基于单片机控制的家用采暖洗浴器设计

3．1 数据采集

    对房间温度、采暖水温、洗浴水温信号的检测采用 DS18B20芯片。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有 3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为 -55℃~+125℃,可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达 0.0625℃；多个 DS18B20可以并联到3或2根线上， CPU只需一根端口线就能与诸多 DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，比较适合于该系统对温度的测量。

    对水位的检测在膨胀水箱中使用高、中、低三个探点，最低的探点接工作电源，中间为低水位探点，顶部为高水位探点。为防止探点因水的电离吸附而缔结水垢，除选用特殊材料外，其工作电源采用交流信号供电。采暖、洗浴水压开关信号的检测采用开关式传感器，无水流过水压开关时，输出高电平；当有水流过水压开关后，输出低电平信号。

3．2 执行机构

    执行机构均采用继电器控制，单片机送出的执行信号经光电隔离、三极管驱动放大后，控制继电器线圈电流，使继电器触点动作，接通或断开循环泵、电磁阀和各加热体的供电电源。声报警电路由晶体管放大器及蜂鸣器组成，由单片机的P1口控制。为保护单片机系统，减小外界信号干扰，各开关传感器、执行机构与单片机之间均采用光电耦合器进行信号隔离。

3．3  键盘与显示电路

    键盘电路有两个作用，一是对采暖系统进行设置，二是对洗浴水温进行选择。采暖系统的设置包括设置系统时间、工作方式、自定义各时间段的采暖温度值等。设置系统时间主要是重新调用对DS12887的初始化程序，使系统时间与当前日历一致。采暖系统设有五种工作方式：全天以恒定温度连续运行、以用户自定义的各时间段温度运行、以系统默认的各时间段温度运行、出差外出防冻运行、采暖功能停止。洗浴水温的选择，主要通过键盘设置洗浴加热体参与加热的功率大小，以控制出水温度。在淋浴时可根据个人感觉，选择不同档的淋浴水温。显示电路采用 TN-LCD型笔段式液晶，显示画面预先订做，液晶显示器上可显示日历信息，温度信息，工作方式信息，超温、缺水、漏电等故障信息。显示模块上集成了驱动器、显示 RAM、振荡器等，采用串行口进行数据通信，与单片机接口简便。

3．4 其他电路

    时间日历芯片采用DALLAS公司生产DS12887/DS12C887，它具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能，片内有 114字节的做掉电保护用的低功耗 RAM。该芯片将晶振、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方，组成一个加厚的集成电路模块。

    DS12887/DS12C887内部有专门的接口电路，从而使得外部电路的时序要求十分简单，使用时无需外围电路元件，与单片机的接口大大简化。在采暖洗浴控制系统中， DS12887/DS12C887除提供日历信息、秒中断信号外，其 RAM和锂电池可以很好地保护用户的自定义设置。

4系统控制软件设计

    系统主要的软件设计流程图如图3、4所示。

    DS12887的秒中断接单片机的外部中断 0，系统的主要控制功能在 INT0的中断服务程序中完成。为保证用户的用电负荷不至于过大，采暖和洗浴功能采用连锁控制，洗浴优先。当系统检测到洗浴水压开关打开时，便关闭采暖加热体，只保留循环泵的原工作状态；由面板键盘选择出水温度，在洗浴功能中将最高水温控制在65℃。只有当洗浴水压开关关闭时，洗浴加热体断电，采暖加热体才能通电。采暖功能工作时，首先对水位进行检测，水位过低时打开电磁阀上水；到达高水位后，关闭电磁阀，开启循环泵，若发现采暖水压开关未打开，说明水循环系统出现故障。在水位及水循环正常后，检测水温、房间温度，根据工作方式设置和当前的时钟，读取已保存的采暖温度设定值，与实测房间温度值进行比较，给出相应的控制信号；在房间温度低于设定温度 2℃时，三组加热体同时加热，直到房间温度高于设定温度2℃时，仅留一组加热体进行保温加热；三组加热体轮换作为保温加热体，以延长加热体的使用寿命。在采暖功能中将最高采暖水温控制在85℃，超温时停止加热并报警。

    本文作者创新点：

    采用纳米材料远红外薄膜电加热管，体积小、热效率高，利用单片机对水温、水位、房间温度等参数进行检测，并具有超温、缺水、漏电等保护，提高了系统的可靠性和实用性。该产品经调试、检验，整个系统具有投资少、功能强、效率高等特点，具有广阔的应用前景。