【導(dǎo)讀】絕大部分只具備溫度和水位顯示功能,不具備溫度水位的自動(dòng)控制功能。的控制器配有電加熱輔助裝置,但都不是全智能型的,給用戶使用帶來許多不便。太陽能單片機(jī)控制系統(tǒng)是對(duì)其水溫與水位的不同進(jìn)行檢測(cè)和控制。之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水器控制器。卻一直處在研究與開發(fā)階段。分段顯示，溫度顯示誤差為10%，水位顯示誤差為25%。這種顯示器(還稱不上控。本文設(shè)計(jì)的太陽能熱水器控制器以80C51單片機(jī)為檢測(cè)控。設(shè)定時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。陽能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。代發(fā)展的要求，滿足人們對(duì)環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。在人類文明程度日益提高的今。陽能將由輔助能源上升為主要能源。業(yè)委員會(huì)為中心，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試條件、產(chǎn)品合格證頒發(fā)等一系列措施。問題是當(dāng)今世界各國(guó)面臨的主要問題之一。具有良好的市場(chǎng)前景。

　　

【正文】 。 同同 時(shí)時(shí) ， 由由 于于這這 種種 產(chǎn)產(chǎn) 品品 沒沒 有有 機(jī)機(jī) 械械 接接 點(diǎn)點(diǎn) ， 不不 產(chǎn)產(chǎn) 生生 電電 磁磁 噪噪 聲聲 ， 從從 而而 不不 需需 要要 附附 加加 諸諸 如如 電電 阻阻 和和 電電 容容 等等 元元件件 來來 保保 持持 靜靜 音音 。 而而 傳傳 統(tǒng)統(tǒng) 繼繼 電電 器器 則則 需需 要要 這這 些些 附附 加加 元元 件件 ， 因因 此此 ， 傳傳 統(tǒng)統(tǒng) 繼繼 電電 器器 往往 往往 笨笨 重重而而 復(fù)復(fù) 雜雜 ， 且且 成成 本本 較較 高高 。 今今 后后 ， 小小 型型 密密 封封 繼繼 電電 器器 市市 場(chǎng)場(chǎng) 開開 發(fā)發(fā) 的的 重重 點(diǎn)點(diǎn) 是是 與與 IC兼兼 容容 的的 TO－－ 5繼繼 電電 器器 和和 1/2晶晶體體 罩罩 繼繼 電電 器器 。 軍軍 用用 繼繼 電電 器器 將將 加加 速速 向向 工工 業(yè)業(yè) /商商 業(yè)業(yè) 化化 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移移 。 美美 國(guó)國(guó) 軍軍 用用 繼繼 電電 器器 約約 占占 繼繼 電電器器 總總 額額 的的 20％％ 。 通通 用用 繼繼 電電 器器 市市 場(chǎng)場(chǎng) 繼繼 續(xù)續(xù) 向向 小小 型型 、 薄薄 型型 和和 塑塑 封封 方方 向向 發(fā)發(fā) 展展 。 小小 型型 印印 制制板板 用用 繼繼 電電 器器 仍仍 將將 是是 通通 用用 繼繼 電電 器器 市市 場(chǎng)場(chǎng) 發(fā)發(fā) 展展 的的 主主 流流 產(chǎn)產(chǎn) 品品 ， 固固 體體 繼繼 電電 器器 將將 更更 趨趨 廣廣 泛泛 ， 價(jià)價(jià)格格 將將 繼繼 續(xù)續(xù) 下下 降降 ， 并并 向向 高高 可可 靠靠 、 小小 體體 積積 、 高高 抗抗 浪浪 涌涌 電電 流流 沖沖 擊擊 和和 抗抗 干干 擾擾 性性 靠靠 攏攏 。 舌舌 簧簧繼繼 電電 器器 市市 場(chǎng)場(chǎng) 將將 繼繼 續(xù)續(xù) 擴(kuò)擴(kuò) 大大 。 表表 面面 安安 裝裝 繼繼 電電 器器 的的 應(yīng)應(yīng) 用用 領(lǐng)領(lǐng) 域域 和和 需需 求求 量量 將將 呈呈 上上 升升 之之 勢(shì)勢(shì) 電磁閥與晶閘管： 電電 磁磁 閥閥 是是 控控 制制 元元 件件 ， 主主 要要 用用 來來 控控 制制 氣氣 缸缸 。 