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[導(dǎo)讀]摘要:針對(duì)現(xiàn)在的太陽(yáng)能熱水器普遍存在如:電路復(fù)雜、成本較高、不具有防護(hù)功能、易引起管道凍裂、伴熱帶容易引起火災(zāi)、操作繁瑣等的問(wèn)題,文章設(shè)計(jì)了紅外遙控太陽(yáng)能控制系統(tǒng),系統(tǒng)選用STC89C52作為系統(tǒng)主要中心處理

摘要:針對(duì)現(xiàn)在的太陽(yáng)能熱水器普遍存在如:電路復(fù)雜、成本較高、不具有防護(hù)功能、易引起管道凍裂、伴熱帶容易引起火災(zāi)、操作繁瑣等的問(wèn)題,文章設(shè)計(jì)了紅外遙控太陽(yáng)能控制系統(tǒng),系統(tǒng)選用STC89C52作為系統(tǒng)主要中心處理器進(jìn)行溫度和水位的控制,采用ADC0832為雙通道A/D芯片,外接DS1302時(shí)鐘芯片和繼電器執(zhí)行電路。采用自動(dòng)上水、自動(dòng)排空、紅外遙控等解決了目前存在的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)證明此系統(tǒng)方案準(zhǔn)確可行。

0 引言

隨著社會(huì)節(jié)能技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新,太陽(yáng)能成為新時(shí)代可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的綠色標(biāo)簽,太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)變成我們?nèi)粘@锊豢苫蛉钡脑O(shè)備。然而,現(xiàn)在商場(chǎng)上銷售的太陽(yáng)能熱水器普遍存在如:電路復(fù)雜、成本較高、不具有防護(hù)功能、易引起管道凍裂、伴熱帶容易引起火災(zāi)、操作繁瑣等的問(wèn)題,使得太陽(yáng)能熱水器在冬天容易引起火災(zāi)、容易漏電和浪費(fèi)電等一系列安全隱患。的系統(tǒng)功能有很的新起管道凍裂,伴熱帶容易引起火災(zāi)。本系統(tǒng)引進(jìn)的自動(dòng)上水、自動(dòng)排空、紅外遙控等先進(jìn)技術(shù)正好解決了上述的管道凍裂、容易引起火災(zāi)、容易漏電和浪費(fèi)電等一系列安全隱患,方便使用,節(jié)約能源。

1 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及功能

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)選取STC89C52作為主控芯片,硬件設(shè)計(jì)涉及以下幾個(gè)方面;溫度傳感器信息采集電路、水位模擬電路、復(fù)位按鍵電路、AD轉(zhuǎn)化電路、時(shí)鐘顯示電路及紅外線遙控接收電路等。分別用溫度傳感器采集電路信息,水位傳感器采集水位信息,AD轉(zhuǎn)化器將信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行傳輸,時(shí)鐘芯片將時(shí)鐘顯示到液晶屏上,我們還可以利用紅外遙控器進(jìn)行時(shí)間調(diào)節(jié)和報(bào)警調(diào)節(jié),自動(dòng)上水等功能,并且還可以通過(guò)隨時(shí)關(guān)閉和開(kāi)啟液晶屏來(lái)節(jié)約電能。具體如圖2所示,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能如下:精確的溫度水位顯示功能;液晶顯示時(shí)間日期;低水位自動(dòng)報(bào)警并自動(dòng)上水功能;自動(dòng)排空功能;紅外遙控器控制太陽(yáng)能熱水器功能。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 采集電路

采集電路分為水位和溫度采集電路和AD轉(zhuǎn)化電路。溫度采集電路采用NTC系列MF11型的101。溫度采集電路包括溫度熱敏電阻和調(diào)理電路,如圖4所示,水位測(cè)量電路采用電阻水位傳感器接調(diào)理電路,如圖4所示,其中OP07是運(yùn)放,在這里我們用來(lái)作跟隨器使用,以提高抗干擾的能力和保護(hù)電路的能力。AD電路采用ADC0832雙通道8位模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片。

