【正文】 隔離作用，使輸出對輸入影像較小，正好滿足我們的要求[6]。而當(dāng)將其置低電平時(shí)，P1口相當(dāng)于接地，將會出現(xiàn)相反的情況，其通過地一直給電容放電，電容電壓一直低電平。按剛才提到的方法接圖如圖35。（3）占用較少的I/O口，僅需兩個(gè)I/O口就能完成水位檢測任務(wù)，極大地節(jié)約了單片機(jī)的I/O 口資源。表31 輸出電阻值表短接方式無短接2345輸出電阻值（kΩ）極大25圖33 桑樂太陽能水位傳感器原理它的工作原理是，水面每接觸一個(gè)鋼針就會多并聯(lián)一個(gè)電阻，電阻隨水位變化而規(guī)律的變化。圖32 桑樂太陽能水位水溫傳感器外形圖從圖32中我們可以清楚的地看到傳感器外形非常簡單，一共只有4個(gè)端口，其中一個(gè)是防凍接口，沒有使用，使用的只有3個(gè)端口，在可用的三個(gè)端口上分別標(biāo)有公共、水位、水溫標(biāo)志，由此可知測量水位、水溫都只用了一個(gè)端口。CPU對這些引腳進(jìn)行判斷后 ，送去顯示相應(yīng)的水位值。 水位測量電路水位測量可以有多種方法，需從性能和成本兩方面進(jìn)行考慮，選擇合適的方案。4．驅(qū)動電路。2．時(shí)間、水位、溫度顯示和鍵盤電路。本課題以89C52單片機(jī)為核心配合傳感器、顯示器件、電磁閥、電加熱器、報(bào)警器等外圍器件，采集熱水器儲水箱中的水位、水溫信號，通過控制電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、電加熱器加熱來控制儲水器的水位、溫度，并完成水位、水溫顯示，時(shí)間顯示，水溢報(bào)警等功能。對于溫度的檢測便于用戶的使用和控制電加熱。其基本框圖如圖11所示。目前，各大商家紛紛提高太陽能熱水器的智能化程度來滿足消費(fèi)者的需求。至2005年，全國有1000多家有一定規(guī)模的太陽熱水器生產(chǎn)企業(yè)，年總產(chǎn)值達(dá)150多億元，出口創(chuàng)匯2000萬美元，全行業(yè)提供約30多萬個(gè)就業(yè)機(jī)會，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益[1]。 太陽能熱水器和其控制器的發(fā)展現(xiàn)狀中國太陽能熱水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展始于上世紀(jì)80年代，當(dāng)時(shí)的市場定位是農(nóng)村或中小城鎮(zhèn)的低收入家庭。 fixed time intelligencely electric heat.The first chapter of this article mainly explained the research situation of the solarpowered water heater intelligence control system and the primary mission of this topic. The second chapter has made the simple introduction to the overall construction of the system .The third chapter introduced with emphasis on the water level and water temperature metering fourth chapter introduced the clock circuit .The fifth chapter introduced the demonstration and the keyboard circuit,.The sixth chapter has made the introduction to other circuits. The seventh chapter is the hardware debugging of the water level measuring circuit.Regarding the process of the water level sensor and water temperature sensor resistance data this system uses the method of the unique RC electric sufficient and discharging. Compared to using the A/D converter, the electric circuit is simple, the production cost is low. Specially it is suitable for the water level and the water temperature measuring requested unprecise situation.Key word: Solar energy, water heater, controller, 89C52, RC electric sufficient and discharge 學(xué)習(xí)好幫手.. . . ..