【正文】 上推開；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥和主閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門關(guān)閉。分步直動(dòng)式電磁閥。通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。如圖310所示為ULN2003的引腳圖，引腳功能如表31所示：圖310 ULN2003引腳圖表31 ULN2003引腳功能管腳號(hào)符號(hào)功能11B輸入22B輸入33B輸入44B輸入55B輸入66B輸入77B輸入8E發(fā)射極9COM公共端107C輸出116C輸出125C輸出134C輸出143C輸出152C輸出161C輸出電磁閥介紹：追溯電磁閥的發(fā)展史，到目前為止，國(guó)內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（即：直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式），而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類（直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)）。功率驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)重要組成部分。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003功能介紹：ULN2003 是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列，由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。圖38 繼電器電路 圖39 繼電器驅(qū)動(dòng)電路繼電器介紹：繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。如圖38所示為用繼電器控制電磁閥的電路圖，圖39為繼電器的驅(qū)動(dòng)芯片，直接與單片機(jī)I/O口相連。、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。這樣一來就組成某個(gè)字符。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。接口電路如圖37所示：圖37 人機(jī)界面電路 12864液晶引腳功能12864液晶引腳功能描述如下：管腳號(hào)管腳名稱LEVER管腳功能描述1VSS0電源地2VDD+電源電壓3VO液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓4D/I(RS)H/LD/I=“H”，表示DB7∽DB0為顯示數(shù)據(jù)D/I=“L”，表示DB7∽DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”數(shù)據(jù)被讀到DB7∽DB0R/W=“L”，E=“H→L”數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E信號(hào)下降沿鎖存DB7∽DB0R/W=“H”，E=“H”DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7∽DB07DB0H/L數(shù)據(jù)線8DB1H/L數(shù)據(jù)線9DB2H/L數(shù)據(jù)線10DB3H/L數(shù)據(jù)線11DB4H/L數(shù)據(jù)線12DB5H/L數(shù)據(jù)線13DB6H/L數(shù)據(jù)線14DB7H/L數(shù)據(jù)線15CS1H/LH:選擇芯片(右半屏)信號(hào)16CS2H/LH:選擇芯片(左半屏)信號(hào)17RETH/L復(fù)位信號(hào),低電平復(fù)位18VOUT10VLCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓19LED+LED背光板電源20LEDLED背光板電源 液晶顯示器的原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。其分辨率為128*64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)清楚。圖36 DS1302引腳圖人機(jī)界面電路分為輸入電路和輸出電路。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。X1和X2是振蕩源。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2給DS1302供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，VCC1（備份電源）為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片DS1302，它具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24/12小時(shí)格式。在本設(shè)計(jì)中，對(duì)電磁閥的直流電源的要求不不高，又因?yàn)?，2兩端的電壓為12V，為節(jié)省資源，故可直接取用1，2兩端的電壓作為電磁閥的直流電壓，無需再另行設(shè)計(jì)12V穩(wěn)壓電源。（3） 變壓器二次繞組的電流由于電容濾波整流電路中，整流管的電流不是正弦波，變壓器二次繞組電流的有效值Ia要比輸出電流Io大，一般情況下，前者是后者的（~3）倍。