太阳能热水器控制器研制

　　随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及，与之相配套的控制仪也相继问世。然而，目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。消费者需要真正的“全自动”控制，以实现使用的最简单化，就像家用电视机、电冰箱一样，接通电源、设定完毕就不用再操心了。

　　本文运用AT89C52单片机设计了一种全自动控制电路。该电路用于太阳热水器，能实现在用水时，若水温达不到设定值，可以用电自动加热至设定温度，当水位低于警戒值时自动上水至设定值，从而实现了热水器的全自动及节能。

　　1 系统设计

　　1.1系统总体设计

　　本系统以AT89C52单片机为核心，实现对水温和水位的实时监测和显示，并实现自动加热和上水的控制。

　　系统主要包括水温测量电路、水位测量电路、显示电路、单片机系统、自动加热上水控制电路等5部分。具体原理框图如图1所示。

　　1.2水温测量电路

　　本系统中采用DSl8820作为温度传感器。DSl8820的测量范围从-55～+125℃，增量值为0.5，可在ls典型值内把温度变换成数字。因此作为热水器的温度测量，精度合乎要求。信息经过单线接口人DSl8820或从DSl8820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线（和地线）DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。但使用外部电源可以提高测量速度。具体的电路如图2所示。

　　1.3水位测量电路

　　本系统采用电极的方式来测量水位。当某个电极浸没在水中，则干点击相当于接地，此时与该电极对应的一级水位指示灯将被点亮，反之将熄灭。这种方式测量水位简单直观，成本低廉。同时单片机也采集水位信息，以便对自动上水的控制。具体的电路如图3所示。

　　1.4显示电路

　　本系统采用静态显示[83的方式，用3个数码管显示水温，其中两位显示数值，一位显示温度，在进行水位级别设置的时候，也将用数码管显示。显示电路由3个移位寄存器74HCl64和3个数码组成。每个数码管接有8个1K电阻，保护数码管，防止电流过大烧坏数码管。具体的电路如图4所示。

　　1.5 自动加热上水和声光报警电路

　　本系统通过P1.o控制自动加热。当加热允许开关S6合上，P1.o为高电平时，继电器吸合启动电加热器，加热指示灯D9点亮。同理，当P1.1为高电平时，继电器吸合打开加水阀加水，加水指示灯D10点亮。由于继电器吸合需要较大电流驱动，故使用ULN2003A对电流进行反向放大。

　　当加水时间超过设定值时，单片机将P3.7置位，驱动蜂鸣器发声，同时点亮指示灯D8。由于蜂鸣器工作电流较大，需要对电流进行放大。具体电路如图5所示。

　　1.6电源电路

　　由于本系统各芯片工作电压均为5 V直流，为了方便民用，本文将220 V交流经过整流、滤波、稳压得到5V直流，具体电路如图6所示。

　　1.7其他

　　本系统除复位键、加热允许键外，另外3个键为选择设定项目（温度显示或水位显示），另两个分别是设定温度和水位上下限的选择键，每按一下温度步进值为5，水位步进值为20％。

　　为了防止设定的参数在掉电后不丢失，我们采用了EEPROM 24C256存储各设定参数。

　　2软件设计

　　软件部分要特别注意温度的测量和设定参数的存储和读取。这两块都有严格的时序要求，编写软件时要特别注意。系统的主程序框图如图7所示。

　　3测试实验

　　用一标准温度计测实验证热水器控制器的测温模块，该温度计可精确0.1℃。本系统中采用的温度传感器精度为0.5℃，显示时只显示整数。测试结果如表1所示。

　　水位一共有6个等级，用6个垂直排列的发光二极管显示水位，示意图如图8所示。从第一级水位依次上水至第六级水位，每加水至设定水位，相应水位指示灯被正确点亮，即第一级水位时只点亮发光二极管1，至第二级，发光二极管1，2被点亮，依次类推至第六级水位所有发光二极管全部点亮。

　　4结论