目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 引 言 1 課題的背景意義 1 太陽能熱水器和其控制器的發(fā)展現(xiàn)狀 1 課題的研究內(nèi)容 3第二章 太陽能熱水器智能水位控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)介紹 4第三章 水位和水溫測量電路硬件設(shè)計(jì) 5 水位測量電路 5 方案比較選擇 5 水位測量電路的具體設(shè)計(jì)及優(yōu)化 8 水溫測量電路 15 方案比較選擇 15 水溫測量電路的設(shè)計(jì)及溫度計(jì)算方法 16 水位、水溫測量電路的整體設(shè)計(jì) 20第四章 顯示電路 21 方案選擇 21 8255A芯片介紹 21 8255A在太陽能熱水器控制電路中的作用 24 顯示電路工作原理 25 8255A顯示電路的硬件結(jié)構(gòu)。特別適用于對水位、水溫要求不精確的場合。它以89C52單片機(jī)為核心，配合電阻型4檔水位傳感器、負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻溫度傳感器、8255A擴(kuò)展鍵盤和顯示器件 、驅(qū)動電路（電磁閥、電加熱、報(bào)警）等外圍器件， 完成對太陽能熱水器容器內(nèi)的水位、水溫測量、顯示；時(shí)間顯示；缺水時(shí)自動上水，水溢報(bào)警；手動上水、參數(shù)設(shè)置；定時(shí)水溫過低智能電加熱等功能。其中本文第一章主要說明了太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和本課題的主要任務(wù)，第二章對系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)作了簡單介紹，第三章重點(diǎn)介紹了水位水溫測量電路，第四章介紹了時(shí)鐘電路，第五章介紹了顯示和鍵盤電路，第六章對其他電路作了介紹，第七章是對水位測量電路的硬件調(diào)試。關(guān)鍵詞：太陽能，熱水器，控制器，89C52，RC充放電AbstractThis article has designed a intelligence control system for solarpowered water heater. It take the 89C52 microcontroller integrated circuit as the core, the coordinate 4 grades of waters level resistance sensor, the negative temperature coefficient NTC thermistor temperature sensor,the 8255A expansion keyboard and the demonstration ponent, the actuate circuit (solenoid valve, electric heating, warning) and other periphery ponent, pletes to the water level and temperature measure and demonstrate。 25 8255A實(shí)現(xiàn)顯示方法 27第五章 其他硬件電路設(shè)計(jì) 30 上水電磁閥、電加熱、報(bào)警等驅(qū)動電路 30 上水控制電路 30 電加熱控制電路 30 報(bào)警控制電路 30 水位顯示電路 30 電源電路 31參考文獻(xiàn) 33致 謝 34附 錄 35.. . . ..第一章 引 言 課題的背景意義隨著太陽能熱水器的迅速推廣，廣大消費(fèi)者對太陽能熱水器特別是太陽能熱水器控制器的要求越來越高，太陽能熱水器商家為使自己的產(chǎn)品能在市場上生存和發(fā)展，在不斷提高太陽能熱水器熱水性能的同時(shí)，也不斷加大力度滿足消費(fèi)者對于太陽能使用方便的要求，于是太陽能熱水器的智能化程度越來越高。90年代后期，住宅商品化的發(fā)展以及家庭對熱水需求的大幅度增長為太陽能熱水器的發(fā)展提供了市場空間, 太陽能熱水器的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，形成了一些有一定知名度的產(chǎn)品和品牌。到目前已有許多太陽能品牌為大家耳熟能詳，如皇明、桑樂、四季牧歌、力諾等。