【正文】 蓄水箱水位和溫度檢測部分是實現(xiàn)溫度智能控制的重要環(huán)節(jié)，只有準 確地檢測出水位和溫度，才能通過軟件計算提前開始輔助加熱的預(yù)加熱時間。報警電路如圖所示： R23KL S 1S P E A K E RV C CQ190 1 1 圖 報警電路圖 方案二： 17 該方案中采用簡單的放大電路，信號通過 7407驅(qū)動器后即送給蜂鳴器，且報警聲音響亮，適合于報警，所以也實現(xiàn)了設(shè)計要求。溫度傳感器 DS18B20 16 匯編程序 ， 采用器件默認的 12 位轉(zhuǎn)化 ,最大轉(zhuǎn)化時間 750 毫 秒 ； 可以將檢測到的溫度直接顯示到 STC89C52 開發(fā)實驗板的兩個數(shù)碼管上 ； 顯示溫度 00 到 99 度 ，很準確無需校正 。 本次 單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為 MHz，根據(jù) DS18B20 的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫 3 個子程序：初始化子程序 、 寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序 、 讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始 。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預(yù)置值。 ℃ 6） 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 7） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 溫度采集模塊電路設(shè)計 溫度采集方案設(shè)計比較 在設(shè)計溫度采集電路時，主要是通過一個溫度傳感器，將采集到的溫度信號經(jīng)過 12 一系列的處理之后，最終送入單片機內(nèi)進行處理，從而達到顯示的目的。圖 中 C C2 是反饋電容，其值在 5pF～ 30pF 之間選擇，典型值是 30Pf 。 STC89C52 單片機 是 E2PROM 型單片機， 可尋址64KB 字節(jié)的程序存儲器和 64KB字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實用的集熱器就有直管式、瓦楞式、扁管式、鋁翼式等二十多種。上升水管 5與循環(huán)水箱 3上部相連，另一端與集熱器 1 的上集管相接。 3. 冷水集熱控制 此時熱水箱溫度已達到了 N，冷水要進入太陽能集熱器，這時溫度為 T3，和當日的設(shè)定溫度值相比較，若 T3N 則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時段大概為9點～ 20 點。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 排氣管 不銹鋼保溫水箱 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 ，該圖的系統(tǒng)控制原理圖如下圖 ： 5 C3 C2 F3 熱 集 水 熱 太陽光 F1 箱 器 C1 D 自來水 F2 圖 系統(tǒng)控制原理圖 注釋： C1：熱水箱的溫度傳感器 C2：循環(huán)水管中的溫度傳感器 C3：集熱器中的溫度傳感器 F1：循環(huán)水閥門 F2：冷水閥門 F3：熱水閥門 此款 熱水器利用微機控制主要有以下幾種控制功 能：晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。 缺點： (1)分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發(fā)展。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢更好 [5]。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式、直流式和悶曬式。目 錄 1 緒論 ............................................. 1 太陽能熱水器的發(fā)展概況及市場競爭分析 .............................. 1 太陽能熱水器的應(yīng)用及意義 .......................................... 2 2 系統(tǒng)組成及工作原理 ................................ 4 系統(tǒng)設(shè)計要求 ...................................................... 4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................. 4 太陽能熱水器組成及原理 ............................................ 6 系統(tǒng)的組成框圖 .................................................... 7 3 硬件設(shè)計 ......................................... 9 最小系統(tǒng)板設(shè)計 ................................................... 9 按鍵及顯示電路 .................................................. 11 溫度采集模塊電路設(shè)計 ............................................ 11 報警電路模塊 .................................................... 16 繼電器控制加熱電路 .............................................. 17 水位檢測接口電路 ................................................ 18 水位控制電路 .................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..................................... 20 軟件設(shè)計分析 .................................................... 20 軟件程序設(shè)計要求 ................................................. 