【正文】 蓄水箱水位和溫度檢測(cè)部分是實(shí)現(xiàn)溫度智能控制的重要環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn) 確地檢測(cè)出水位和溫度，才能通過(guò)軟件計(jì)算提前開(kāi)始輔助加熱的預(yù)加熱時(shí)間。報(bào)警電路如圖所示： R23KL S 1S P E A K E RV C CQ190 1 1 圖 報(bào)警電路圖 方案二： 17 該方案中采用簡(jiǎn)單的放大電路，信號(hào)通過(guò) 7407驅(qū)動(dòng)器后即送給蜂鳴器，且報(bào)警聲音響亮，適合于報(bào)警，所以也實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。溫度傳感器 DS18B20 16 匯編程序 ， 采用器件默認(rèn)的 12 位轉(zhuǎn)化 ,最大轉(zhuǎn)化時(shí)間 750 毫 秒 ； 可以將檢測(cè)到的溫度直接顯示到 STC89C52 開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)板的兩個(gè)數(shù)碼管上 ； 顯示溫度 00 到 99 度 ，很準(zhǔn)確無(wú)需校正 。 本次 單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為 MHz，根據(jù) DS18B20 的初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫(xiě) 3 個(gè)子程序：初始化子程序 、 寫(xiě)（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(xiě)均由最低位開(kāi)始 。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。 ℃ 6） 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 7） 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)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(jì) 溫度采集方案設(shè)計(jì)比較 在設(shè)計(jì)溫度采集電路時(shí)，主要是通過(guò)一個(gè)溫度傳感器，將采集到的溫度信號(hào)經(jīng)過(guò) 12 一系列的處理之后，最終送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，從而達(dá)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(jī) 是 E2PROM 型單片機(jī)， 可尋址64KB 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器和 64KB字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實(shí)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(shí)熱水箱溫度已達(dá)到了 N，冷水要進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器，這時(shí)溫度為 T3，和當(dāng)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(shí)段大概為9點(diǎn)～ 20 點(diǎn)。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(yáng)光 F1 箱 器 C1 D 自來(lái)水 F2 圖 系統(tǒng)控制原理圖 注釋?zhuān)?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(mén) F2：冷水閥門(mén) F3：熱水閥門(mén) 此款 熱水器利用微機(jī)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(diǎn)： (1)分散性：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)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(yáng)能進(jìn)一步發(fā)展。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開(kāi)發(fā)公司計(jì)劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷(xiāo)勢(shì)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(yáng)能熱水器的發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析 .............................. 1 太陽(yáng)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(jì)要求 ...................................................... 4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................. 4 太陽(yáng)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(jì) ......................................... 9 最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì) ................................................... 9 按鍵及顯示電路 .................................................. 11 溫度采集模塊電路設(shè)計(jì) ............................................ 11 報(bào)警電路模塊 .................................................... 16 繼電器控制加熱電路 .............................................. 17 水位檢測(cè)接口電路 ................................................ 18 水位控制電路 .................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................... 20 軟件設(shè)計(jì)分析 .................................................... 20 軟件程序設(shè)計(jì)要求 ................................................. 20 主程序模塊 ....................................................... 22 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ................................................. 22 子程序模塊 ....................................................... 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................ 30 6 結(jié)論 ............................................ 32 參考文獻(xiàn) .......................................... 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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析 目前，中國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約為世界各國(guó)之和，已有一百多家太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)廠。 當(dāng)今社會(huì)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(diǎn)是在晴好的天氣利用太陽(yáng)光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無(wú)光照的情況下利用電輔助加熱。太陽(yáng)能的利用有被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。在利用太陽(yáng)能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。 1. 早晨水溫控制 由于清晨太陽(yáng)光較弱，所以太陽(yáng)能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。具體控制過(guò)程如下： 關(guān)閉循環(huán)水閥門(mén) F2，打開(kāi)冷水閥門(mén) F2，熱水閥門(mén) F3 處于可控狀態(tài)。補(bǔ)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(yáng)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(jì)以AT89C51 為核 心，將傳感器檢測(cè)技術(shù)、智能控制 相結(jié)合， 整個(gè)系統(tǒng)可分為單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、 DS18B20 檢測(cè)溫度模塊，報(bào)警模塊、檢測(cè)水位模塊、 控制水位模塊和 7279鍵盤(pán)顯示模塊。 以單片機(jī)為核心，配以一定的外圍電路和軟件，實(shí)現(xiàn)某些功能，就組成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)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(guò)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(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。 13 8） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “ 一線總線 ” 串行 傳送給 CPU，同時(shí)可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 9） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。 14 圖 DS18B20測(cè)溫原理圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 圖 DS18B20與單片機(jī)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(hào)線上 15 吸取能量 ,在信號(hào)線 DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能來(lái)繼續(xù)工作，直到高電平到來(lái) 再給寄生電源（電容）充電。 注意事項(xiàng) ： DS1820 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用 P 口線 較 少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下 幾 個(gè) 方面的問(wèn)題： ? 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 ? 連接 DS1820 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。報(bào)警電路如圖所示。要實(shí)現(xiàn)輔助加熱提前時(shí)間的 精確計(jì)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(jì)仍采用分段式液位傳感器 (通過(guò)軟件來(lái)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(cè)電路采用 DS18B20 芯片使其換成脈沖信號(hào)，送到 80C51 的 I/O 口(編程為計(jì)數(shù)器工作模式 )，通過(guò)測(cè)量輸出脈沖頻率的大小 來(lái)?yè)Q算成水溫高低信號(hào)。 軟件程序設(shè)計(jì)要求 熱水器 不論在什么樣的天氣里，都能夠在設(shè)定的時(shí)間向用戶提供設(shè)定溫度的熱水，從而給用戶帶來(lái)便利。 讀取鍵盤(pán)指令，寬度為 16bit，前 8個(gè)位微處理器發(fā)送到 HD7279 的指令，后 8個(gè) bit 為 HD7279 返回的鍵盤(pán)代碼。流程圖如圖 所示： 顯示處理子程序設(shè)計(jì) 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(lái)。仔細(xì)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(jī)的 EA 端懸空未接。將萬(wàn)用表打到測(cè)試是否導(dǎo)通的端 ，同時(shí) 將黑表筆接 COM 端，紅表筆接其他任一端，相應(yīng)的段位會(huì)亮 則表示數(shù)碼管是好的，且是共陰 的； 否則將表筆對(duì)換再測(cè)量有相應(yīng)的段位有顯示則是共陽(yáng) 的 數(shù)碼管。 該熱水器具 備以下特點(diǎn)： 1． 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、操作維護(hù)簡(jiǎn)便。第二是冷水箱、熱水箱、集熱器及熱水保溫的相對(duì)位置及標(biāo)高合理，符合水流規(guī)律，第三是補(bǔ)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(dòng)作靈敏可靠。 3133 [9]. 陳偉 .基于單片機(jī)的測(cè)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