PIC单片机在家用电暖气中的应用

    引言：家用暖气如果用煤烧的话，既污染环境，又不方便. 因此，开发一种使用方便、安全、简单的电控制器来自动控制暖气供暖，十分必要。本文介绍了以PIC单片机为控制核心的电暖气控制器的实现方案.

    1．PIC单片机的性能特点

    PIC系列单片机是美国Microchip公司率先推出的采用精简指令集计算机、哈佛双总线和两级指令流水线结构的8位嵌入式微控制器。它具有运行速度快，工作电压低(最低工作电压可为3V )，功耗低，输入输出驱动能力强(可直接驱动LED)，体积小，价格廉，指令简单易学易用等优点。另外，它还集成了一系列具有独特功能的外围专用电路，例如振荡器选择、可靠的复位电路、监视定时器电路等；有些PIC单片机如PIC16C72还带有8位A/D转换部件，这样构成系统时可以减少外部元器件而降低系统成本。目前，PIC微控制器已广泛应用于家电控制、电讯通讯、工业控制、智能仪器仪表、金融电子等许多领域。鉴于以上优点，我们选用PIC16C72为家用电暖气设计了控制器。

    2．控制器的总体结构及功能

    电暖气控制器的总体结构如图1所示

    控制器以PIC16C72单片机为控制核心，根据入口和出口水的温度来控制加热和起泵，从而控制暖气的的温度。一上电,当出口温度ToutTout>Tb时起泵3s,让水循环；入口温度Tin>Tt时停
泵、停加热；Tout>Ta时停泵、停加热并声光报警9s，

图1 控制器结构框图

    以保证人身和设备的安全。选档键选择4档之一，4个档的Th、Tb、Tt、Ta不同，数码管显示当前选择的档位（1—4）。

    3．温度采样电路

    在该控制系统中，我们采用半导体器件AD590做温度传感器分别采样入口和出口水的温度。AD590体积小，线性度好，随温度变化的参量是电流信号，它是以绝对温度为分度的，当介质温度为零摄氏度时，输出电流是273uA,每升高1度，电流升高1uA。温度采样电路原理图如图2所示。
PIC16C72的RA0和RA1引脚作为模拟量输入端,分别采样入口和出口温度。在采样电路中采用了1K的电阻将电流信号转换为电压信号，因此,温度每变化1摄氏度采样电路输入信号将变化1mv。零点电位是否准确将直接影响采样的准确性，调整500欧姆电位器使输出端的电位是273mv，这样就将其转化到摄氏温度下。
温度采样电路放大倍数为20倍时A/D转换出来的数字量与实际的温度值刚好相等。

图2 温度采样电路[page]

    4．软件设计

    系统软件主要由主程序和定时器TMR1溢出中断服务程序以及多个子程序组成。

    4．1主程序

    主程序主要完成系统初始化设置、查询按键以及各种控制功能。初始化主要是各I/O口、各寄存器、定时器的初始化以及开定时器和定时中断允许等。主程序流程图如图3所示:

图3 主程序流程图

4．2定时器TMR1的溢出中断服务程序

   定时时间间隔设为5ms，完成选定档位的动态显示，每10ms启动一次A/D转换，分别采样入口和出口温度值；为了滤除干扰，当采样到4个值时，采用中值加算术平均值滤波法滤波作为一次采样的值，因此，入口和出口水的温度每80ms更新一次。中断服务程序流程图如图4所示:

图4 中断服务子程序流程图

    4．3键处理子程序

    键处理子程序设置不同的档位，1—4循环。

    4．4控制部分

    根据两个温度值的不同起停加热、起停泵以及报警等。

    5．结论

    本设计，硬件电路简单，功能全，安全可靠。开发以来，通过长期的试验证明既方便又省电，还有利于保护环境，该产品现正在批量生产。