【正文】 如果操作者在現(xiàn)場，就可以按下人工復(fù)位按扭強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位，擺脫死循環(huán)。由于是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對溫度進(jìn)行采集，即要對模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行讀寫操作，故端口方向應(yīng)為雙向口。 TIME(定時(shí)器 )核提供了基于 AVALON總線的處理器結(jié)構(gòu)，主機(jī)可以通過訪問定時(shí)器的寄存器來實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制。 加熱控制的電路的設(shè)計(jì) 水溫的加熱是通過加熱電阻絲來實(shí)現(xiàn)的，對于電阻絲這種大功率交流元件， 圖 48水位測量簡圖 圖 49上水控制電路 EP2C5F256C6 是不可能通過自己的引腳來完成的，而需要通過功率放大元件利用 220V 的交流電來實(shí)現(xiàn)對水溫的加熱，電路如圖 410所示。 熱敏電阻的性能 熱敏電阻的特性如圖 46 所示，熱敏電阻的阻值 溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線熱敏電阻的阻值 溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線形度較大，因此在使用時(shí) 要進(jìn)行線形化處理。當(dāng) LE為低電平時(shí)，Q 被鎖存在已建立的數(shù) 據(jù)電平。 (2)存儲容量為 4M。故本設(shè)計(jì)采用硬件譯碼。 (2)分辨率為 8位。一旦需要硬件升級，尤其是微處理器的升級，必須硬件、軟件全部重新設(shè)計(jì)，微處理器以及數(shù)字信號處理器結(jié)構(gòu)固定，硬件很難再升級。 (8)支持低速 LVDS I/O。 (2)內(nèi)部資源使用上， MCU， DSP通過用特殊功能寄存器的形式來訪問內(nèi)部資源，然而它們的特殊功能寄存器不多；而 FPGA 的寄存器相當(dāng)豐富。它用于大批量生產(chǎn)管理與大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。輸出值乘以系數(shù)即可直接顯示其真值。 所謂準(zhǔn)確度就是測量值與真值偏離的程度，為修正這種偏差需要進(jìn)行校正，完全校正是很麻煩的。 通常采用差動測顯方法來減小傳感器的非線性誤差。 由此可知，非線性誤差是以一定的擬合直線或理想直線為基準(zhǔn)直線其出來的。傳感器必然走向全數(shù)字化。測試精度高，多數(shù)產(chǎn)品的精度為 %、 %，個(gè)別產(chǎn)品精度可優(yōu)于 %。相反，在冬天或者連續(xù)陰雨天輻射量很小時(shí)，控制器通過控制電路使太陽能蓄熱水箱中的電加熱器開啟，給蓄熱水箱中的水加熱，通過熱傳遞保證了水管不會在寒冷的天氣中被凍壞。而太陽熱水器由集熱器、蓄熱水箱、循環(huán)連接管道、支架及其輔助部件 (加熱等 )組成。本文設(shè)計(jì)了太陽能 水位自動控制系統(tǒng)。韓國，東南亞各國也制定了支持開發(fā)利用太陽熱水器的優(yōu)惠政策，紛紛吸收外資到 本國開辦太陽能企業(yè)。太陽能熱水器 的 技術(shù)發(fā)展 : 其一、 利用副水箱自動上水，無須人工操作，特別適用于供水供電不很正常的農(nóng)村。從政治法律環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、社會文化環(huán)境、技術(shù)環(huán)境幾個(gè)方面綜合分析來看，中國太陽能熱水器市場目前具有良好的發(fā)展環(huán)境，處于產(chǎn)品生命 周期的成長期，市場需求量和潛在用戶迅速增長，目前沒有新的替代品的威脅，又有國家政策的鼓勵(lì)，市場前景十分廣闊。 致謝 …… ………………………………………………………………………………………… ..錯(cuò)誤 !未定義書簽。 硬件抗干擾措施 ............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 處理器選用 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本章小 結(jié) ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Abstrct ……………………………………………………………………………………………錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本設(shè)計(jì)通過 利用溫度傳感器和液位傳感器的結(jié)合，使我們理想中的既能自動控制溫度，也能自動控制水位，溫度和水位利用開關(guān)按扭轉(zhuǎn)換的太陽能熱水器實(shí)現(xiàn)，方便廣大消費(fèi)群眾。 課題研究的主要內(nèi)容 ................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 運(yùn)算處理 ........................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 加熱控制的電路的設(shè)計(jì) ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ............................