由于它體積小，使用方便，價(jià)格較低，已成為常用整流元件。從電容濾波出發(fā)，C1的容量應(yīng)足夠大，但C1的容量也不能太大，否則整流元件的瞬時(shí)電流太大，而且容量越大，電容器的體積越大，價(jià)格越貴，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)綜合各方面情況，取C1=3300uF.(2) 整流元件的參數(shù)①反向耐壓 根據(jù)橋式整流電路的性能可知，每個(gè)整流二級(jí)管在交流電網(wǎng)最高時(shí)承受的最大反向峰植電壓為：　　 為了安全，整流管的反向耐壓應(yīng)比上述植高50%以上，因此選擇整流管時(shí)，其耐壓應(yīng)按下式考慮：　?、谡螂娏?橋式整流電路中,每個(gè)整流二極管的正向電流平均值是輸出電流的一半，其最大值為：　　由于整流管在接通電源瞬間有相當(dāng)大的沖擊電流（即充電電流）通過，因此，整流管的參數(shù)IF（正向電流平均值）應(yīng)比上述值大（~2）倍。而輸出電壓在15V~24V的穩(wěn)壓器，其兩端電壓差達(dá)到7V~9V左右。（4） 穩(wěn)壓電路使輸出電壓為恒定的直流電壓，且要達(dá)到提出的要求。（3） 濾波電路它的任務(wù)是將全濾波形通過 RC 濾波網(wǎng)絡(luò)以后變成更平坦的直流電壓，減小脈動(dòng)，提高整流的效果。（2） 整流電路它的任務(wù)是將正弦波變換成直流電壓。因此U1的值應(yīng)大小合適，這個(gè)值應(yīng)該使三端穩(wěn)壓器在交流電網(wǎng)電壓最低和輸出電流最大時(shí)能正常工作。如果U1的值太大，會(huì)造成集成三端穩(wěn)壓器的功耗太大，溫度升高，且浪費(fèi)電能。與直流穩(wěn)壓電源框圖對(duì)應(yīng)，本電源電路也是有四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。(11)支持IP核復(fù)用設(shè)計(jì)，包括Altera MegaCore。(9)最高支持8個(gè)全局時(shí)鐘線。(7)支持66MHz，32位的PCI標(biāo)準(zhǔn)。(5)支持通過低成本串行配置器件配置。(2)(3)支持2個(gè)鎖相環(huán)。同時(shí)考慮以后系統(tǒng)的擴(kuò)展，系統(tǒng)的升級(jí)，設(shè)計(jì)周期，開發(fā)費(fèi)用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及軟件設(shè)計(jì)的繁易程度等各項(xiàng)指標(biāo)，最終選用FPGA芯片。(6)系統(tǒng)的升級(jí)能力，MCU，DSP內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)固定，一旦設(shè)計(jì)完成，內(nèi)部電路不能更改，而FPGA內(nèi)部電路可由用戶根據(jù)需要來配置，內(nèi)部電路可修改。(4)外部擴(kuò)展能力，因?yàn)镸CU，DSP的引腳較少，故擴(kuò)展能力沒有FPGA強(qiáng)。在流水線操作中，一個(gè)任務(wù)被分解為若干個(gè)子任務(wù)，各個(gè)任務(wù)可以在執(zhí)行時(shí)相互重疊。(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。查找表(LookupTable)簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)UT，LUT本質(zhì)上就是一個(gè)RAM。 圖22 系統(tǒng)控制模塊框圖第3章 太陽能熱水器智能控制儀的功能模塊設(shè)計(jì) 主控硬件電路芯片的選型當(dāng)前大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的控制芯片是由MCU(單片機(jī)系統(tǒng))，DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，或者FPGA(Field Programmable Gate Array)即現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件構(gòu)成的。當(dāng)水位低于報(bào)警水位時(shí)，蜂鳴器通過報(bào)警提示當(dāng)前用戶。 本設(shè)計(jì)采用EP2C5F256C6為主控制芯片，6個(gè)獨(dú)立式鍵盤作為控制儀的輸入控制信號(hào)，液位傳感器和溫度傳感器采用市場(chǎng)上常見的型號(hào)，應(yīng)用環(huán)形振蕩器電路對(duì)太陽能熱水器的溫度和液位信號(hào)進(jìn)行采集。此款熱水器控制系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了一個(gè)機(jī)械按鈕，用于切換集熱器和電加熱器的工作，這樣更便于用戶在任何想使用熱水的時(shí)候能夠快速的加熱水溫，而不避拘泥于智能測(cè)控儀的控制。但相應(yīng)成本較高。此系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高，運(yùn)行更方便，最適合24小時(shí)用熱水的場(chǎng)所。（3）自動(dòng)化恒溫型。該系統(tǒng)可與其他輔助能源（電、氣、油等）相匹配，實(shí)現(xiàn)智能控制全天候供熱水。顧名思義是通過外力（水泵）將集熱器接收太陽輻射后產(chǎn)生的熱水與儲(chǔ)水箱的冷水進(jìn)行循環(huán)，是儲(chǔ)水箱內(nèi)的水溫逐漸增高。