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用單片機(jī)設(shè)計制作的開水器智能檢測控制電路

作者: 時間:2012-08-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

采用AT89C205l單片計算機(jī)芯片了一個用于該器的“”,可實時監(jiān)控水箱水位和各組電熱管的工作狀態(tài),一旦水箱水 位異常或電熱管發(fā)生故障,均可自動完成保護(hù)動作并給出相應(yīng)的聲、光報警信號,提示維修管理人員及時進(jìn)行檢修。該具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、使用方便等優(yōu) 點。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/160038.htm

1、主要功能與特點

(1)簡單,全部電路使用一個“”芯片和兩個輔助芯片,配合少量外圍分立元件,即可完成相關(guān)功能。
(2)初始加電時,系統(tǒng)將 水箱水位,只有水箱水位正常(水位開關(guān)SVV閉合)時,才會使三相固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通,電熱管加電工作。此后,系統(tǒng)將循環(huán)監(jiān)測水箱水位,一旦出現(xiàn)水 箱水位低于預(yù)設(shè)最低水位{即自動補(bǔ)水管道系統(tǒng)出現(xiàn)故障),導(dǎo)致SVV開關(guān)斷開時,系統(tǒng)將立即切斷電熱管電源,同時給出“缺水”的聲、光報警信號。
(3) 當(dāng)電熱管加電工作時,系統(tǒng)將對連接三相電的三組電熱管實施工作狀態(tài)監(jiān)控并在面板上給出相應(yīng)的發(fā)光管指示。當(dāng)各組電熱管均工作正常時,面板上的三組電熱 管工作狀態(tài)指示燈將同時點亮。如果某一組電熱管損壞,則面板上對應(yīng)一組的電熱管指示燈將開始“閃爍”,表示該組電熱管故障,提示需要檢修更換,但此時 器仍可勉強(qiáng)工作,只是水被燒開的時間要相應(yīng)延長。如果是某兩組或三組電熱管同時損壞,則面板上三組電熱管指示燈將同時“閃爍”,蜂鳴器也同時發(fā)出嘀、咯、 嘀的報警聲響,表明此時器的電熱管已無法正常工作,必須立即進(jìn)行檢修更換。
(4)當(dāng)溫度開關(guān)WK處于接通狀態(tài)時,表示水箱的水尚未燒開,如此時水箱水位正常,系統(tǒng)將控制三相固態(tài)繼電器SSR導(dǎo)通,使各組電熱管加電工作。
同時,面板上的“加熱”指示燈將被點亮。當(dāng)WK斷開時,表示水箱的水已被燒開,此時,面板上的“加熱”指示燈白動熄滅,“保溫”指示燈將被點亮,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(qiáng),工作穩(wěn)定可靠。

2、電路原理

電路見下圖。

用單片機(jī)設(shè)計制作的開水器智能檢測控制電路AT89C2051 Heater controller

AT89C2O5l“”芯片IC1做為本電路的核心,C3和R3構(gòu)成了簡易的上電自動復(fù)位電路。JT、C1、C2與IC1的相關(guān)引腳構(gòu)成了 “”的時鐘電路。IC1的15個I/0口中僅使用了13個,其中,P1.1一P1.6作為控制面板各指示燈的輸出控制口,分別通過一只限流電阻,接 至一只LED發(fā)光二極管的負(fù)極上,低電平有效,直接驅(qū)動LED顯示。P1.7為負(fù)載(電熱管)控制口,通過一只限流電阻接至光電耦合器GO1的2腳,其1 腳接至+5V,當(dāng)P1.7為高電位時,GO1和三相固態(tài)繼電器均截止,各電熱管不加電工作。當(dāng)P1.7為低電位時,GO1和三相固態(tài)繼電器導(dǎo)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(qū)動揚聲器發(fā)音。平時單片機(jī)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),故揚聲器中無聲。當(dāng)電路需要發(fā)出音頻報警信號時,通過軟件控制,使單片機(jī)的P1.0斷續(xù)輸出高電平信號,則可控式音頻振蕩器就會斷續(xù)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(jiān)控信號電平轉(zhuǎn)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(jī)械和耐環(huán)境性能好,電壓隔離能力 強(qiáng),外形美觀,精度高,采樣范圍寬,應(yīng)用靈活等特點。在使用時,要將各組電熱管中的一根電源引線從該組對應(yīng)的電流互感器的穿芯孔中穿過,這樣,當(dāng)各電熱管 工作正常時,穿過各電流互感器的電熱管電源連線中就會有交流電流通過,由于互感作用,在各電流互感器的線圈端就會產(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(jī)的P3.4、P3.5、P3.70顯然,如果某組電熱管不工作,其對應(yīng)的電流互感器就不會有感應(yīng)信號輸出,而IC2與其對應(yīng)的輸出端也不會有低電平信 號輸出,這樣,通過與軟件配合,即可對各電熱管的工作狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過各對應(yīng)的發(fā)光二極管給出相應(yīng)的指示。DWI~DW3穩(wěn)壓二極管主要起保護(hù)作 用,用于防止電流互感器的輸出信號超過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(水位正常時接通)型浮子 式液位開關(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(jī)的P3,3,通過與軟件配合,即可對水位狀 態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過對應(yīng)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(xù)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{溫度未到時接通)型溫控開關(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(jī)的P3.2,通過與軟件配合,即可對水溫狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別并通過輸出控制端 控制對電熱管加電與否,同時通過相應(yīng)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(wěn)壓器WY及C1、C2組 成了電源電路,可為整個電路提供穩(wěn)定的+5V直流工作電源。
電路中所需元件的規(guī)格參數(shù)均如下圖中所標(biāo)注。

3、程序介紹

本程序使用匯編語言編寫。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(nèi)RAM空間進(jìn)行分配和定義。在主程序中,首先要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(zhuǎn)而進(jìn)入“溫度狀態(tài)”檢測程序,檢測溫度開關(guān)WK是否關(guān)閉,如果WK已經(jīng)斷開,說明水已經(jīng)燒開,則直接使“保溫”狀 態(tài)指示燈點亮并返回繼續(xù)檢測。如果WK尚未斷開,說明水未燒開,則立即開啟輸出控制端,使電熱管加電工作,同時關(guān)閉“保溫”狀態(tài)指示燈,點亮“加熱”狀態(tài) 指示燈。隨后系統(tǒng)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(xiàn)某一組電熱管的傳感信號消失,說明該組電熱管故障,則 立即使對應(yīng)該電熱管的工作狀態(tài)指示燈閃爍,同時,對發(fā)生故障的電熱管進(jìn)行計數(shù),當(dāng)發(fā)生故障的電熱管等于或超過2組時,就立即關(guān)閉輸出控制,使各電熱管斷 電,同時,使3組電熱管工作狀態(tài)的指示燈同時閃爍,并發(fā)出斷續(xù)的音頻報警信號,提示需要對電熱管進(jìn)行更換修理。
為了提高整個電路的抗干擾性能,防止程序出現(xiàn)“跑飛”,還在程序的各相關(guān)部位設(shè)置了的“延時除顫”、“軟件陷阱”,從而可進(jìn)一步提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性。

用單片機(jī)設(shè)計制作的開水器智能檢測控制電路AT89C2051 Heater controller

4、程序清單

用單片機(jī)設(shè)計制作的開水器智能檢測控制電路AT89C2051 Heater controller

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