也也 有有 分分 析析 儀儀 器器 或或 者者 別別 的的 噴噴 槍槍 用用 來來 直直接接 控控 制制 氣氣 體體 。 電電 磁磁 閥閥 分分 為為 氣氣 動(dòng)動(dòng) 、 液液 壓壓 兩兩 種種 ， 工工 作作 方方 式式 都都 是是 一一 樣樣 的的 ， 只只 是是 介介 質(zhì)質(zhì) 不不 一一樣樣 。 工工 作作 原原 理理 就就 是是 在在 一一 個(gè)個(gè) 閥閥 體體 上上 開開 幾幾 個(gè)個(gè) 孔孔 ， 然然 后后 用用 電電 磁磁 感感 應(yīng)應(yīng) 控控 制制 閥閥 桿桿 的的 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 來來 控控制制 堵堵 哪哪 個(gè)個(gè) 孔孔 ， 或或 者者 讓讓 哪哪 個(gè)個(gè) 孔孔 出出 氣氣 。 以以 此此 達(dá)達(dá) 到到 控控 制制 的的 目目 的的 晶晶 閘閘 管管 可可 控控 的的 導(dǎo)導(dǎo) 電電 開開 關(guān)關(guān) ， 與與 二二 極極 管管 相相 比比 ， 不不 同同 之之 處處 是是 正正 向向 導(dǎo)導(dǎo) 通通 首首 控控 制制 極極 電電 流流 控控 制制 OP07低低 噪噪 聲聲 單單 運(yùn)運(yùn) 放放 ：： OP07 功功 能能 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介 :Op07芯芯 片片 是是 一一 種種 低低 噪噪 聲聲 ， 非非 斬?cái)?波波 穩(wěn)穩(wěn) 零零 的的 單單 運(yùn)運(yùn) 算算 放放 大大 器器 集集 成成 電電 路路 。由由 于于 OP07 具具 有有 非非 常常 低低 的的 輸輸 入入 失失 調(diào)調(diào) 電電 壓壓 （（ 對(duì)對(duì) 于于 OP07A 最最 大大 為為 25μμ V）） ， 所所 以以 OP07在在 很很 多多 應(yīng)應(yīng) 用用 場(chǎng)場(chǎng) 合合 不不 需需 要要 額額 外外 的的 調(diào)調(diào) 零零 措措 施施 。 OP07 同同 時(shí)時(shí) 具具 有有 輸輸 入入 偏偏 置置 電電 流流 低低 （（ OP07A為為 177。177。 2nA）） 和和 開開 環(huán)環(huán) 增增 益益 高高 （（ 對(duì)對(duì) 于于 OP07A 為為 300V/mV）） 的的 特特 點(diǎn)點(diǎn) ， 這這 種種 低低 失失 調(diào)調(diào) 、 高高 開開環(huán)環(huán) 增增 益益 的的 特特 性性 使使 得得 OP07 特特 別別 適適 用用 于于 高高 增增 益益 的的 測(cè)測(cè) 量量 設(shè)設(shè) 備備 和和 放放 大大 傳傳 感感 器器 的的 微微 弱弱 信信 號(hào)號(hào)等等 方方 面面 。 OP07特特 點(diǎn)點(diǎn) ：： 超超 低低 偏偏 移移 ：： 150μμ V最最 大大 。 低低 輸輸 入入 偏偏 置置 電電 流流 ：： 。 低低 失失 調(diào)調(diào) 電電 壓壓 漂漂 移移 ：： V/℃℃ 。 超超 穩(wěn)穩(wěn) 定定 ， 時(shí)時(shí) 間間 ：： 2μμ V/month最最 大大 高高 電電 源源 電電 壓壓 范范 圍圍 ：： 177。177。 3V至至 177。177。 22V 晶振： 為給單片機(jī)提供工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，本設(shè)計(jì)中采用了 6MHZ 的晶振。故系統(tǒng)中 CPU 執(zhí)行的每一個(gè)機(jī)器周期為 2us. AT89S51單單 片片 機(jī)機(jī) 的的 最最 小小 系系 統(tǒng)統(tǒng) ：： 所謂最小系統(tǒng)，即指使單片機(jī)能正常工作的所需的最少的電路，即應(yīng)包含CPU 及輔助電路、 ROM、 RAM 及 I/O 端口等電路。