传统的温控热水器大多把温度作为仅有的操控参数，体系运用温度传感器对环境温度进行实时监测并将温度设定值与丈量值进行比较，只需丈量值小于设定值就发动循环泵加热以到达满意用户需求的意图。这类热水器功用单一且浪费了很多的水、电资源。
一般状况下，家庭运用热水的时刻点比较固定，根本能够分为早、中、晚3个时刻段。针对这一状况，本规划选用Microchip的PIC16F72单片机为主操控器，依据DS18B20所收集的温度数据以及用户设置的时刻段(3段)上下限数值和温度设定值对循环泵的发动和中止进行操控，完成对热水器水箱温度的有用操控。这样循环泵在其它时段便不会作业，节省了很多的电能。当用户需求在非设置时刻段内运用热水时，能够按下加热键进行快速加热，然后确保了用户也能及时用到热水。明显这种操控器在满意用户需求的前提下明显增强了温控体系智能化程度，大大进步了资源运用率，给用户带来了真实的实惠。
1 总体规划及作业原理
全天分段热水智能操控器首要由单片机操控模块，温度收集模块，日历时钟模块、液晶显现模块、时刻段上下限及预加热温度设置模块、电机驱动模块和外部存储模块等部分组成。其体系框图如图1所示
单片机PIC16F72作为操控器的中心，快速呼应各种给定信号和反应信号，并宣布相应的指令操控各个部分，确保整个体系有序作业。温度传感器检测热水器水箱温度并经过单总线送入到单片机中进行处理，时钟芯片及外部存储器经过I2C总线与单片机间进行通讯。温度显现实时温度和设置温度。时刻显现设置时段及体系时钟。在实践温度小于设置温度3度时，假如时刻在设置的3段规模内，水泵发动，当实践温度大于设置温度时，水泵中止作业。加热键依据用户需求完成快速加热。
2 体系硬件规划
单片机选用微芯公司的PIC16F72，彻底能够满意本体系中要求的收集、外部中止、操控、数据处理及存储空间的需求，在用PIC16F72规划体系时，首先要构成一个最小体系，单片机才干正常作业，即电源、晶振、复位缺一不可。本体系选用的是+5 V电源，晶振选用的是4 MHz和两个30 pF%&&&&&%构成的无缘晶振，复位电路选用的是改进型RC复位电路，即在经典的RC复位电路基础上添加了一个二极管构成放电回路，这样不光能够防止电源毛刺形成体系不稳定，并且电源缓慢下降也能牢靠复位。
2．1 温度收集电路
体系需求对热水器水箱温度进行丈量操控，测温的关键是要挑选适宜的感温元件和合理的收集电路。文中选用的是美国DALLAS公司推出的单总线数字温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻不同，DS18B20将温度传感器与A／D转换器集成在一个芯片上，可直接将被测温度转换为全型数字信号直接供单片机处理，且具有结构简略、体积小、功耗低、用户可自行设定预警上下限温度等特色，因而使硬件规划大大简化，对应的硬件电路如图2所示。
传感器DS18B20丈量温度规模为-55～125℃，彻底满意体系要求。DS18B20经过一个单线接口发送或承受信息，因而从中央处理器到DS18 B20仅需衔接一条线。在1s(典型值)内把温度变换为数字，以9位数字值方法读出温度，无需校准，即可供给工业级的测温规模和精度。
2．2 实时时钟及外部存储芯片
本体系实时时钟选用低功耗的CMOS时钟芯片PCF8563完成，它供给一个可编程时钟输出，一个终端输出和掉电检测器，一切的地址和数据经过I2C总线接口串行传递。每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会主动发生增量，日历时刻编码格局为BCD。PCF8563制造数字时钟编程简略，牢靠有用，合作其超低坚持功耗(典型值为0．25μA，Vdd=3．0 V，Tamb=25 C)，当体系断电时，只需用一个后备电池就能够长时刻掉电坚持实时时刻计时，本体系选用寿命长、性价比高、牢靠性强的便携式扣子电池CR2025。运用二极管的单向导电性完成了体系的掉电维护功用。当CPU正常运行时，体系电源为时钟芯片供给电源，其正常作业，当体系掉电时，扣子电池为时钟芯片供给电源，其坚持精确计时。如图3所示。
