PIC單片機(jī)在家用電暖氣中的應(yīng)用

  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、簡單的電控制器來自動控制暖氣供暖，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Microchip公司率先推出的采用精簡指令集計算機(jī)、哈佛雙總線和兩級指令流水線結(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)動能力強(qiáng)(可直接驅(qū)動LED)，體積小，價格廉，指令簡單易學(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時起泵3s,讓水循環(huán)；入口溫度Tin>Tt時停
泵、停加熱；Tout>Ta時停泵、停加熱并聲光報警9s，

圖1 控制器結(jié)構(gòu)框圖

  以保證人身和設(shè)備的安全。選檔鍵選擇4檔之一，4個檔的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，它是以絕對溫度為分度的，當(dāng)介質(zhì)溫度為零攝氏度時，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的電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，因此,溫度每變化1攝氏度采樣電路輸入信號將變化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A/D轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字量與實際的溫度值剛好相等。

圖2 溫度采樣電路

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

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、定時器的初始化以及開定時器和定時中斷允許等。主程序流程圖如圖3所示:

圖3 主程序流程圖

4．2定時器TMR1的溢出中斷服務(wù)程序

   定時時間間隔設(shè)為5ms，完成選定檔位的動態(tài)顯示，每10ms啟動一次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個值時，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)兩個溫度值的不同起停加熱、起停泵以及報警等。

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