由于 AT89S51 內(nèi)部已經(jīng)包含4KB 的 Flash Memory 程序存儲(chǔ)器，所以無需再擴(kuò)展 片外程序存儲(chǔ)器。在AT89S51 的基礎(chǔ)上，加復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、 EA 引腳信號(hào)及電源即可。結(jié)合資料及所學(xué)過的內(nèi)容，得到如圖 24所示的單片機(jī)最小系統(tǒng)。 圖 36中，晶體振蕩器的頻率選 6MHZ，復(fù)位電路采用上電復(fù)位，電路參數(shù)如圖中所示，以滿足系統(tǒng)復(fù)位時(shí)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平的要求。由于 CPU 的內(nèi)部已含有程序存儲(chǔ)器，所以 EA 引腳接高電平。 4. 10K 6M 20pf +5V Vcc EA GND AT89S51 RST XTAL1 XTAL2 20pf +5V 圖 36 AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89S51單單 片片 機(jī)機(jī) 時(shí)時(shí) 鐘鐘 電電 路路 該水位自動(dòng)顯示控制器采用AT89C51 單片機(jī)，機(jī)內(nèi)有一高增益反相放大器，構(gòu)成自激振蕩電路，振蕩頻率取 6MHz,外接 6MHz 晶振，兩個(gè)電 容 C C2取 20pF，以便于起振蕩的作用。 右圖中 XTAL1 為 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 ， XTAL2 為 來自反向振蕩器的輸出 。 AT89S51單單 片片 機(jī)機(jī) 復(fù)復(fù) 位位 電電 路路 該水位自動(dòng)顯示控制器采用上電復(fù)位電路，由 R1 C3構(gòu)成復(fù)位電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個(gè)脈沖， AT89S51 將復(fù)位。為保證可靠復(fù)位，脈沖寬度應(yīng)大于兩個(gè)機(jī)器周期，這取決于 R、 C 時(shí)間長(zhǎng)數(shù)。取電容 C=10uF，電阻 R=10K。 圖 37時(shí)鐘電路 水水 位位 檢檢 測(cè)測(cè) 電電 路路 的的 硬硬 件件 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 實(shí)驗(yàn)證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ?用的水都會(huì)含有一定的 Mg2+、 Ca2+等離子，它們的存在使水導(dǎo)電。 我們把儲(chǔ)水箱大致分為四個(gè)等份，水位由潛入太陽能熱水器的儲(chǔ)水箱不同深度的水位電極和潛入儲(chǔ)水箱底部的公共電極（導(dǎo)線）進(jìn)行檢測(cè)；由單片機(jī)依次使各水位電極呈現(xiàn)高電平，由公共電極所接的三極管進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換，水位到達(dá)的電極，轉(zhuǎn)換電位為低（ 0）；水位沒有到達(dá)的電極，轉(zhuǎn)換電位為高（ 1）；每檢測(cè)一位便得到一位數(shù)據(jù)， 5個(gè)電極檢測(cè)一遍以后便得到了 5個(gè)串行數(shù)據(jù)，然后把這 5 個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字節(jié)一路送發(fā)光二極管；在這里我們可以用發(fā)光二 極管亮的盞數(shù)來顯示水位的高低。（若沒有發(fā)光二極管亮則表示箱內(nèi)沒有水或者只有少量的水，若有一個(gè)發(fā)光二極管燈亮則表示箱內(nèi)有四分之一箱的水，以此類推，若有四個(gè)發(fā)光二極管亮，則表示水箱水是滿的。） 