?基本硬件電路圖如圖2(a)~(c)所示。在本系統中,RA0~RA3用于七段碼顯示,RB6 控制水閘開關,RB7控制電加熱管,RC3~RC5用于按鍵設計和讀取水量,RC0~RC2用于跟DS1820通信進行水溫測量,RB0~RB1對七段碼進行掃描,RB2~RB5 LED指示燈顯示,RC6漏電檢測,RC7控制揚聲器用于報警和指示。
1.水溫測量電路測溫元件采用DALLAS的單線數字溫度傳感器DS1820。DS1820提供九位溫度讀數,測量范圍-55℃~125℃,采用獨特1-WIRE 總線協議,只需一根口線即實現與MCU 的雙向通訊,具有連接簡單,高精度,高可靠性等特點。在工作時,通過總線向其提供電源,單片機發出指令碼讀取溫度值。 鍵盤與水量測量電路由于在本系統中,只要求顯示四個檔位的水量值,因此水量傳感器采用的是開關式傳感器,當水量達到某一檔時會拉低該檔電平,接口電路與按鍵按下類似。因此在電路設計中,將水量檔位信號與按鍵通過一片74HC148優先編碼器連接到單片機的I/O 口上。按鍵的優先權高于水量信號,水量高檔位信號優先權高于低檔位信號,以保證能優先響應按鍵。
2.顯示電路溫度采用二位七段碼顯示,顯示范圍0℃~99℃。水量采用一位七段顯示,顯示1、2、3、4,四檔水位。對溫度和水量進行循環掃描顯示。四個LED 用于當前按鍵功能設定。
3.水溫和水量控制電路 單片機通過光電耦合對繼電器進行控制,用來切斷或接通加熱管電源,關閉或打開水閥,從而達到對水溫和水量的控制。
4.漏電檢測及報警電路由于熱水器工作在潮濕的場合,因此需具備漏電檢測與報警功能。漏電檢測由漏電檢測線圈的輸出經整形后輸入到RC6 口,電路原理圖如圖3(a)所示。當漏電流超過一定閾值時,比較器輸出低電平,否則保持高電平,再通過一單穩態觸發器電路產生如圖3(b)所示波形,低電平保持時間t可由單穩態觸發器進行調整設定。在本系統中t 為10ms,由于PIC16C57 沒有中斷功能,因此程序中必須每隔一定時間(小于10ms)對RC6 口進行查詢,以檢測是否漏電,一旦檢測到RC6 變低,經過確認后切斷加熱管電流,同時進行報警。報警電路還在傳感器出現故障、超溫時報警提示。 PIC16C57 本身具有看門狗定時器,當系統出現異常時,能自動進行掉電保護和系統復位。
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