规划了一种依据PIC16C71单片机的数字水温制造阀。该制造阀选用NTC热敏电阻作温度传感器,与固定电阻组成简略分压电路作为水温丈量电路,运用PIC16C71单片机内置的8位A/D转化器把热敏电阻上的模仿电压转化为数字量,PIC16C71单片机操控直流电机驱动混水阀调度冷热水的混合份额完成水温调度。给出了操控电路图,对水温丈量电路的参数挑选和测温精度作了具体评论。试验和剖析标明,选用阻值较大的NTC热敏电阻和分压电阻可较好地处理热敏电阻因功耗较大形成的热击穿问题。
跟着社会的开展，各种热水器及管道热水进入千家万户，人们在不同场合对水温的要求是多种多样的，常常需求把热水和冷水混合到需求的温度。能够操控各种热水器及管道热水的出水温度，能快速精确地调制出所需温度的热水，可用于淋浴、洗漱及其他需求恒温热水场所的水温智能制造阀，是一个有运用价值的技能。本规划正是适应这种需求，以PIC16C71芯片为中心，操控机械部分主动调整冷水和热水的混合份额，完成出水水温的主动操控，处理了由于水压动摇、水温改动或出水量改动引起的水温忽冷忽烫的难题，比手动调度用水温度办法有显着的节水作用。
1 体系结构和作业原理
热水和自来水作为操控阀的2个输入，运用混水阀操控冷、热水输入量和份额，混合后的水经出水口流出，供用户运用。装置在出水口的温度传感器感测出水口处的温度并经过测温电路传送给单片机。该调温水阀的组成如图1所示。当出水开关翻开时，单片机把温度传感器丈量的出水口处的温度与设定温度进行比较，需求时由PIC16C71来操控直流电机带动混水阀，来调整进入水阀的冷、热水的份额，然后操控出水的温度，当电机转到头时，单片机得到相应的信号，停止电机持续同向滚动。经过温升或温降按键在25～50℃规模内对用水温度进行设置，LED数码管显现设定的用水温度值。若设定温度与传感器检测的温度不符，依据二者温差的巨细，单片机输出不同宽度的脉冲电压信号操控直流电动机按不同的速度滚动，经过传动组织驱动冷热水混合阀，改动冷水和热水的流入份额。当外界条件再次发生改动时，如水压减小或增大等，出水管水温与设定温度呈现温差，此刻单片机再一次操控电机滚动，对水温进行主动调度，使出水口水温主动与设定用水温度保持一致。
2 操控面板和电路
规划操控面板按钮应最少化，而且运用便利，功用合理，操控操作简洁，外表能显现出设置的温度。操控面板如图2所示，面板左边的2位LED数码管用来显现预置的用水温度。面板右上方的温升按键、温降按键别离用来添加和削减预置出来水温的温度。面板右下方为手动开关，决议水阀的开关和出水量巨细，当其置于“关”时，为封闭出水非作业状况。
2.1 测温原理和参数挑选
在图3中，热敏电阻RT为测温元件，用于丈量出水口处的水温。一个固定电阻R16与热敏RT相串联组成分压电路，RT上的压降接到引脚经过电阻R17接AN0输入到PIC16C71的内置的8位A/D转化器，把模仿电压信号转化成数字信号，由程序读取完成测温。测温的关键是要挑选适宜的测温元件和合理的电路参数。这儿选用的是一种负温度系数热敏电阻器（NTC），它选用玻壳封装、体积小、价格低，装置便利。NTC测温热敏电阻的首要长处是电阻温度系数大、灵敏度高、呼应速度快，能进行精细温度丈量，首要缺陷是热电特性非线性现象严峻。如运用C408503（25℃时，阻值50 kΩ，B值4 050 K，玻璃封装）NTC热敏电阻，在0～99℃规模内，电阻的灵敏度约为8 500～100 Ω/℃，非线性严峻，运用时一般要进行线性补偿。这儿经过核算，挑选合理的测温电路参数，在有用的测温规模内，没有进行线性补偿，仅运用温度查表的办法就有用地处理了NTC测温电阻的非线性问题。下面评论测温精度和电路参数的挑选问题。