許多太陽能熱水器的功能有：開機(jī)自檢、溫控上水、強(qiáng)制上水、水位預(yù)置、水質(zhì)設(shè)置、水溫指示、低水壓上水、水位顯示、防高溫空曬、缺水報(bào)警、自動防溢流、 缺水上水、手動上水、故障提示等許多貼近客戶需求的功能。圖11 市場太陽能熱水器基本框圖[2]太陽能熱水器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水位顯示、水位控制、溫度顯示、防凍等多種功能，其中對水位的檢測、控制，實(shí)現(xiàn)水位顯示、自動上水、超限報(bào)警是太陽能熱水器控制系統(tǒng)的核心。目前，溫度傳感器的應(yīng)用種類較為繁雜，有直接使用熱電阻、熱電偶的，也有使用數(shù)字溫度變送器（如MAX6674）的。另外配有鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)手動上水、手動電加熱、設(shè)置水位、設(shè)置溫度等功能。這部分用于系統(tǒng)和人的信息交互，有對太陽能熱水器狀態(tài)的直觀顯示，也有用于人對系統(tǒng)控制的鍵盤電路。包括電加熱、上水電磁閥、報(bào)警電路，是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部分。 方案比較選擇1．排阻分檔鍵盤式水位傳感器在許多資料中都介紹了一種類似鍵盤電路的分檔水位傳感器，其原理圖如圖31所示。顯示共分 4檔 ，每檔為滿水位的25% 。觀察傳感器可知水位傳感器有5個(gè)與水接觸點(diǎn)，我們從上到下依次命名它們?yōu)?—5觸點(diǎn)。利用單片機(jī)的一個(gè)口周期性的給電容電路充放電，然后用圖34 RC充放電式水位傳感器測量電路原理圖單片機(jī)監(jiān)測電容兩端電壓的變化，因?yàn)殡娙蓦妷旱纳仙蛳陆禃r(shí)間t=RC，所以用單片機(jī)記錄這個(gè)時(shí)間就能判別電阻的變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為水位的變化進(jìn)行顯示及其他動作。綜上比較可見選用第二種方案較為優(yōu)越。，即電容電壓一直保持高點(diǎn)平。2．采取與I/O隔離并用中斷監(jiān)測電容電壓的電路這樣需要將電容電壓與單片機(jī)監(jiān)測端口隔離，采取如圖37所示電路。LM358的輸出電壓幅度為0 ,而要跟隨的電壓范圍為0—5V，所以應(yīng)選用大于+，這里選用+12V單電源供電2．LM393的作用給比較器設(shè)置+3V的參考電壓，將電容電壓的指數(shù)曲線變成矩形波，波形圖如圖38所示。由LM393的內(nèi)部原理圖可知LM393的輸出為集電極開路，它的輸出高電平與LM393的電源無關(guān)，但須接外部電源和上拉電阻。圖38 電容電壓與比較器輸出信號(仿真和實(shí)測)3．充電時(shí)間的設(shè)定和電容的選擇電容充電時(shí)間的計(jì)算公式為： (31)T即位電容電壓上升時(shí)間。這樣方波的周期就受定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的限制。定時(shí)輸出30ms其程序如下：void main(){ initial()。 P1_4=!P1_4。以下是編程實(shí)現(xiàn)這一過程的結(jié)果。因此取充電和放電時(shí)間為30ms。 //顯示1水位 L3=0。 } else if(buf[1]45) { WTLV=2。L0=1。L1=0。L2=1。考慮到性價(jià)比等原因，市場上大部分太陽能熱水器的溫度傳感器都選用NTC負(fù)溫度系數(shù)熱電阻，本系統(tǒng)也選用這種。這種電路測量比較精確，但需用A/D轉(zhuǎn)換器，而A/D轉(zhuǎn)換的價(jià)格較貴，會加大成本，另外A/D轉(zhuǎn)換需占用8個(gè)數(shù)據(jù)口和兩個(gè)片選口及兩個(gè)控制口共12個(gè)I/O口。 （2）實(shí)現(xiàn)起來也十分簡單。為材料系數(shù)。在這里查表法是一種經(jīng)常采用的解決辦法，即事先計(jì)算出所有可能的計(jì)時(shí)結(jié)果所對應(yīng)的溫度值以表格形式寫入控制程序，每次轉(zhuǎn)換完畢后查表得出所對應(yīng)的溫度值。曲線按式310 計(jì)算出圖中各線段端點(diǎn)坐標(biāo)值為：N1=1000，T1=90(℃)； N2=7549，T2=43(℃)； N3=20000，T3=20(℃)； N4=56450，T4=0(℃)；分段線性化后溫度T 的近似計(jì)算公式： ，(℃) (311)，(℃) (312)，(℃) (313)為了能在單片機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，將以上三式進(jìn)一步變換成如下形式（其中int為取整函數(shù)）： T=97int(N*8/1000),