基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的飲水機(jī)極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)

韋委橫

【摘 要】論文介紹了基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)中飲水機(jī)的極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題，供相關(guān)工作人員參考和借鑒。

【Abstract】The paper introduces the problems related to the design of extreme speed heating and temperature regulating system of water dispenser based on the SCM， to provide reference to the relevant staff.

【關(guān)鍵詞】飲水機(jī)； 溫控系統(tǒng)； 單片機(jī)； 設(shè)計(jì)

【Keywords】 water dispenser； temperature control system； SCM；design

【中圖分類號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）05-0128-02

1 引言

當(dāng)下，隨著環(huán)境污染的日益加劇，國(guó)家已經(jīng)把環(huán)保政策提上日程，人們的環(huán)保意識(shí)也在日益增強(qiáng)。人們?cè)谶x擇日常的電器、設(shè)備的時(shí)候，已經(jīng)把環(huán)保的指標(biāo)作為重要的影響因素之一。飲水機(jī)產(chǎn)品按照加熱類型分為兩種：一種是有膽加熱的飲水機(jī)；另一種是無(wú)膽極速加熱的飲水機(jī)。有膽加熱的飲水機(jī)把水放在一個(gè)容器里面進(jìn)行加熱，溫度達(dá)到后就會(huì)保溫，當(dāng)溫度下降后就又開始加熱，如此重復(fù)加熱就造成了“千滾水”，而且耗電。無(wú)膽極速加熱的飲水機(jī)，采用納米電熱膜技術(shù)進(jìn)行加熱，出水速度快，且耗電量和傳統(tǒng)的飲水機(jī)相比，還不到有膽飲水機(jī)的二分之一，節(jié)能環(huán)保。極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)，可以控制飲水機(jī)不同熱水出水溫度，能夠滿足不同消費(fèi)者的熱水需求，不會(huì)產(chǎn)生“千滾水”[1]。本文以此為背景，來(lái)探討基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的飲水機(jī)極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)相關(guān)問(wèn)題，希望為相關(guān)人員提供一定的技術(shù)參考。

2 飲水機(jī)系統(tǒng)功能介紹

本文所介紹的飲水機(jī)極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)，由單片機(jī)系統(tǒng)、溫度采集模塊、顯示報(bào)警模塊、按鍵操作模塊、自動(dòng)防干燒模塊、加熱模塊以及漏電保護(hù)共7部分組成。

單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)合6大模塊，能夠精確完成極速加熱調(diào)溫目的。極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)的功能主要有以下幾個(gè)：

①實(shí)現(xiàn)飲水機(jī)不同出水溫度控制，滿足不同消費(fèi)人群需要，使其熱水出水溫度在40℃和100℃之間可任意調(diào)節(jié)；

②實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互對(duì)話和操作，當(dāng)出現(xiàn)缺水或加熱故障等異常時(shí)，自動(dòng)切斷加熱模塊電源，且通過(guò)語(yǔ)音提醒消費(fèi)者；

③ 實(shí)現(xiàn)安全漏電檢測(cè)，自動(dòng)切斷電源，保障消費(fèi)者人身安全。

2 關(guān)于飲水機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題介紹

極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)組成，是飲水機(jī)的兩個(gè)主要構(gòu)成部分。我們就這兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題展開闡釋，下面是關(guān)于兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

就硬件系統(tǒng)的功能模塊而言，如圖1所示，由溫度采集電路、自動(dòng)防干燒模塊、顯示操作報(bào)警模塊、加熱驅(qū)動(dòng)模塊、漏電保護(hù)、單片機(jī)模塊五大部分組成。

2.1.1 溫度采集電路

溫度傳感器采用子彈頭封裝，內(nèi)置快速響應(yīng)溫度感應(yīng)芯片，使得溫度能通過(guò)子彈頭不銹鋼外殼，快速傳遞溫度至感應(yīng)芯片。結(jié)合單片機(jī)10位AD端口，實(shí)現(xiàn)0.2秒高靈敏溫度反饋，更快反饋給單片機(jī)系統(tǒng)，控制加熱模塊輸出。單片機(jī)系統(tǒng)還可以根據(jù)溫度進(jìn)行反饋，當(dāng)環(huán)境溫度低于2度時(shí)，防止低溫管路結(jié)冰，進(jìn)入防凍保護(hù)模式，禁止進(jìn)行加熱功能啟動(dòng)。

2.1.2 自動(dòng)防干燒

通過(guò)液位浮球開關(guān)提供缺水信號(hào)，單片機(jī)檢測(cè)到缺水，則自動(dòng)啟動(dòng)水泵進(jìn)行補(bǔ)水，保障加熱體始終處于有水狀態(tài)，防止干燒。