當(dāng)水位未達(dá)到 a時(shí)，即 ha 時(shí)、這時(shí)傳感器的總阻值 為 4R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。 當(dāng) a hb 時(shí)，傳感器電阻阻值 為 3R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 20%水位。 當(dāng) b hc 時(shí)，傳感器電阻阻值 為 2R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 50%水位。 圖 39水位檢測(cè)電路 當(dāng) c hd 時(shí)，傳感器電阻阻值 為 R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 80%水位。 當(dāng) h=d 時(shí)，傳感器 電阻阻值 為 0，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 100%水位。 其中，環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波周期 T（或 f）可通過單片機(jī) P87LPC744BN 的兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ T0、 T1）來確定， T1用來計(jì)數(shù)， T0用來定時(shí)。 水水 溫溫 檢檢 測(cè)測(cè) 電電 路路 的的 硬硬 件件 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 圖 310 水溫檢測(cè)電路 本設(shè)計(jì)溫度傳感器選用 AD590。 AD590 屬于半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器，測(cè)溫范圍 55℃ +150℃，在其二端加上一定的工作電壓，其輸出電流與溫度變化成線性關(guān)系， 1uA/176。 K，誤差有幾種等級(jí) :177。 177。 、177。 ℃，本設(shè)計(jì)中選取177?！嫫贩N。 OP07 為高精度運(yùn)算放大器， AD590 電流流經(jīng) R RP1 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， R RP2 為運(yùn)算負(fù)反饋電阻，成反相比例放大器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成 05V的電壓信號(hào)， ADC0832 再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入 CPU。圖 28 為溫度檢測(cè)和A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 控控 制制 器器 的的 操操 作作 使使 用用 方方 式式 自自 然然 合合 理理 。 S1 用用 來來 切切 換換 操操 作作 狀狀 態(tài)態(tài) 。 控控 制制器器 有有 ““ 直直 接接 控控 制制 ”” 和和 ““ 參參 數(shù)數(shù) 修修 改改 ”” 兩兩 種種 工工 作作 狀狀 態(tài)態(tài) 。 按按 S1 鍵鍵 顯顯 示示 ““ 00”” ， 控控 制制 器器進(jìn)進(jìn) 入入 ““ 直直 接接 控控 制制 ”” 狀狀 態(tài)態(tài) ， 顯顯 示示 ““ 01”” 、 ““ 02”” 、 ““ 03”” 、 ““ 04”” 分分 別別 表表 示示 ““ 設(shè)設(shè) 定定水水 位位 上上 限限 ”” 、 ““ 設(shè)設(shè) 定定 定定 時(shí)時(shí) 上上 水水 時(shí)時(shí) 間間 ”” 、 ““ 設(shè)設(shè) 定定 定定 時(shí)時(shí) 加加 熱熱 時(shí)時(shí) 間間 ”” 、 ““ 設(shè)設(shè) 定定 加加 熱熱 溫溫度度 ”” 。 