甘肃科技纵横甘肃科技纵横 2010 年(第40 电热水器自上世纪八十年代初进入中国,九十年代后期在中国大规模兴起,保有量迅速增加,经过十多 年的发展,电热水器市场已由成长期进入成熟期,市场 增长比较稳健。但随之而来的一系列问题也一直困扰 这个行业,主要表现在安全性不高、智能化程度低。随 着科学技术的进步以及人们对安全性要求和生活质量 要求的提高,这些问题已经成为制约行业发展的瓶颈。 本论述正是在仔细研究这些问题的基础上提出了智能 电热水器温度控制系统的设计方案,并对方案进行了 详细的论证及现场实验。 系统设计方案智能电热水器温度控制器原理框图如图1 所示。 系统采用PIC16F877 为控制电路核心,单片机通过红 外线接口接收来自用户设定的温度信息,并通过温度 传感器DS18B20 实时对水温进行测量并在数码管上进 行显示,PIC16F877 根据水温状况来控制继电器的通断 来实现对加热电路的接入控制。本系统还具有报警功 能,如果测得用户设定温度过高或者测量出水温过高, 单片机通过报警电路向用户发出声光报警,并自动切 断电加热电路。 系统原理图温度测量功能是系统控制功能的核心,实现温度 测量有几种可以选择的方案。方案一:选择AD590, AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温 电流源,具有精度高、价格低、不需辅助电源、线性好的 特点。但是该温度传感器输出量是模拟量,这对编程调 试将带来比较大的工作量。方案二:选择DS18B20, DS18B20 具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、 占用口线少等优点,而且输出量为数字量,单片机可以 直接读取取值。因此,本文选取DS18B20 作为本设计的 温度传感器。为了避免直接操作热水器,本文通过红外 线接口遥控器来实现温度控制,采用专门的红外发射 与接收模块配对,这样集成的模块将带来的好处就是 制作更加简易,比较容易完成,同时发射接收更稳定。 硬件设计方案2.1 温度测量电路设计 DS18B20 的温度检测与数字数据输出全集成于一 个芯片之上,从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分 为两个部分,即温度检测和数据处理。DS18B20 共有三 种形态的存储器资源,它们分别是:ROM只读存储器, 用于存放DS18B20ID编码,其前8 位是单线系列编码 (DS18B20 的编码是19H),后面48 位是芯片唯一的序 列号,最后8 位是以上56 的位的CRC 码(冗余校验)。 数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20 共64 ROM。RAM数据暂存器,用于内部计算和数据存取,数据在掉电后丢失,DS18B20 个字节是用户EEPROM(常用于温度报警值储存)的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5 个字节 则是用户第3 个EEPROM的镜像。第6、7、8 个字节为 一种智能电热水器温度控制系统的设计与实现 甘肃金钟培训学院,甘肃兰州 730000;2. 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院,甘肃 兰州 730050) 要:本论述设计并实现了一种智能型温度监测控制系统,该系统具有设定水温、测量并显示温度、自动控制加热电路的功能。系统采用MICROCHIP 公司的单片机PIC16F877 为核心,外围扩展了8 位数码管及若干1WIRE温度测量器件 DS18B20 用以完成温度测量;温度设定通过红外线接口实现,避免了直接接触热水器所带来的触电危险。经验证,本设计方 案具有操作安全、测量精确、控制准确的特点。 关键词:电热水器;PIC16F877;红外线 工业科技 63 2010 年(第40 甘肃科技纵横甘肃科技纵横 计数寄存器,是为了让用户得到更高的温度分辨率而 设计的,同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9 个字节为前8 个字节的CRC码。EEPROM是非易失性 记忆体,用于存放长期需要保存的数据,上下限温度报 警值和校验数据,DS18B20 EEPROM,并在RAM都存在镜像,以方便用户操作。