【導讀】型能源—太陽能，這對于當今資源緊張的時代，具有重要的意義。太陽能熱水器己成為。中國可再生能源市場上需求量最大、發(fā)展最為迅速的產品之一。然而，目前市場上太陽。具有溫度和水位顯示功能,且誤差較大。主要存在的問題有以下兩個方面：。當由于天氣或氣候原因而光強不足時，太陽能熱水器就。會溫度達不到洗浴要求，給熱水器熱水器用戶帶來不便。助加熱功能,通常采用的是電加熱方式。也可能由于加熱時間不能控制而產生過燒，從而浪費電能?，F(xiàn)有的控制方案多由水位傳感器根據(jù)缺水或滿水時發(fā)出的不同信號控制半導體。器件的通斷,從而進一步控制繼電器、電磁閥的開合狀態(tài),來進行補水與否。易造成用戶在使用過程中水位下降進行補水，出現(xiàn)混水問題。熱水的使用量相差不會很大，若使用時隨時補水，混水后又需要電輔熱進行加。對手動控制等中低端太陽能熱水器，我們旨在利用水位傳感器開發(fā)一種控制更加智能，而且更加經濟的太陽能熱水器自動上水控制系統(tǒng)。

　　

【正文】 ,溫度每變化 1 攝氏度 ,電壓變化 。 二、 A/D 轉換電路的選擇 MC14433 是美國摩托羅拉公司生產的主要用于數(shù)字電壓表和數(shù)字面板表的一種 3位半的 A/D 變換器，其引腳號、符號與功能表見表 。它具有功耗低，輸入電阻高、抗共模干擾能力強、轉換精度高（相當于二進制 11 位）、外接元件少等優(yōu)點，但無轉換啟停控制電路，一旦上電，將不停的轉換，因而在許多情況下使用不太方便。但在本設計中，通過主控芯片控制，可 以方便的實現(xiàn)啟?？刂?。 三、 上水控制電路設計 上水控制電路中 ,電阻器 R1 安裝在進水管路中 ,當進水管中無水時 ,R1 兩端的阻值”變大”；當進水管有水時 ,R1 的電阻值與水的阻值相并聯(lián)而變小。 R1 的電阻值需取的大 17 一些，還可以串接一個電位器，以便調節(jié) R1 的阻值。上水控制電路如圖 所示。 當控制信號高電平到來時并且進水管路中有水，三極管基極為高電平，發(fā)射極為低電平，三極管飽和導通，繼電器通電吸合，其常開觸頭接通，使電磁閥通電運行，進行上水。 當控制信號為低電平，或者進水管路中無水時，三極管不能導通，繼電器和電磁 閥停止運行，不進行上水操作?？刂菩盘栍芍骺仉娐樊a生。 四、 LED 顯示 電路選擇 本設計需要 8 個 LED 數(shù)碼管，兩個用來顯示水位；兩個用來顯示溫度； 4 個用來顯示時間的時和分，其中時兩位，分兩位。多個 LED 數(shù)碼管的顯示方式通常有兩種形式：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。采用靜態(tài)顯示則需要的連接的 I/O 引腳較多，設計的硬件電路較復雜。所以對于多位 LED 顯示單元，動態(tài)顯示是最常被采用的顯示方式，動態(tài)顯示即逐個的點亮各個數(shù)碼管，這樣不僅可以顯示更多的字符，還可以簡化硬件電路設計。雖然在任意時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是只 要掃描頻率足夠快，由于人的眼睛具有視覺殘留效應，看起來就會和全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果完全一樣。為了實現(xiàn) LED 數(shù)碼管的動態(tài)顯示，除了要給數(shù)碼管提供段碼的輸入顯示數(shù)字之外，還要輸入線選碼控制各個 LED 數(shù)碼管分時顯示。這個亦可以通過選擇電路來實現(xiàn)，但可編程邏輯器件，可以很方便的在內部構建硬件電路，并且可以節(jié)約成本。