基于I2C和单总线通信的全天分段热水智能控制器

3 软件的实现

程序设计是本设计的核心部分。整个程序包括主程序、按键处理子程序、I2C总线读写子程序、单总线读写子程序、定时器子程序、键中断服务子程序、按键消抖子程序、上电自检子程序和显示子程序等。

主程序流程图如图5所示，初始化主要是各I／O口、各寄存器、定时器的初始化，上电自检，开定时器和定时中断允许，显示LOGO，读时钟以及当前温度并显示等。然后判断标志位F是否等于1，若F=1，说明加热键按下，则CPU直接查询温度判断循环泵的启动或停止，当实际温度小于设置温度3度时，水泵启动且LCD显示对应的RUN，当实际温度大于设置温度时，水泵停止工作且LCD显示对应的STOP；若F=0，说明加热键没按下，则CPU先进行时间段判断，再进行温度判断，当时间在设置的三段范围内且实际温度小于设置温度3度时，水泵启动，否则水泵停止工作。

设定按键外部中断为高优先级，使主程序能实时响应按键处理，进行相应的操作。若长按设置键，则进入设置环节，否则有按键按下时则背光亮5秒钟，便于用户读取时间和温度，然后自动熄灭。键处理子程序是本设计的重点和难点。其流程图如图6所示。

单片机与DS18B20之间数据交换采用单总线，由于只有一根线通信，所以必须采用严格的主从结构，当主机呼叫从机时，从机才能应答，主机访问单线期间必须严格遵循单线命令的序列，如果命令序列混乱，单线器件不会响应主机。

单片机与时钟芯片PCF8563及外部存储器之间通信采用I2C总线，I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接受数据，最高传送速率100 kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但每个电路和模块都有唯一的地址。本设计中的PCF8563和AT24C02B虽然挂在同一条总线上，其地址分别为0xa2和0xa0，彼此独立，互不相关。这点在编程时必须注意，很容易出错。I2C总线的优点是简单和有效。由于接口直接在组件之上，因此，I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和器件引脚的数量，降低了成本。

系统采用单片机C语言编写，开发环境是Microchip的MPIAB IDE V8．50，在线调试及下载工具是ICD3。

4 结束语

文中从硬件和软件的角度出发，设计了一套基于PIC16F72单片机的温度智能控制系统。与传统的温控系统相比，本系统大大地提高了资源利用率，且元器件选择颇具考究，有很大创新，硬件结构简单、体积小巧，成本低廉、界面直观、安全可靠。并且在设计时考虑到以后扩展系统工程的需要，单片机留出了一定的控制引脚以便于外接其他功能模块。该控制器已经成功运用在小型即热式电热水器中。