外部存储芯片选用的是AT24C02B，首要用于存储时刻段上下限与设置温度数据，选用I2C总线进行读写数据和地址。
2．3 液晶显现电路
液晶用于显现温度、时刻以及循环泵的作业状况(STOP或RUN)，且供给了友爱的人机交互界面，可便利输入需设置的时刻段上下限和温度值。本体系选用的是编程简略，体积小，性价比很高的1 602，为了进步视觉效果和漂亮，选用的是白色背光，模块最佳作业电压为5．0 V，显现容量为16×2个字符，可分两排显现。对应的电路衔接如图4所示。
2．4 按键模块
体系中共用4个按键，分别为设置键、添加键、削减键、加热键。设置键用于设置温度和时刻；添加和削减键用于修正时刻和温度数值；加热键用于恣意时刻需求加热时快速加热。按键在闭合及断开的瞬间均随同有一连串的颤动，为了确保CPU对键的一次闭合或断开仅作一次处理，确保体系的牢靠性，本规划在软件上加入了牢靠的按键消抖程序。
2．5 继电器
归纳考虑，本规划选用了直流输入操控，交流过零导通，过零关断输出型无触点固态继电器。与传统的电磁继电器比较，其在操作中不会发生电弧，因而具有高稳定性。本规划输入操控电压为5 V，该继电器对应的驱动电流只要15 mA左右，其发动功能平稳且供给了10 ms以下的开关速度，明显进步了体系数据的吞吐量。
3 软件的完成
程序规划是本规划的中心部分。整个程序包含主程序、按键处理子程序、I2C总线读写子程序、单总线读写子程序、守时器子程序、键中止服务子程序、按键消抖子程序、上电自检子程序和显现子程序等。
主程序流程图如图5所示，初始化首要是各I／O口、各寄存器、守时器的初始化，上电自检，开守时器和守时中止答应，显现LOGO，读时钟以及当时温度并显现等。然后判别标志位F是否等于1，若F=1，阐明加热键按下，则CPU直接查询温度判别循环泵的发动或中止，当实践温度小于设置温度3度时，水泵发动且LCD显现对应的RUN，当实践温度大于设置温度时，水泵中止作业且LCD显现对应的STOP；若F=0，阐明加热键没按下，则CPU先进行时刻段判别，再进行温度判别，当时刻在设置的三段规模内且实践温度小于设置温度3度时，水泵发动，不然水泵中止作业。
设定按键外部中止为高优先级，使主程序能实时呼应按键处理，进行相应的操作。若长按设置键，则进入设置环节，不然有按键按下时则背亮光5秒钟，便于用户读取时刻和温度，然后主动平息。键处理子程序是本规划的要点和难点。其流程图如图6所示。
单片机与DS18B20之间数据交换选用单总线，因为只要一根线通讯，所以有必要选用严厉的主从结构，当主机呼叫从机时，从机才干应对，主机拜访单线期间有必要严厉遵从单线指令的序列，假如指令序列紊乱，单线器材不会呼应主机。
单片机与时钟芯片PCF8563及外部存储器之间通讯选用I2C总线，I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和承受数据，最高传送速率100 kbps。各种被操控电路均并联在这条总线上，但每个电路和模块都有仅有的地址。本规划中的PCF8563和AT24C02B尽管挂在同一条总线上，其地址分别为0xa2和0xa0，互相独立，互不相关。这点在编程时有必要留意，很简略犯错。I2C总线的长处是简略和有用。因为接口直接在组件之上，因而，I2C总线占用的空间十分小，削减了电路板的空间和器材引脚的数量，降低了本钱。
体系选用单片机C言语编写，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视点动身，规划了一套根据P%&&&&&%16F72单片机的温度智能操控体系。与传统的温控体系比较，本体系大大地进步了资源运用率，且元器材挑选颇具讲究，有很大立异，硬件结构简略、体积细巧，本钱低价、界面直观、安全牢靠。并且在规划时考虑到今后扩展体系工程的需求，单片机留出了必定的操控引脚以便于外接其他功用模块。该操控器现已成功运用在小型即热式电热水器中。