出于這種考慮，本設計進行 LED 動態(tài)顯示掃描的設計。 18 五、 上水循環(huán)電路設計 上水循環(huán)電路中 ,電阻器 R1 安裝在集熱器與蓄水箱連接的水管中 ,當水管中無水時 ,R1 兩端的阻值變大；當水管中有水時 ,R1 的電阻值與水 的阻值相并聯(lián)而變小。 R1 的電阻需取得大一些，還可以串接一個電位器，以便調節(jié) R1 的阻值。 當控制信號高電平到來時并且水管路中有水，三極管基極為高電平，發(fā)射極為低電平，三極管飽和導通，繼電器通電吸合，其常開觸頭接通，開通水泵，進行水循環(huán)。 當控制信號為低電平，或者水管中無水時，三極管不能導通，繼電器和電磁閥停止運行，不能進行水循環(huán)?？刂菩盘栍芍骺仉娐樊a生。上水循環(huán)電路如圖 所示。 19 第二章 系統(tǒng) 程序設計 第一節(jié) 設計思路 與流程圖 系統(tǒng)程序結構如下圖所示 N N N N Y Y Y Y N N Y N N Y Y Y 從 程序流程圖可以看出，本系統(tǒng)上電后先進行系統(tǒng)初始化，然后用戶對定時上水時間、溫度、循環(huán)等初始量進行設置。 其工作原理如下： 控制器處于上電后，當控制信號無效時，不進行任何操作。 然后系統(tǒng)對是否處于上水狀態(tài)進行判斷，若處于上水狀態(tài)，則控制上水直到水滿。若不處于上 水狀態(tài)，則進入下一步判斷。然后進行定時上水判斷，若處于定時上水狀態(tài)，則進行上水處理直到水滿，若不處在定時上水時間，進行是否設定時間的判斷。若設定時間則按步驟設定時間，之后回到初始狀態(tài)，若不進行設定時間則直接進行下一步。 然后進行溫度設定的判斷，過程同定時上水的設定。再有就是對循環(huán)狀態(tài)的判斷， 循環(huán)控制信號有效時，進入水循環(huán)狀態(tài)，并且定時四分鐘，定時時間到回到等待狀態(tài)。 程序采用模塊化處理，下面介紹一下主要模塊及其功能。 主程序入口 系統(tǒng)初始化 上水 狀態(tài) 上水處理 停止 加水 加滿 定時上水 時間 定時上水狀態(tài) 溫度 設定 設定時間 定時結束 溫 度 設定 狀態(tài) 設定溫度 設定結束 循環(huán) 循環(huán)狀態(tài) 循環(huán)結束 20 使能模塊 使能模塊 用來對數(shù)字鍵進行控制 ,當定時上水功能鍵或加熱功能鍵沒有按下時 ,按下任何數(shù)字鍵 都是無效的 ,只有當相應的功能鍵按下時，控制信號到來時，數(shù)字鍵才能起作用 ,有效的避免了錯誤操作。 編碼模塊 編碼模塊 用來對輸入的按鍵進行譯碼，轉化為對應數(shù)字的 BCD 碼。數(shù)字鍵值送過來后，進行數(shù)據(jù)鎖存，當需要調用時，再對數(shù)值進行讀取操作。 水位編碼模塊 水位編碼模塊 用來對輸入水位信號轉化為 BCD 碼形式，方便顯示電路進行顯示。 時鐘模塊 時鐘模塊產生一個時鐘信號，一方面可以顯示作為時鐘，另一方面是為了產生于定時信號的比較信號。時鐘主要產生時和分，基礎脈沖由外部晶振提供。時鐘模塊包含了 seccount 模塊、 mincount 模塊、 count24 模塊，分別實現(xiàn)秒針、分針、時針，能夠整點產生產生信號，并且能進行時，分調節(jié)操作。 時間比較模塊 時間比較模塊用于定時時間與時鐘時間比較，進行定時上水的定時操作。 溫度比較模塊 溫度比較由兩部分，一部分是蓄熱水箱溫度與集熱器溫度進行比較，一部分是設定溫度與蓄熱水箱溫度比較。