实用性。该产品经调试、检验,整个系统具有投资少、功能强、效率高等特点,具有广阔的应用前景。



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