【文章內(nèi)容簡介】 f(P1_4) //充電開始時啟動定時器0 { TL0=TH0=0X00。 //定時器0賦初值0 TR0=1。 //啟動定時器0 }}如圖36，這里用INT0 中斷來監(jiān)視記錄電容變化，內(nèi)部編程實現(xiàn)計時器對電容電壓上升時間的記錄，所以可以通過將計時器寄存器里的值顯示出來的方式直觀顯示電容電壓結(jié)果，來確定合適的電容。以下是編程實現(xiàn)這一過程的結(jié)果。表32 不同電容大小時計數(shù)器寄存器中的值一水位二水位三水位四水位TH0TL0TH0TL0TH0TL0TH0TL02uFA0~B4——85~98——70~83——60~65——1uF64~70——49~50——38~40——32~34——2——180~A3172~80164~72由表格數(shù)據(jù)可見當(dāng)選用2uF電容時，應(yīng)需較大的充放電時間，充放電不夠充分，所以計數(shù)器寄存器中的值大而不準；，非常不利用區(qū)分；當(dāng)取1uF電容時，數(shù)據(jù)大小合適，分段明顯，所以應(yīng)選用1uF電容。另外，電容兩端的最高電壓為+5V，最低電壓為0V，所以所選電容的耐壓留有一定裕量為最大電壓的3倍，所以應(yīng)選取耐壓為15V以上的電容。由表32知R最大值為25KΩ，所以： (35)又由式38得： (36)這樣由公式336得到。因此取充電和放電時間為30ms。編程實現(xiàn)水位處理由于水電阻的波動性和電容的不穩(wěn)定性等原因，計數(shù)器中的數(shù)值會有一定的波動，所以需要對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理顯示水位。其中buf[1]為計數(shù)器0寄存器中的值。void LvRead(){ if(buf[1]60) { WTLV=1。 //顯示1水位 L3=0。L2=1。L1=1。L0=1。 } else if(buf[1]45) { WTLV=2。 //顯示2水位 L3=1。L2=。L1=1。L0=1。 } else if(buf[1]36) { WTLV=3。// 顯示3水位 L3=1。L2=1。L1=0。L0=1。 } else { WTLV=4。// 顯示4水位 L3=1。L2=1。L1=1。L0=0。 }} 水溫測量電路水溫測量電路的設(shè)計包括傳感器的選擇和測量電路的選擇?？紤]到性價比等原因，市場上大部分太陽能熱水器的溫度傳感器都選用NTC負溫度系數(shù)熱電阻，本系統(tǒng)也選用這種。下面主要論述測量電路。 方案比較選擇溫度測量方案很多，下面通過比較選擇合適的測量方法。1． 熱電阻A/D轉(zhuǎn)換式水溫傳感器圖39 熱電阻A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖A/D轉(zhuǎn)換式水溫傳感器的原理是，利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，將隨溫度變化的電阻信號轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號，然后將這個電壓信號經(jīng)運放放大處理成0—5V的電壓信號，電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號送給單片機。這種電路測量比較精確，但需用A/D轉(zhuǎn)換器，而A/D轉(zhuǎn)換的價格較貴，會加大成本，另外A/D轉(zhuǎn)換需占用8個數(shù)據(jù)口和兩個片選口及兩個控制口共12個I/O口。2．RC充放電式熱電阻水溫傳感器測量電路RC充放電式熱電阻水溫傳感器測量電路的原理與前面提到的RC充放電式水位傳感器測量電路原理完全相同，只要把水位電阻換成熱電阻就可以了。其缺點是不夠精確，但成本很低，對于對溫度要求不算精確的太陽能熱水器系統(tǒng)，完全可以滿足我們的需要。另外與A/D轉(zhuǎn)換式溫度傳感器相比，其優(yōu)勢還是十分突出的：（1）僅需2個I/O口就能完成對溫度的檢測，節(jié)約了單片機的I/O，有利于降低成本。 （2）實現(xiàn)起來也十分簡單。 水溫測量電路的設(shè)計及溫度計算方法1．