當蓄熱水箱溫度低于集熱器溫度時，開啟循環(huán)控制，并且進入 4 分鐘定時操作，定時結束，停止循環(huán)。 顯示模塊 顯示模塊包含動態(tài)掃描子程序、 BCD七段碼驅動子程序。動態(tài)掃描子程序通過為選信號的控制，向各位數(shù)碼管送出相應的 字形碼。利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。 控制子模塊 控制子模塊包含時序控制模塊、上水控制模塊、循環(huán)控制模塊、循環(huán)延時模塊。 上水控制模塊 主要進行上水控制，當上水信號到來時進入上水狀態(tài)，上水水滿產生水滿信號，停止上水；當定時上水到來時進入定時時間與當前時間比較狀態(tài)，定時時間到則進入上水狀態(tài)，上水水滿產生水滿信號，停止上水；當出現(xiàn)低水位時，出現(xiàn)報警強行進入上水狀態(tài)上水水滿產生水滿信號，停止上水。上水控制模塊的工作流程圖如圖 所示。 21 循環(huán)控制模塊主要進行冷熱水進 行水流循環(huán)的控制，循環(huán)控制模塊工作流程圖如圖 所示。 22 循環(huán)控制模塊主要進行水循環(huán)的控制，當循環(huán)信號到時，啟動水循環(huán)并進入循環(huán)定時狀態(tài)；另外為了極大的利用太陽能，當集熱器溫度高于蓄熱水箱溫度時，自動進入水循環(huán)的狀態(tài)，并開啟計時，循環(huán)計時時間到，則停止循環(huán)。 結論 通 過閱讀大量的相關的資料和對實際情況進行深入的調研，我完成了太陽能熱水器控制系統(tǒng)硬件電路和軟件系統(tǒng)的設計工作。下面我對設計工作進行一個總結： （ 1）用可編程邏輯器件實現(xiàn)了主控制系統(tǒng)的設計 本 系統(tǒng) 的重點是對太陽能熱水器的智能控制系統(tǒng) 用水位傳感 網進行 設計與研究。設計了一個基于可編程邏輯器件的水位檢測與上水 控制，水溫設定并實現(xiàn)水溫控制的系統(tǒng)，另外還完成了鍵盤輸入，顯示電路、時鐘電路、水循環(huán)控制、自動上水控制等其它控制電路的設計工作。在測量控制系統(tǒng)的設計中，用可編程邏輯器件構建的硬件電路處理器模塊，來實現(xiàn)對外圍設備的訪問，從而實現(xiàn)檢測和控制。 （ 2）自動化的控制設計 23 太陽能熱水器當光照強烈時，集熱器溫度較高。本設計應用自動水循環(huán)設計，有效利用太陽能節(jié)約資源，當太陽能不足時，開啟智能輔熱系統(tǒng)，保證熱水供應。本設計在上水系統(tǒng)設計中，既可進行每天定時上水， 水滿則停，還可進行手動上水，保證水量供應。水量不足時自動上水可以有效避免干燒，并且可以保證熱水量。 展望 隨著人們生活水平的提高，能夠為人類提供更方便，更舒適的生活享受的智能建筑必然會受到大眾的歡迎。而隨著低碳理念不斷深入人心，環(huán)保型建筑必然會受到大眾的青睞。而將這兩者完美結合的具有智能控制作用太陽能熱水器隨著技術的逐漸成熟，必有更大的市場潛力，必然能為社會做出更大的貢獻。本文所討論的基于可編程邏輯器件的太陽能熱水器智能控制器，成本不高，升級容易，能夠根據(jù)實際情況 設定許多個性化的功能，有很好的發(fā)展前景。隨著人民對生活品質要求的不斷提高，太陽能熱水器向智能化方向是大勢所趨。在智能化設計方面，本設計將模糊控制理論應用在智能加熱模塊，模糊控制地引入不僅提高了系統(tǒng)的智能化，還極大得改善系統(tǒng)性能。對于智能控制作者僅僅做了一個小的嘗試，由于智能控制理論的先進性及其快速發(fā)展，還有許多方面值得進一步研究。