基于單片機(jī)的恒溫水泵設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的恒溫水泵設(shè)計(jì)

節(jié)水是“水源控制”，是人們生活中不可或缺的水系統(tǒng)。現(xiàn)有的雙聯(lián)式水龍頭可同時(shí)接冷熱兩根管道,其水溫調(diào)節(jié)的方法是手動(dòng)調(diào)整閥門的機(jī)械位置,控制冷熱水管道的出水比例,其調(diào)節(jié)復(fù)雜,且調(diào)節(jié)過程中浪費(fèi)的水量多。即使調(diào)好的水溫也會受到水壓變化的影響,降低了使用的舒適性。甚至出現(xiàn)水溫突變,燙傷身體的極端情況。單片機(jī)作為一種智能化的控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種家用電器中,為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。本文主要介紹了采用單片機(jī)控制的方法,實(shí)現(xiàn)水龍頭的出水溫度的精確調(diào)節(jié),避免用水浪費(fèi),是基于單片機(jī)的水龍頭智能化改造。1混水腔的循環(huán)利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及工作原理如圖1所示。熱水和冷水分別流入后在0中混合,實(shí)現(xiàn)溫度中和。當(dāng)混水溫度達(dá)到設(shè)定值后,開啟3供水。當(dāng)水溫未達(dá)設(shè)定值時(shí),開啟4將混水腔0中的水排出至加熱裝置(如燃?xì)鉄崴?的入水口,以循環(huán)利用,減少不必要的浪費(fèi)。1,2進(jìn)水口由電動(dòng)調(diào)節(jié)碟閥控制,3,4出水口由電動(dòng)快速切斷蝶閥控制。在熱水進(jìn)入口1、冷水進(jìn)入口2和混水腔0中設(shè)置DS18B20溫度監(jiān)測點(diǎn),根據(jù)采集到的現(xiàn)場溫度由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度,從而控制1,2的進(jìn)水量,以及快速開啟或切斷3,4的出水。2溫度信號分析控制水龍頭控制是以宏晶科技的STC12C5A08PWM單片機(jī)為核心,檢測DS18B20采集的現(xiàn)場溫度信號,分析后做出相應(yīng)控制處理。用水溫度的設(shè)定和顯示分別由鍵盤輸入和數(shù)碼管顯示。冷、熱水進(jìn)入口水量的調(diào)節(jié)由單片機(jī)輸出通過繼電器驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn),采用脈寬調(diào)制(PWM)變頻技術(shù)智能調(diào)控水流大小,實(shí)現(xiàn)精確配比。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。2.1新一代8051系統(tǒng)采用STC12C5A08PWM單片機(jī)實(shí)現(xiàn),它是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8~12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,看門狗,兩路PWM,片內(nèi)有8KBFLASHROM,1280BRAM,支持ISP。2.2ds18b20溫度測量采用DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量水溫,可直接輸出9~12位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù),便于單片機(jī)處理。DS18B20測量溫度范圍為-55~+125℃,在-10~+85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?？稍?50ms(最小值)內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制數(shù)字值,溫度采集具有準(zhǔn)確性和及時(shí)性。DS18B20采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式,多個(gè)DS18B20可掛接在一條總線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測量,輕松組建傳感網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)中分別檢測熱水進(jìn)入口溫度T1,冷水進(jìn)入口溫度T2和水龍頭出水口溫度T3。2.3顯示模塊該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩位八段數(shù)碼管,由單片機(jī)I/O口直接驅(qū)動(dòng),采用動(dòng)態(tài)顯示方法,顯示用戶設(shè)定的溫度值。2.4鍵盤模塊本系統(tǒng)需要三個(gè)按鍵,采用三鍵獨(dú)立式鍵盤,直接接單片機(jī)I/O口,采用軟件去抖。三個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)的功能如表1所示。2.5高頻dm信號如圖1所示,熱水和冷水進(jìn)入口1,2采用電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥,單片機(jī)通過控制調(diào)節(jié)蝶閥的開度來控制進(jìn)水量的大小。使用單片機(jī)內(nèi)部2路PWM邏輯產(chǎn)生高頻PWM信號,通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥,從而減輕了軟件的工作,提高了軟件的效率。水龍頭出水口3和循環(huán)水出水口4采用電動(dòng)快速切斷蝶閥,在單片機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)水。3根據(jù)溫度的控制算法本控制系統(tǒng)是以單片機(jī)為中心的控制系統(tǒng),單片機(jī)結(jié)合一定的外圍電路完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入、溫度采集、輸出控制信號以及實(shí)時(shí)顯示等功能,它是一個(gè)完整的智能控制系統(tǒng)。圖3為系統(tǒng)程序流程圖,表明了整個(gè)過程的控制思想。根據(jù)溫度對電動(dòng)蝶閥的控制算法為:首先將系統(tǒng)設(shè)定溫度T與冷水溫度T2和熱水溫度T1比較,分為以下三種情況:第一種:若T-T2>T1-T,將冷水進(jìn)入口蝶閥全開,熱水進(jìn)入口蝶閥開一半;第二種:若T-T2<T1-T,將熱水進(jìn)入口蝶閥全開,冷水進(jìn)入口蝶閥開一半;第三種:若T-T2=T1-T,將熱水進(jìn)入口蝶閥全開,冷水進(jìn)入口蝶閥也全開;系統(tǒng)水龍頭出水口溫度T3隨系統(tǒng)工作時(shí)間逐漸升高,當(dāng)T3<T時(shí),開循環(huán)水電控蝶閥,且穩(wěn)定不變后,第一種情況下,將熱水蝶閥開3/4;第二種情況將冷水蝶閥開為1/4;第三種情況將冷水蝶閥開為3/4。采用逐步次逼近的方法,直到T3=T時(shí),關(guān)循環(huán)水電控蝶閥,開水龍頭電控蝶閥。4解決了調(diào)溫難題該系統(tǒng)提出了一種利用單片機(jī)