水溫測量電路圖310 水溫測量電路原理圖對太陽能熱水器中水的溫度進行控制及顯示，需對熱水器水溫與出水溫度進行檢測。對于熱水器來說溫度控制與顯示的精度要求并不高，因此本設(shè)計采用負溫度系數(shù)NTC 熱敏電阻作為測溫元件，利用NTC 熱敏電阻阻值隨溫度變化而改變的特性實現(xiàn)測溫。2．水溫計算方法NTC 熱敏電阻的阻值與溫度的準確關(guān)系為: (37)式中R0 為溫度為T0 時的電阻值，T0 ， 即25 ℃。為材料系數(shù)。R0 與由熱敏電阻生產(chǎn)廠家給出[7]。由式37可得: (38)由式33和式34可得； (39)經(jīng)測試T0=25℃的計數(shù)器寄存器中的值=16384。將T0 、值代入上式并用攝氏溫度表示時水膽溫度為； (310)因為89C52單片機無法進行直接的對數(shù)運算，按上述公式計算溫度值將是十分困難的。在這里查表法是一種經(jīng)常采用的解決辦法，即事先計算出所有可能的計時結(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。但此種方法需占用較多的程序儲存空間本設(shè)計采用一次線性插值法對溫度與A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系進行分段線性化，以少量單片機能直接進行的運算的組合去逼近目標(biāo)函數(shù)。圖311為溫度T 與計時器計時結(jié)果N之間的關(guān)系曲線。圖311 計時寄存器值N與溫度T的關(guān)系曲線其中圓滑曲線為實際的TN關(guān)系曲線設(shè)計中根據(jù)使用要求將曲線在0 90 范圍內(nèi)分3 段采用圖中的3 段直線斷代替實際曲線。曲線按式310 計算出圖中各線段端點坐標(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 的近似計算公式： ，(℃) (311)，(℃) (312)，(℃) (313)為了能在單片機上進行計算，將以上三式進一步變換成如下形式（其中int為取整函數(shù)）： T=97int(N*8/1000), (314) T=50int(N/1000), (315) T=30int(N*5/10000), (316)式31 315 和316 的計算過程僅需通過簡單的幾步移位與加減法操作即可實現(xiàn)，與通過式310 計算并進行四舍五入圓整的結(jié)果相比較單片機通過式31 315 和316計算出的溫度值在0~20 范圍內(nèi)誤差不超過2℃,在20~ 90 范圍內(nèi)誤差不超過1℃,并且計算出的溫度值與A/D 轉(zhuǎn)結(jié)果之間保持良好的單調(diào)遞增關(guān)系。3．程序?qū)崿F(xiàn)測量水溫程序與水位程序類似，由單片機口給電容發(fā)矩形波充放電，然后檢測中斷計時，根據(jù)計數(shù)器中的值來判斷當(dāng)前溫度。也就是水溫測量程序包含中斷計時和數(shù)據(jù)處理兩部分。定時器0和1已經(jīng)被水位測量電路，和充電定時占用，所以這里需可以編程序?qū)崿F(xiàn)水位和水溫中斷輪流開關(guān)，來輪流使用定時器0,計算溫度傳感器的上升時間。數(shù)據(jù)處理公式已在上面列出。下面列出數(shù)據(jù)處理程序，其中buf[3]、buf[2]為中斷1得到的定時器1中的值，中斷程序見附件。void TmRead(){ uint val。 val=buf[3]*256+buf[2]。 if(val7549) TMP=97int(val*8/1000)。 else if(val20000) TMP=50int(val/1000)。 else TMP=30int(val*5/10000)。 } 水位、水溫測量電路的整體設(shè)計 由上面的分析知道，兩者的電路原理一樣，都是用P1口給電容充電，用中斷檢測電容電壓變化。作為充電口P1口的作用相當(dāng)于電源（充電時）或地（方電時），所以可以用同一個口為兩個沖放電回路充電，兩個回路是獨立的。LM393和LM358 都是雙運放、8腳DIP封裝，恰好用于水位和水溫檢測兩路。下面圖312 是實際的水位和水溫測量電路圖。圖312 水位和水溫測量電路實際電路圖，以INTO作為水位測量電路的中斷檢測口，以INT1作為水溫測量電路的中斷檢測第四章 顯示電路