2.1.3顯示操作報(bào)警模塊

飲水機(jī)的人機(jī)交互采用TFT液晶顯示屏，顯示機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，溫度顯示等相關(guān)內(nèi)容信息。TFT液晶顯示屏上帶觸摸功能，消費(fèi)者可根據(jù)需求，設(shè)置熱水出水溫度，進(jìn)行出水操作，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)響應(yīng)相應(yīng)功能。單片機(jī)系統(tǒng)采集到故障信息后，通過(guò)TFT液晶顯示屏顯示故障內(nèi)容，如低溫、傳感器短路、缺水、系統(tǒng)加熱故障等。

2.1.4 加熱模塊

加熱模塊由加熱體、調(diào)溫水泵、驅(qū)動(dòng)電路以及流量計(jì)組成，單片機(jī)接收到加熱指令后，加熱功能啟動(dòng)，根據(jù)流量計(jì)反饋實(shí)時(shí)流量和溫度傳感器反饋出水溫度，計(jì)算加熱所需流量和功率，通過(guò)兩路PWM輸出不同脈沖信號(hào)，一路控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)整水泵流量，一路控制可控硅導(dǎo)通率，調(diào)節(jié)加熱體輸出功率，使得出水溫度恒定。

通過(guò)TFF觸摸顯示屏，設(shè)置不同的出水溫度和出水量，滿足消費(fèi)者的不同飲水溫度需求。

2.1.5 漏電保護(hù)

飲水機(jī)使用帶漏電保護(hù)的插頭電源線，當(dāng)飲水機(jī)出現(xiàn)漏電危險(xiǎn)時(shí)，在漏電電流還未達(dá)到傷害人體的電流之前就自動(dòng)將電源切斷，保護(hù)消費(fèi)者人身安全。

2.1.6 單片機(jī)系統(tǒng)

采用ABOV的MC96F6432Q-44單片機(jī)。該芯片有以下特點(diǎn)： 32k 字節(jié) FLASH， 256 字節(jié)IRAM， 768 字節(jié) XRAM ， 通用I/O口， 基本間隔定時(shí)器， 看門狗定時(shí)器， 8/16-bit 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 16-bit PPG 輸出， 8-bit PWM 輸出， 10-bit PWM 輸出， 實(shí)時(shí)定時(shí)器， 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)口， SPI， USI， 12-bit A/D 轉(zhuǎn)換器， LCD 驅(qū)動(dòng)， 片內(nèi)POR， LVR， LVI， 片內(nèi)振蕩和時(shí)鐘電路。是一款可以為許多嵌入式控制應(yīng)用提供高效靈活低成本解決方案的微控器。

2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、TFT液晶顯示子程序、觸摸按鍵子程序、溫度AD轉(zhuǎn)換子程序、信號(hào)（缺水、電壓等）采集子程序、加熱驅(qū)動(dòng)子程序構(gòu)成。

在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，增加了加熱異常時(shí)沸點(diǎn)自動(dòng)檢測(cè)程序，滿足飲水機(jī)在不同海拔區(qū)域，加熱溫度滿足消費(fèi)者需求，又不會(huì)出現(xiàn)蒸汽大，噴水現(xiàn)象。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

本文所設(shè)計(jì)的極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)，更快得到穩(wěn)定的出水溫度，實(shí)現(xiàn)多段出水溫度需求。由多路溫度巡檢儀測(cè)試多檔溫度曲線如下：（圖2，圖3，圖4，圖5）

從實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果看，該極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)溫度控制精度達(dá)到±2度，控制效果理想。

4 結(jié)語(yǔ)

在我們的日常生活中，飲水機(jī)的方便、快捷以及干凈衛(wèi)生等特點(diǎn)能夠?yàn)槲覀兊纳钐峁O大的方便，飲水機(jī)也日益成為家用必備的電器之一。在選擇飲水機(jī)的時(shí)候，性價(jià)比和相關(guān)功能、外觀等因素固然重要，環(huán)保因素也同樣不能被忽視。本文所設(shè)計(jì)的極速加熱調(diào)溫系統(tǒng)是基于單片機(jī)而產(chǎn)生，有著優(yōu)良的性能，超強(qiáng)的溫度控制性能和極速加熱和保溫等特點(diǎn)已經(jīng)成為此類飲水機(jī)的重要標(biāo)志，能夠?qū)崿F(xiàn)極速的調(diào)溫和加熱功能，其應(yīng)用能夠極大地節(jié)省人們的時(shí)間，為人們的日常生活帶來(lái)極大的便利。

【參考文獻(xiàn)】

【1】林奇盛，熊器，彭偉強(qiáng).基于單片機(jī)的飲水機(jī)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2012（02）：39-45.