基于PIC16C72的水位水温控制器的设计

R1与RT1组成简单的串联分压电路对5 V的电源电压分压，RT1上的压降为5V·RT1/（RT1+R1），该压降随温度变化而变化，并通过A/D的输入引脚AN0送入PIC16C72A内部的A/D转换器，转换为数字信号，由程序读龋热敏电阻RT1用于测量室外管道的温度，原理与上述完全相同，由引脚AN1把相应的热敏电阻上的压降送入A/D转换器。这里选用负温度系数热敏电阻器（NTC）作测温传感器，NTC测温热敏电阻的主要优点是电阻温度系数大，灵敏度高，响应速度快，能进行精密温度测量，主要缺点是热电特性非线性现象严重。实验发现，在测量温度较高时NTC热敏电阻功耗较大，易造成热击穿，因此应尽量选用阻值较大的NTC热敏电阻和分压电阻。另外，考虑到PIC单片机的A/D输入信号引脚的输入漏电流最大为±500 nA,要保证A/D转换结果的正确，就要求损耗在信号源内阻上的电压不能超过10 mV,这样就要求信号源内阻最大不要超过20 kΩ。经分析和研究表明，在选用玻璃封装的NTC热敏电阻，精度为50kΩ+±0.5%,其B25/50为4050 k±1%,分压电阻选用热稳定性好的精度为20 kΩ±0.5%的金属膜电阻，不需线性补偿，仅使用查表的方法就能满足测温精度±1℃的要求，并较好地解决了热敏电阻的热击穿问题。

2. 3 键盘输入和显示输出

利用PIC16C72的PORTB口的每个I/O引脚可提供量大20 mA的拉电流直接点亮LED工作，并具有软件控制弱上拉的特点，可简化按健输入和显示输出接口电路设计。PORTB口除作按健状态的输入口外，还用于水位、温度显示及工作状态的输出端口，这通过程序设置PORTB口分时作输入口或输出口的方式实现。键盘查询电路由电阻R4~R10及6个按键S1~S6组成，S1~S6分别定义为"升温"、"降温"、"定量"、"定时"、"上水"、"电热"键。通过读入引脚RB0~RB5上的电平可输入按键S1~S6的开关状态。两位数码管SM42052、水位指示灯L1~L7、状态指示灯L8~L14以共阴、动态扫描方式输出显示，由PIC16C72的引脚RC4~RC7输出的4个共阴显示位控电平，控制4个8050三极管Q1~Q4作为两位数码管和两组LED（L1~L7,L8~L14）的位控。由软件译码后的显示码由引脚RB0~RB6上输出直接驱动LED数码管和指示灯L1~L14.按健S1~S6通过1kΩ的限流电阻R16接到PORTC口的引脚RC3,目的在于消除当PORTB作输出口时，按键操作可能对数码管和指示灯L1~L14显示的影响。在查询输入按健S1~S6的状态前，程序先使引脚RC3输出低电平，然后读入PORTB口的电平，输入按健S1~S6的状态。而在PORTB作输出前，程序先设置RC3为输入引脚，然后再从PORTB口的引脚RB0~RB6上输出显示码，由于这时RC3引脚呈输入高阻，按健S1~S6浮空，即使此时有健被按下，也不会把引脚RB0~RB6上输出的高电平拉低而影响显示。L1~L7灯显示水箱水位，两位数码管一般情况显示水箱水温，当按升温或降温键时，闪烁显示设定的水温值；当按定时健时，闪烁显示设定的用水时间值；当出现故障时，则显示故障编码；灯L8~L10分别为定温工作模式、定量工作模式、定时工作模式指示灯；灯L11~L14分别为上水、电热、故障、自来水水压状态指示灯。S1、S2分别为升温键和降温键，用于选择定温模式，并用于改变水温设定值；S3键为定量键用于选择定量模式，并用于预置水量值，定时键S4用于选择定时模式并改变时间设定值，S5为上水键用于开启/关闭自动上水，S6为电热键用于开启/关闭电加热，S7为水流开关，用于测量用户用水状态。

2.4 控制输出电路

系统有三路控制输出，分别是由单片机的RA5、RC1和RC2输出控制三极管Q6、Q7和Q8,分别控制继电器RL1和RL2、RL3和上水电磁阀。继电器RL1和RL2用于控制电加热管对水箱中的储水辅助电加热，继电器RL3控制电伴热带用于上下水管路防冻堵，Q8控制上水阀上水。例如，按"上水"键将RC2置高电平开启上水电磁阀，启动上水。再次按"上水"键，程序使RC2输出低电平，关闭上水电磁阀。低温电伴热带防冻的条件是，室外管道温度等于或低于4℃，程序就将RC1口置高电平，使电伴热带通电工作发热，当管道温度等于或高于10℃时，使引脚RC1输出低电平，以关闭电伴热带电源。

3 功能介绍和软件编程

本系统采用单片机程序控制，功能有水温水量显示、定量上水、定温上水、定时用水、自动上水、辅助电加热、管道自动防冻、溢水自停、用水自动停止上水和停止电加热，低水压判断等功能。主要功能介绍如下：定量上水功能：按"水量"键，定量摸式灯亮，系统进入定量模式，水位灯开始闪烁，此时继续按"水量"键，水位灯开始循环变化，在希望的水量值处