20 主程序模塊 ....................................................... 22 中斷服務(wù)程序設(shè)計 ................................................. 22 子程序模塊 ....................................................... 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................ 30 6 結(jié)論 ............................................ 32 參考文獻 .......................................... 33 致 謝 ............................................ 34 附錄 A 電路原理圖 ................................... 35 附錄 B PCB 圖 ...................................... 36 附錄 C 程序代碼 .................................... 37 1 1 緒論 況及市場競爭分析 目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。 當今社會發(fā)展日新月 異，人們衣食住行也在不斷的提高。 此款熱水器包括主 、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。 1. 早晨水溫控制 由于清晨太陽光較弱，所以太陽能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。具體控制過程如下： 關(guān)閉循環(huán)水閥門 F2，打開冷水閥門 F2，熱水閥門 F3 處于可控狀態(tài)。補給水箱 4供給循環(huán)水箱 3所需的冷水。 系統(tǒng)的組成框圖 本 次 太陽能熱水器 系統(tǒng)是一種新型的 智能溫控系統(tǒng) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計以AT89C51 為核 心，將傳感器檢測技術(shù)、智能控制 相結(jié)合， 整個系統(tǒng)可分為單片機最小系統(tǒng)模塊、 DS18B20 檢測溫度模塊，報警模塊、檢測水位模塊、 控制水位模塊和 7279鍵盤顯示模塊。 以單片機為核心，配以一定的外圍電路和軟件，實現(xiàn)某些功能，就組成了單片機應(yīng)用系統(tǒng)。作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f 起微調(diào)（ C C2 大， f 變?。?。 方案 一：利用 PT100 溫度傳感器通過電橋電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由放大電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，最終將數(shù)字量送入單片機內(nèi)進行處理。 13 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ 一線總線 ” 串行 傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 9） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。 14 圖 DS18B20測溫原理圖 DS18B20 與單片機的接口電路設(shè)計 圖 DS18B20與單片機接口電路圖 如 圖采用 外接 電源供電方式 ，在外接電源供電方式下 ， DS18B20 從單線信號線上 15 吸取能量 ,在信號線 DQ處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能來繼續(xù)工作，直到高電平到來 再給寄生電源（電容）充電。 注意事項 ： DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用 P 口線 較 少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下 幾 個 方面的問題： ? 較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 ? 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。報警電路如圖所示。要實現(xiàn)輔助加熱提前時間的 精確計算，最好是采用連續(xù)液位傳感器，但考慮系統(tǒng)成本，本設(shè)計仍采用分段式液位傳感器 (通過軟件來提高精度 )，在水位顯示上也仍采用分段顯示。蓄水箱溫度檢測電路采用 DS18B20 芯片使其換成脈沖信號，送到 80C51 的 I/O 口(編程為計數(shù)器工作模式 )，通過測量輸出脈沖頻率的大小 來換算成水溫高低信號。 軟件程序設(shè)計要求 熱水器 不論在什么樣的天氣里，都能夠在設(shè)定的時間向用戶提供設(shè)定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。 讀取鍵盤指令，寬度為 16bit，前 8個位微處理器發(fā)送到 HD7279 的指令，后 8個 bit 為 HD7279 返回的鍵盤代碼。流程圖如圖 所示： 顯示處理子程序設(shè)計 顯示處理子程序主要完成 :查表得到所要顯示的字符的字形碼，然后將字形碼送到 7279 顯示模塊顯示出來。仔細檢查發(fā)現(xiàn)，接在晶振旁邊的瓷片電容是 的 104，還有單片機的 EA 端懸空未接。將萬用表打到測試是否導通的端 ，同時 將黑表筆接 COM 端，紅表筆接其他任一端，相應(yīng)的段位會亮 則表示數(shù)碼管是好的，且是共陰 的； 否則將表筆對換再測量有相應(yīng)的段位有顯示則是共陽 的 數(shù)碼管。 該熱水器具 備以下特點： 1． 結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、操作維護簡便。第二是冷水箱、熱水箱、集熱器及熱水保溫的相對位置及標高合理，符合水流規(guī)律，第三是補充給熱水箱的水流不允許沖擊，第四是電磁閥的選擇及安裝位置要合理，保證動作靈敏可靠。 3133 [9]. 陳偉 .基于單片機的測速儀 [J]. 2021年 10期 [10]. 吳天佑 . 基于溫度傳感器的 PC 散熱解決方案 [J].世界電子元器件 。 MOV DPTR,1000H M_0:CLR A 。 SJMP DD M_4:CJNE A,0