电阻R16与热敏电阻RT串联组成分压电路，对电源电压5 V分压，RT上的压降Vi=5 V·RT/（RT+R16）随温度改动而改动。该电压经过A/D的输入引脚AN0送入PIC16C71内部的A/D转化器，转化为数字信号，由程序读取运用。在RT上并接一个0.1 μF的电容C3完成滤波，用于消除搅扰和噪声。在试用中发现，当选用的NTC热敏电阻（如标称值为10 kΩ）和分压电阻（如5.1 kΩ）的阻值较小时，热敏电阻在作业一段时刻后易被击穿，而在选用阻值较大的NTC热敏电阻和分压电阻后，问题就较好地处理了。剖析原因，应该是NTC热敏电阻中的作业电流和功耗较大形成的热击穿。因而应尽量选用阻值较大的NTC热敏电阻和分压电阻，尽量减小流过热敏电阻的电流。另一方面，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，要确保A/D转化成果的正确，就要求损耗在信号源内阻上的电压不能超越10 mV（A/D基准电压为5 V时的1/2个LSB），这要求信号源内阻最大不要超越20 kΩ。当选用标称为50 kΩ，B25/50为4 050 K的NTC热敏电阻，其在温区（0～99℃）的阻值改动在168.3～3.217 kΩ之间。当挑选固定分压电阻为20 kΩ时，A/D输入信号源的等效内阻是热敏电阻和分压电阻并联后的阻值，阻
值规模是17.9～2.77 kΩ，这能够满意A/D转化时，对信号源内阻最大不能超越20 kΩ的要求，对应的输入给A/D的信号电压Vi的规模在4.469～0.693 V之间，覆盖了有用的A/D输入电压值区间（0～5 V）的大部分，经8位A/D转化后对应的数字量在0xE5～0x23之间。在0～97℃温区，当温度改动1℃时，对应输入电压改动量在55.5～19.7 mV之间。均大于1 LSB对应的模仿电压值19.6 mV，因而8位A/D转化后测温的精度到达±1℃是有确保的；在97～99℃间。当温度改动1℃时对应的模仿输入电压改动量在18.8～18.5 mV之间，8位A/D转化测温精度达不到±l℃，但正常测温一般不会高于95℃。而且出水口温度操控在25～50℃也比较低。
以上剖析阐明不必参加输入信号的调度电路，也能满意测温精度±1℃的要求。A/D模仿输入引脚AN0串接R17用于限流维护，避免过压输入形成芯片损坏或呈现硬件死锁的问题，由于它将直接影响到A/D模仿输入信号源的内阻和采样时刻，R17的阻值不能太大，阻值选为1k-Ω。RT选用NTC热敏电阻的精度为50 kΩ±0.5％，其B25/50为4 050 K±1％，分压电阻R16选用热稳定性好的金属膜电阻，精度为20kΩ± 0.5％。
2.2 键盘输入和输出显现电路
规划输入电路时运用了PIC16C71的PORTB口具有软件操控弱上拉电路的特色。键盘查询电路由电阻R6、R7、R8，按键S1、S2、S3及电阻R12组成，经过引脚RB6、RB5、RB4查询按键的状况。RB4～RB6脚作为输入端时别离与按键S1、S2和S3相连，S1为温增设置按钮，S2为温降设置按钮，S3为手柄开关相关键。RB6、开关S3和R12组成用水状况查询输入电路，由RB6引脚输入用水状况。设定的用水温度由RB1～RB8经过限流电阻R5～R11后由二位LED数码管输出，RA1和RA2输出操控VQ1和VQ2作为LED数码管的位控。
2.3 直流电机驱动电路
三极管VQ3～VQ6的导通和截止由引脚RA3和RB0的输出电平操控，用于操控直流电机M的电源极性翻转。取样直流电机M的压降值送给PIC-16C71芯片的A/D转化器的另一输入通道，电机两头的电压降由R14、R15分压取样后由RA4引脚输入A/D转化器转化后由程序读取，用于判别电机方位和操控。
3 A/D数据的处理
测验中发现，若把PIC16C71的A/D转化后的温度数据不作处理就直接用于温度操控，会使电机不时呈现误动作。即便在测温电路中参加了各种滤波电路，仍不见改进。因而揣度该搅扰或许来自A/D转化模块内部。考虑到该体系中现场温度的改动较缓慢，合适选用滑动窗口均匀法进行数字滤波。在选用数字滤波办法对A/D转化后得到的接连16个温度数据进行均匀后，有用消除了对A/D转化后的噪声。
4 结束语
该数字水温制造阀选用低压直流电源供电，以确保安全。出水开关和流量的巨细用单手柄操控，用按键预置用水温度并由数码管显现，操作简略，能够在25～50℃之间对出水温度进行设置，分辨率是1℃。假如出水口水温文设定的水温不一致，则LED数码管闪耀显现以提示留意，一起单片机依据两者之间的凹凸和差值的巨细，发生脉冲操控电机的转速和正回转，经过传动组织带动混水阀，调整冷热水的进水份额。该水阀与家庭热水器配套运用，可主动快速调度出需求的水温，能够避免冷热水影响，洗浴舒适，节水作用显着。