但系統(tǒng)不夠靈活。此系統(tǒng)分為兩種使用方式，一種是自動(dòng)上水靠太陽用水，一種是與其他輔助能源（電、氣、油等）相配接，實(shí)現(xiàn)全天候供熱水。自然循環(huán)的密度差愈大，循環(huán)的速度愈快，反之循環(huán)的速度愈慢。 水循環(huán)控制水循環(huán)控制根據(jù)運(yùn)行方式的不同可分為三種方式：（1）自然循環(huán)型。同樣是用鋼筋與避雷帶進(jìn)行連接，這樣也能起到防雷作用。另外，要做好熱水器水箱與避雷針或接地等電位連接，一般在距水箱3米范圍內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的避雷針，避雷針的下引線用鋼筋與避雷帶焊接，水箱底座與房頂面及避雷帶用鋼筋做等電位連接并焊牢。防雷措施方面，為了達(dá)到防雷效果，太陽能熱水器的采熱部分必須安裝在有效的防雷范圍內(nèi)，主要是房頂上的避雷針或避雷帶的頂端必須高于熱水器的頂端。當(dāng)水箱的水溢出，傳感器給測(cè)控儀傳送溢出信號(hào)，測(cè)控儀關(guān)閉上水閥門停止上水。防高溫和漏水方面，采用防水垢的高精度傳感器，結(jié)合測(cè)控儀的控制實(shí)現(xiàn)。 安全控制安全可靠性在當(dāng)今產(chǎn)品設(shè)計(jì)中占據(jù)著至關(guān)重要的地位。如果當(dāng)日沒有日照或日照很弱時(shí)，到了晚上可能無法得到足夠的熱水，故可利用本系統(tǒng)的從系統(tǒng)（電加熱器）進(jìn)行加熱。此時(shí)水溫為T，將其與當(dāng)日設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，若TN則將已加熱的水送入熱水箱。早晨水溫控制之后，設(shè)定當(dāng)日的水箱溫度N，通過測(cè)控儀控制太陽能熱水器系統(tǒng)對(duì)水箱加熱以達(dá)到設(shè)定值N。為了提供用戶所需的熱水，測(cè)控儀控制熱水器在清晨47點(diǎn)之間對(duì)水箱進(jìn)行間歇式電加熱。圖21 太陽能熱水器系統(tǒng)框圖 水位水溫控制用戶可根據(jù)需要（沐浴人數(shù)、天氣狀況）進(jìn)行水位水溫的預(yù)置，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水。此款熱水器在智能測(cè)控儀控制下主要實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：水位水溫預(yù)置，低水位報(bào)警，防高溫、防漏水、防漏電保護(hù)，恒溫加熱、恒水位補(bǔ)水，手動(dòng)控制，水管防凍控制，溫水循環(huán)控制。供水管道系統(tǒng)為用戶提供所需的熱水和水箱冷水供應(yīng)，由電子恒溫閥、電磁閥和耐高溫管道組成。智能測(cè)控儀根據(jù)用戶設(shè)定值控制和監(jiān)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。而太陽能是一種綠色能源，不會(huì)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。我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，煤炭的大量開采與利用，必將造成大氣和其他類型環(huán)境污染及生態(tài)破壞。而太陽能是人類可以利用的，最豐富的新能源。另一方面，實(shí)現(xiàn)太陽能熱水器水位和水溫的精確控制。本文設(shè)計(jì)了太陽能加熱與電加熱相結(jié)合的恒溫控制系統(tǒng)。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生活水平的提高，人們?cè)缂翰辉贊M足于只有使用功能的產(chǎn)品，人們?cè)陉P(guān)注產(chǎn)品保證一定物質(zhì)功能的同時(shí)，越來越注重在使用過程中的舒適、高效、安全的操作。缺點(diǎn)是安裝復(fù)雜，安裝不當(dāng)會(huì)影響住房的外觀、質(zhì)量及城市的市容市貌；因要安裝在室外，維護(hù)較麻煩。缺點(diǎn)是體積大、占用室內(nèi)空間大、易結(jié)水垢、對(duì)電能浪費(fèi)大，最新型的電熱水器內(nèi)置了陽極鎂棒除垢裝置，解決了產(chǎn)品容易結(jié)垢的問題，但陽極鎂棒須兩年更換一次，給保養(yǎng)帶來了麻煩。缺點(diǎn)是使用時(shí)要排出大量的廢氣，廢氣中除了二氧化碳以外，還有一氧化碳，如果使用時(shí)關(guān)閉門窗，通風(fēng)不良，一氧化碳會(huì)增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生中毒事故，但如果能正確地了解這一點(diǎn)，使用時(shí)注意，也是很安全的；另外，燃?xì)鉄崴鲉?dòng)水壓高，有些住高層的用戶如果不裝增壓泵就無法起動(dòng)；安裝不方便，要在墻上打洞、安排氣扇等。使用費(fèi)用方面，而太陽能熱水器僅耗水費(fèi)。電熱水器現(xiàn)在都在500元以上，加上安裝費(fèi)用，一般不到1000元。那么，電熱水器是否也可做成16千瓦的呢？這是不可能的，因?yàn)榧矣秒姳?、電線都無法承受。 太陽能熱水器使用起來暫時(shí)還不大方便，要上水，且不能保證時(shí)時(shí)有熱水。 電熱水器在使用時(shí)需要另外接一根冷水管兌入冷水，當(dāng)罐內(nèi)水不斷流出，冷水不斷加入時(shí)，水溫就會(huì)逐漸下降，直到全部是冷水。太陽能熱水器在天氣晴朗的時(shí)候使用更好，最理想的樓層在六至八層。 二、