基于PIC 单片机的热水控制器设计

一 引言

当前市场上的热水控制器基本上采用双金属片温控，控温精度低、可靠性差、功能单一。随着微电子技术的发展，单片微处理器功能日益增强，价格低廉，在各方面得到广泛应用。在热水控制器中应用单片机，具有设计简单、可靠性高、功能易扩展等优点。热水控制器主要实现对水温的控制，并满足不同用户的个性需求。因此一个较完善的控制器应具有以下功能： 水温的测量与显示； 水量的测量与显示； 用户设定功能(如水温设定，定时设定等)； 对电加热管的控制功能； 一些功能键(如定时自动加水，恒温控制，手动加水，手动加热等)。 安全措施(漏电检测，安全失效保护，限温保护等)。

二硬件电路设计

根据热水控制器的功能要求，并结合对pic16c5x 系列单片机的资源分析，采用此系列中的主流型号pic16c57作为电路系统的控制核心。电热水控制器的总体布局如图1所示。 基本硬件电路图如图2(a)~(c)所示。在本系统中，ra0~ra3用于七段码显示，rb6 控制水闸开关，rb7控制电加热管，rc3~rc5用于按键设计和读取水量，rc0~rc2用于跟ds1820通信进行水温测量，rb0~rb1对七段码进行扫描，rb2~rb5 led指示灯显示，rc6漏电检测，rc7控制扬声器用于报警和指示。

2、显示电路温度采用二位七段码显示，显示范围0℃~99℃。水量采用一位七段显示，显示1、2、3、4，四档水位。对温度和水量进行循环扫描显示。四个led 用于当前按键功能设定。

3、水温和水量控制电路 单片机通过光电耦合对继电器进行控制，用来切断或接通加热管电源，关闭或打开水阀，从而达到对水温和水量的控制。

4、漏电检测及报警电路由于热水器工作在潮湿的场合，因此需具备漏电检测与报警功能。漏电检测由漏电检测线圈的输出经整形后输入到rc6 口，电路原理图如图3(a)所示。当漏电流超过一定阈值时，比较器输出低电平，否则保持高电平，再通过一单稳态触发器电路产生如图3(b)所示波形，低电平保持时间t可由单稳态触发器进行调整设定。在本系统中t 为10ms，由于pic16c57 没有中断功能，因此程序中必须每隔一定时间(小于10ms)对rc6 口进行查询，以检测是否漏电，一旦检测到rc6 变低，经过确认后切断加热管电流，同时进行报警。报警电路还在传感器出现故障、超温时报警提示。 pic16c57 本身具有看门狗定时器，当系统出现异常时，能自动进行掉电保护和系统复位。

系统软件采用pic16c5x精简指令编写。由于pic16c57没有中断功能，因此本系统中键盘扫描、漏电检测等子程序都通过查询实现，并采用4mhz的时钟频率，对指令的运行时间进行了精确计算和设计，保证软件的可靠性和稳定性。系统主程序框图如图4 所示，本文讨论键盘显示与水温测量两个模块。 键盘和显示 本系统中，有四个功能按键：定时加水、恒温控制、手动加水和手动加热；三个七段码显示与四个led 灯指示。