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 太陽能熱水器發(fā)展的社會文化環(huán)境 隨著人們生活水平的提高，熱水器已成為大部分居民家庭中的必備家用耐用品之一。中國的太陽能產(chǎn)品開發(fā)主要由各個(gè)制造廠的技術(shù)部負(fù)責(zé)，各自為政，包括工程系統(tǒng)應(yīng)用也是如此。世界各國對太陽熱水器的開發(fā)十分 重 視。另外，主動太陽房利用太陽熱水器和其它能源相結(jié)合，進(jìn)行地板采暖也有很好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)從太陽能熱水器的發(fā)展現(xiàn)狀入手，通過國內(nèi)外太陽熱水器在制造產(chǎn)品，生產(chǎn)方式，市場運(yùn)作方式，新產(chǎn)品研發(fā)方式比較，指出了我國在太陽能產(chǎn)業(yè)方面的不足，提出了今后努力方向：注重科研技術(shù)開發(fā)，在市場競爭中采取技術(shù)領(lǐng)先的差異化戰(zhàn)略，生產(chǎn)出高質(zhì)量的滿足用戶需要的產(chǎn)品。 (3)單獨(dú)控制蓄熱水箱中的電加熱器的工作。 三、功能的潛在性 傳感器是人的五官功能的擴(kuò)展，其功能各種各樣。 (2)信息數(shù)據(jù)的交換。但靈敏度高的傳感器不一定是最好的傳感器。由此得到端基法擬合直線方程，按 (I1)式可算出端基線性度。18 除溫度之外，還有氣壓、濕度、振動、電源點(diǎn)壓及頻率等都影響傳感器的特性。傳感器檢測變化的信號送往計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)指令把處理結(jié) 果送到控制、顯示及記錄裝置等。輸出量只是有效的物理量?？傮w硬件電路的接口設(shè)計(jì)如圖 41 所示。本設(shè)計(jì)選用 cyclone II 器件的 EP2C5F256C6 芯片， EP2C5F256C6 芯片的主要特性為： (1)擁有 4608 個(gè)邏輯單元。 (3)避免重復(fù)勞動，大大減輕設(shè)計(jì)的工作量。 軟核 處理器的軟 IP 核，設(shè)計(jì)者可以將它放入 FPGA 中，它只占芯片內(nèi)部很少的一部分邏輯單元，成本很低。在系統(tǒng)中使用 4 個(gè) 7段 LED 數(shù)碼管。用 FPGA 的引腳D13～ D16 作為輸出口，即位控口。 (3)輸出高阻態(tài)時(shí)高電平電壓： 。其缺點(diǎn)是測溫范圍比較窄。 圖 47 溫度測量電路簡圖 水位檢測電路的設(shè)計(jì) 對于水位的檢測是采用電導(dǎo)式液位傳感器來實(shí)現(xiàn)的，并輸出 6位開關(guān)信號，具有較高的精確度和可靠性。作為一種可配置的通用 RISC 處理器，它可以與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成 SOC 系統(tǒng)，并下載到可編程器件中去。在 FPGA 內(nèi)部電路模塊的設(shè)計(jì)中，依照設(shè)計(jì)需求，使用了大量的 IP 軟核，對這些 IP核設(shè)計(jì)，主要是進(jìn)行端口，操作模式，內(nèi)部硬件 電路的選用，等性能的配置。顯示時(shí)，要對位段碼，字段碼，以及鎖存器分別進(jìn)行控制，故 PIO 端口設(shè)為輸出口；數(shù)據(jù)位數(shù)為 14位。由于干擾對電路的影響，輕則降低信號的質(zhì)量，降低電路的穩(wěn)定性，重則破壞電路的正常功能，造成邏輯關(guān)系混亂，控制失靈，影響正常生產(chǎn)，甚至發(fā)生破壞設(shè)備等嚴(yán)重事故。 (8)PIO(顯示 )電路的設(shè)計(jì) PIO(顯示 )電路主要進(jìn)行溫度，水位數(shù)據(jù)的顯示。軟 IP 核的優(yōu)點(diǎn)是源代碼靈活，可重定目標(biāo)于多種制作工藝，在新功能級中重新配置?？梢酝ㄟ^主機(jī)的管理軟件來管理 JTAG 連接，進(jìn)行調(diào)試，并在顯示設(shè)備上顯示字符。 溫度測量電路設(shè)計(jì) 熱敏電阻兩端的電壓 VT 是一個(gè)模擬量，要將其轉(zhuǎn)換成 EP2C5F256C6 所能識別的數(shù)字量就需要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通常使用的是 8路 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 模擬集成溫度傳感器：可完成溫度測及模擬信號輸出功能的專用集成電路。 74LS373 的技術(shù)指標(biāo)： (1)電源電壓： 。 芯片接口設(shè)計(jì) 系統(tǒng)需要 4位 LED 顯示器，分別對實(shí)際水位和實(shí)際水溫 (各使用 2 位 LED)進(jìn)行顯示。 27 圖 42 FPGA 與 ADC0809 接口簡圖 顯示器件的選型及接口設(shè)計(jì) 芯片選型 顯示模塊采用 7 段 LED 數(shù)碼管 HDSPG153。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的 C 源代碼，程序的可移植性強(qiáng)，開發(fā)人員不必為它的兼容性擔(dān)心，可以重復(fù)使用以前開發(fā)的代碼，在較短時(shí)期內(nèi)研發(fā)出成熟的產(chǎn)品來。