基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設計

黃旭東，鄭 穎

（沈陽工學院 信息與控制學院，遼寧 撫順 113122）

本文設計的是一款低成本、高性能的太陽能熱水器控制系統(tǒng)，通過單片機對太陽能熱水器的水溫、水位控制及相關信息顯示制作這一全新的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可廣泛應用于日常居家生活中，同時具有良好的應用前景。

1 系統(tǒng)設計

根據實際生活應用要求，水位平時處于四分之三水位狀態(tài)，當水位降低到水箱的一半時，系統(tǒng)開始進行充水過程。同時加溫。系統(tǒng)外設顯示系統(tǒng)對水位水溫進行實時監(jiān)控，同時配有報警系統(tǒng)，當超過設定安全水位以及溫度時，系統(tǒng)開始報警。用水時可自動調節(jié)水溫。使熱水器裝置變得更智能化。系統(tǒng)設定三個LED 發(fā)光二極管對水位進行監(jiān)控，分別表示熱水器中沒有水、熱水器水位達到四分之三、水位超過規(guī)定界線。因顯示模塊的本身條件限制，最高顯示溫度為99.9℃。

2 硬件設計

系統(tǒng)中主要由控制器、水位檢測模塊、水溫檢測模塊、電阻絲加熱模塊以及儲水器組成。系統(tǒng)主要通過控制器來控制系統(tǒng)的通斷，同時對水溫檢測傳感器、水位檢測傳感器以及對電阻絲加熱進行控制。

在水位檢測部分主要用來對儲水罐水位進行檢測，該系統(tǒng)將水箱分為四等分，共設置五個電極，除了放在水箱底端一個，其他的都安放在四個等分點上。用于確定水溫的傳感器主要用于實時確定水箱中的水溫，AD590 溫度傳感器由半導體集成電路組成，電阻加熱絲主要是為加熱系統(tǒng)提供熱源。

（1）工作原理。通過系統(tǒng)控制，當檢測溫度高于設置的溫度，同時水箱內水位達到最高處時，對應的指示燈點亮，同時停止注水，當水箱內沒有水時，系統(tǒng)會控制水閥進行注水，當到達設定高度后停止注水。若系統(tǒng)需要加熱必須首先設定溫度值，然后開啟加熱狀態(tài)。在沐浴時，水閥、加熱裝置、檢測水位模塊、檢測水溫模塊配合使用。

（2）硬件選擇及電路設計。主控芯片采用的是AT89C51 低功耗、高性能的一種單片機，系統(tǒng)中測量器選用共陽極接LED 數碼管。數碼管驅動方式采用的是半導體發(fā)光器，當數碼管處于正常操作時，必須控制電路以控制數碼管的段。

在AT89S51 的基礎上，加復位電路、時鐘電路、引腳信號以及電源。振蕩器選用6MHz 晶體器件，復位電路被接通，進行上電復位，因為CPU 內部擁有程序存儲器，所以EA 引腳接高電平[2]。

自動顯示水位的控制器使用單片機AT89C51，并且在機器中提供高增益逆變器放大器，實現自激振蕩電路完成，其中振蕩頻率為6MHz，此外，電路通過兩個20pF 電容C1、C2做到振蕩作用。

水位檢測電路硬件設計部分由5V 電壓源提供電壓，水位檢測器與51 單片機的P3.2～P3.5 接口連接。

水溫檢測電路中采用的是AD590，該元件是一種半導體集成電路，AD590 中通過兩個電阻對電流信號與電壓信號進行轉換，在經過兩個運算負反饋電阻，構成反相比例放大器，溫度信號轉換為0～5V的電壓信號，ADC0832 將其轉換為數字信號，輸送給單片機[3]。

按鍵電路設計電路中P1.0～P1.7 與單片機接口連接，按鍵電路中設置加、減功能，對溫度的設置進行控制。由于AT89C51 的驅動能力有限，所以系統(tǒng)電路中需要添加驅動電路。

3 結 語

該系統(tǒng)低成本，高性能是一個較為可靠的系統(tǒng)，具有較大的可行性。可推廣使用于日常生活的太陽能熱水器中，智能化、人性化是其最大的優(yōu)點。