進(jìn)進(jìn) 入入 ““ 參參 數(shù)數(shù) 修修 改改 ”” 狀狀 態(tài)態(tài) 后后 ， S S3 用用 來來 修修 改改 規(guī)規(guī) 定定 的的 參參 數(shù)數(shù) ， S1 接接 受受 本本 次次 修修改改 ， 并并 切切 換換 到到 下下 一一 個(gè)個(gè) 參參 數(shù)數(shù) ， S4 取取 消消 本本 次次 修修 改改 。 進(jìn)進(jìn) 入入 ““ 直直 接接 控控 制制 ”” 后后 ， S2 用用 來來手手 動(dòng)動(dòng) 上上 水水 ， S3用用 來來 手手 動(dòng)動(dòng) 加加 熱熱 ， S4用用 來來 停停 止止 加加 熱熱 或或 上上 水水 。若若 水水 位位 已已 經(jīng)經(jīng) 超超 過過 設(shè)設(shè) 定定 水水位位 上上 限限 ， 或或 水水 溫溫 已已 經(jīng)經(jīng) 超超 過過 設(shè)設(shè) 定定 溫溫 度度 ， ““ 直直 接接 控控 制制 ”” 將將 不不 起起 作作 用用 。 設(shè)設(shè) 定定 水水 位位 上上 限限 ：： 控控 制制 器器 可可 以以 監(jiān)監(jiān) 測(cè)測(cè) 6個(gè)個(gè) 水水 位位 ， 上上 限限 水水 位位 可可 以以 由由 用用 戶戶 設(shè)設(shè) 置置 ， 水水位位 上上 限限 設(shè)設(shè) 置置 范范 圍圍 為為 位位 置置 6。 設(shè)設(shè) 定定 定定 時(shí)時(shí) 上上 水水 時(shí)時(shí) 間間 ：： 每每 天天 在在 規(guī)規(guī) 定定 時(shí)時(shí) 間間 檢檢 查查 水水 位位 ， 并并 上上 滿滿 。 若若 設(shè)設(shè) 定定 時(shí)時(shí) 間間 為為00 或或 大大 于于 等等 于于 24， 則則 取取 消消 自自 動(dòng)動(dòng) 定定 時(shí)時(shí) 上上 水水 。 設(shè)設(shè) 定定 定定 時(shí)時(shí) 加加 熱熱 時(shí)時(shí) 間間 ：： 每每 天天 在在 規(guī)規(guī) 定定 時(shí)時(shí) 間間 檢檢 查查 水水 溫溫 ， 若若 水水 溫溫 低低 于于 設(shè)設(shè) 定定 溫溫 度度 ， 則則接接 通通 電電 加加 熱熱 器器 ， 將將 水水 溫溫 加加 熱熱 到到 設(shè)設(shè) 定定 溫溫 度度 。 若若 設(shè)設(shè) 定定 時(shí)時(shí) 間間 為為 00 或或 大大 于于 等等 于于 24， 則則取取 消消 自自 動(dòng)動(dòng) 定定 時(shí)時(shí) 加加 熱熱 。 設(shè)設(shè) 定定 加加 熱熱 溫溫 度度 ：： 定定 時(shí)時(shí) 加加 熱熱 溫溫 度度 也也 可可 以以 由由 用用 戶戶 設(shè)設(shè) 定定 ， 可可 設(shè)設(shè) 定定 范范 圍圍 為為 20℃℃ ～～60℃℃ 。 鍵鍵 盤盤 電電 路路 的的 硬硬 件件 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 口作為按鍵的信號(hào)輸入 端 ，鍵按下，就執(zhí)行該鍵的功能。其電路 如圖 311 所示。 （為了編程簡(jiǎn)單、方便，采用獨(dú)立式鍵盤電路） 當(dāng)按鈕按下后，電路與地接通時(shí)， I/U 口與地面相連為低電平。 按鈕沒有按下時(shí)，電路不與地面相接， I/U 口 與電壓高端相連為高電平。 本本 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 中中 采采 用用 了了 共共 陰陰 極極 接接 法法 ， 對(duì)對(duì) 于于 顯顯 示示 水水 溫溫 水水 位位 的的 程程 序序 作作 如如 下下 說說 明明 ：： ① 在動(dòng)態(tài)掃描過程中，調(diào)用延時(shí)子程序