使用這些 IP 核設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)修改元件的功能容易。綜合 MCU， DSP， FPGA 的分析，可以得出：單片機(jī)在簡單的控制和人機(jī)接口方面處于領(lǐng)先地位； DSP的優(yōu)勢體 現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理上； FPGA 處于的優(yōu)勢體現(xiàn)在控制及新算法處理上。太陽能熱水器加 水位 自動控制功能，主要是增加一個(gè)采集，顯示及控制系統(tǒng)。例如，為了能在很寬溫度范圍內(nèi)測量物體的應(yīng)變時(shí)就要采用應(yīng)變傳感 器，而應(yīng)變傳感器輸出量中就有因溫度變化而引起的輸出量，這種輸出量是無效的，但往往又不能消除。傳感器輸入與響應(yīng)的關(guān)系上圖所示。目前，很多傳感器材料采用靈敏度高，而信號易處理的半導(dǎo)體。作為傳感器特性的擬合直線 (見圖 3 一 3)。 l、靈敏度與信噪比 (S/N) 選用傳感器首先考慮的是靈敏度。對某種特定要求，需檢測目標(biāo)物的存在狀態(tài)，把某狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換位數(shù) 據(jù) 。 二、設(shè)計(jì)的綜合性 人類社會中，光、聲、熱、濕度、位移、距離、角度、重量、速度等信息千變?nèi)f化，所用材料名目繁多，工作環(huán)境與技術(shù)要求形形色色，傳感器與計(jì)算機(jī)要相互匹配。將熱水放入太陽能蓄水箱，冷水進(jìn)入太陽能集熱板。而太陽能是一種綠色能源，不會排放任何污染大氣和其他類型環(huán)境的有害物，是與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源。商業(yè)與服務(wù)業(yè)的洗車、餐飲、洗浴、洗染、美容、賓館和飯店以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 的溫室加熱、畜禽養(yǎng)殖等都需要大量的熱水；太陽熱水系統(tǒng)與沼氣池結(jié)合起來，可以提高發(fā)酵溫度，大大地提高其產(chǎn)氣率；在工業(yè)生產(chǎn)中也有不少使用熱水的場所，如皮革加工、機(jī)械零件的清洗以及預(yù)熱等。海爾的分層加熱技術(shù)、西門子的接力式加熱管以及阿里斯頓的“ Z”型加熱管都能根據(jù)用水量充分的加熱特定區(qū)域。中國太陽能市場運(yùn)作主要是以制造商發(fā)展經(jīng)銷商，以專賣店形式銷售產(chǎn)品。據(jù)預(yù)測，到 2021年我國 GDP 將達(dá)到 萬億元左右，人均 GDP 將達(dá)到 1900 美元。 鍵盤模塊 ........................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 水位檢測電路的設(shè)計(jì) ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳感器的動態(tài)特性 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。目前，市面上已有很多太陽能熱水器的控制器具有溫度和水位的顯示功能，并且很多通過溫度傳感器以及安裝電磁閥進(jìn)行電輔助加熱， 已經(jīng)能解決水溫的自動控制 。 太陽能熱水器的發(fā)展背景 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳感器的特點(diǎn)、作用 ................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 顯示器件的選型及接口設(shè)計(jì) ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本章小結(jié) ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。而我國太陽能資源極為豐富，有很大的利用價(jià)值空間，太陽熱水器已被國家列為重點(diǎn)推廣的項(xiàng)目。而目前實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)中還沒有占絕對優(yōu)勢的品牌，沒有形成寡頭壟斷競爭的格局。 其二、自動控制 方面，大多數(shù)廠家的產(chǎn)品采用電腦線控方式，線控的主要目的是控制面板能與主體分離，以利于操作。以色列農(nóng)民在政府的支持下 85%的住宅都村安裝了太陽能熱水器。本文研究的意義也有兩方 面：一方面，節(jié)省能源：我們現(xiàn)在所消費(fèi)的能源，主要是煤炭、石油和天然氣等化石燃料，這些常規(guī)的化石燃料資源有限，不可再生。太陽能熱水器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 本章小結(jié) 本章先介紹了太陽能熱水器的基本工作原理；然后畫出了太陽能熱水器的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖，既用 FPGA 來構(gòu)建處理器系統(tǒng)，來完成數(shù)據(jù)采集與控制；最后闡述了太陽能熱水器電氣控制過程。 六、工藝的復(fù)雜性 傳感器的工藝復(fù)雜。有數(shù)字與更高級的計(jì)算機(jī)控制相