PIC單片機(jī)在家用電暖氣中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞: PIC單片機(jī) 電暖氣 控制器 溫度采集
Abstract:This paper introduces the application of PIC16C72 in home electric radiator and discusses simply the character of PIC SCM.The design of controller’s software and temperature sampling circuit are described in detail.
Keywords: PIC Single Chip Microcomputer Electric Radiator Controller Temperature collection

引言：家用暖氣如果用煤燒的話，既污染環(huán)境，又不方便. 因此，開發(fā)一種使用方便、安全、簡(jiǎn)單的電控制器來自動(dòng)控制暖氣供暖，十分必要。本文介紹了以PIC單片機(jī)為控制核心的電暖氣控制器的實(shí)現(xiàn)方案.

1．PIC單片機(jī)的性能特點(diǎn)
PIC系列單片機(jī)是美國(guó)Microchip公司率先推出的采用精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)、哈佛雙總線和兩級(jí)指令流水線結(jié)構(gòu)的8位嵌入式微控制器。它具有運(yùn)行速度快，工作電壓低(最低工作電壓可為3V )，功耗低，輸入輸出驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)(可直接驅(qū)動(dòng)LED)，體積小，價(jià)格廉，指令簡(jiǎn)單易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)。另外，它還集成了一系列具有獨(dú)特功能的外圍專用電路，例如振蕩器選擇、可靠的復(fù)位電路、監(jiān)視定時(shí)器電路等；有些PIC單片機(jī)如PIC16C72還帶有8位A/D轉(zhuǎn)換部件，這樣構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)可以減少外部元器件而降低系統(tǒng)成本。目前，PIC微控制器已廣泛應(yīng)用于家電控制、電訊通訊、工業(yè)控制、智能儀器儀表、金融電子等許多領(lǐng)域。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，我們選用PIC16C72為家用電暖氣設(shè)計(jì)了控制器。

2．控制器的總體結(jié)構(gòu)及功能

電暖氣控制器的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示

控制器以PIC16C72單片機(jī)為控制核心，根據(jù)入口和出口水的溫度來控制加熱和起泵，從而控制暖氣的的溫度。一上電,當(dāng)出口溫度ToutTout>Tb時(shí)起泵3s,讓水循環(huán)；入口溫度Tin>Tt時(shí)停
泵、停加熱；Tout>Ta時(shí)停泵、停加熱并聲光報(bào)警9s，

以保證人身和設(shè)備的安全。選檔鍵選擇4檔之一，4個(gè)檔的Th、Tb、Tt、Ta不同，數(shù)碼管顯示當(dāng)前選擇的檔位（1—4）。

3．溫度采樣電路
在該控制系統(tǒng)中，我們采用半導(dǎo)體器件AD590做溫度傳感器分別采樣入口和出口水的溫度。AD590體積小，線性度好，隨溫度變化的參量是電流信號(hào)，它是以絕對(duì)溫度為分度的，當(dāng)介質(zhì)溫度為零攝氏度時(shí)，輸出電流是273uA,每升高1度，電流升高1uA。溫度采樣電路原理圖如圖2所示。
PIC16C72的RA0和RA1引腳作為模擬量輸入端,分別采樣入口和出口溫度。在采樣電路中采用了1K的電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，因此,溫度每變化1攝氏度采樣電路輸入信號(hào)將變化1mv。零點(diǎn)電位是否準(zhǔn)確將直接影響采樣的準(zhǔn)確性，調(diào)整500歐姆電位器使輸出端的電位是273mv，這樣就將其轉(zhuǎn)化到攝氏溫度下。
溫度采樣電路放大倍數(shù)為20倍時(shí)A/D轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量與實(shí)際的溫度值剛好相等。

圖2 溫度采樣電路

4．軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主要由主程序和定時(shí)器TMR1溢出中斷服務(wù)程序以及多個(gè)子程序組成。

4．1主程序
主程序主要完成系統(tǒng)初始化設(shè)置、查詢按鍵以及各種控制功能。初始化主要是各I/O口、各寄存器、定時(shí)器的初始化以及開定時(shí)器和定時(shí)中斷允許等。主程序流程圖如圖3所示:

圖3 主程序流程圖

4．2定時(shí)器TMR1的溢出中斷服務(wù)程序

定時(shí)時(shí)間間隔設(shè)為5ms，完成選定檔位的動(dòng)態(tài)顯示，每10ms啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，分別采樣入口和出口溫度值；為了濾除干擾，當(dāng)采樣到4個(gè)值時(shí)，采用中值加算術(shù)平均值濾波法濾波作為一次采樣的值，因此，入口和出口水的溫度每80ms更新一次。中斷服務(wù)程序流程圖如圖4所示:

圖4 中斷服務(wù)子程序流程圖

4．3鍵處理子程序
鍵處理子程序設(shè)置不同的檔位，1—4循環(huán)。

4．4控制部分
根據(jù)兩個(gè)溫度值的不同起停加熱、起停泵以及報(bào)警等。

5．結(jié)論
本設(shè)計(jì)，硬件電路簡(jiǎn)單，功能全，安全可靠。開發(fā)以來，通過長(zhǎng)期的試驗(yàn)證明既方便又省電，還有利于保護(hù)環(huán)境，該產(chǎn)品現(xiàn)正在批量生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn):
[1] 竇振中,汪立森.PIC系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例.北京航空航天大學(xué)出版社，1999
[2] 竇振中.PIC系列單片機(jī)原理和程序設(shè)計(jì). 北京航空航天大學(xué)出版社,1998