2.2 主控電路

我們選擇了最簡(jiǎn)單實(shí)用的控制芯片STC89C52單片機(jī),系統(tǒng)功能管腳分配圖如圖4所示。

2.3 顯示電路

顯示電路包括指示燈電路、LED液晶顯示屏顯示電路、蜂鳴器報(bào)警電路、時(shí)鐘顯示電路。指示燈電路如圖4中C所示。P1.0~P1.3分別顯示欠水、適中、飽和、報(bào)警。LED液晶顯示屏顯示電路如圖4中A所示,液晶采用1602式,液晶的6~14接單片機(jī)的P0.0~P0.7。時(shí)鐘顯示電路如圖4中的B所示,5~7接P1.4~P1.6。

2.4 自動(dòng)上水管道排空電路

2.4.1 自動(dòng)上水電路

如圖5所示,水箱需要上水時(shí),單片機(jī)給IR VLAVEN一個(gè)低電平,經(jīng)過(guò)ULN2803驅(qū)動(dòng)和放大處理(如圖4中的D部分),使繼電器導(dǎo)通,LED管點(diǎn)亮,開(kāi)關(guān)閉合使220V電壓導(dǎo)通,電磁閥A工作。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上水的功能。當(dāng)IR VLAVE IN是高電平時(shí),電磁閥A不工作,停止上水。這樣就實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上水的功能。

2.4.2 自動(dòng)排空電路

在正常情況下,排水電磁閥B是關(guān)閉的,排水開(kāi)關(guān)也是關(guān)閉的,管道就相當(dāng)于一根真空的內(nèi)部有水的管子,當(dāng)冬天天氣較冷時(shí),管道的水容易結(jié)冰,導(dǎo)致管道凍裂。如圖5所示,當(dāng)我們打開(kāi)上面的排水電磁閥B和下面的排水開(kāi)關(guān)時(shí),管道頓時(shí)有很多空氣進(jìn)入,由于空氣對(duì)流的特點(diǎn)使我們的管子的水流下來(lái)。由于下面的排水開(kāi)關(guān)在室內(nèi),所以我們用一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)即可,出水開(kāi)關(guān)只用一個(gè)電磁閥B控制。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編寫,通過(guò)Keil uVision4編譯,通過(guò)Protues進(jìn)行仿真后調(diào)試運(yùn)行。軟件主要是針對(duì)系統(tǒng)的信息采集單元、上位機(jī)部分、顯示部分、紅外遙控部分進(jìn)行設(shè)計(jì),信息采集包括溫度、水位、AD轉(zhuǎn)化程序,上位機(jī)部分包括自動(dòng)排空部分、自動(dòng)上水部分。顯示部分主要是對(duì)時(shí)鐘、液晶的程序操作。其中溫度和水位程序采用查表法設(shè)計(jì)思路,將不同溫度對(duì)應(yīng)的電壓值制成表依次比較。本文主要介紹紅外和自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)思路。

3.1 紅外軟件設(shè)計(jì)

軟件部分采用NEC協(xié)議,NEC協(xié)議包括:引導(dǎo)碼、16bit用戶碼(地址碼)、8bit命令碼(數(shù)據(jù)碼)及其反碼。引導(dǎo)碼由一個(gè)9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成。用戶碼共16bit,低8位先輸出,高8位后輸出,8bit鍵數(shù)據(jù)碼及其反碼。系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)碼的不同判斷遙控器按鍵的不同,根據(jù)按鍵的不同來(lái)設(shè)置不同的按鍵功能。

3.2 自動(dòng)控制單元軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制單元包括自動(dòng)上水、自動(dòng)排空、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)顯示水位燈等。主要是通過(guò)單片機(jī)IO口的狀態(tài)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的功能。當(dāng)水位低于25%時(shí),采用低電位自動(dòng)上水,蜂鳴器報(bào)警,欠水燈亮。當(dāng)水位高于25%低于50%時(shí),自動(dòng)上水燈不亮,欠水燈亮。當(dāng)水位高于50%低于75%,適中燈亮,當(dāng)水位高于75%低于100%時(shí),滿水位燈亮,停止自動(dòng)上水。通過(guò)單片機(jī)控制上水電磁閥的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能。

4 小結(jié)

本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能控制器綠色環(huán)保,采用最為低廉的NTC熱敏電阻MF11和101型水位電阻傳感器測(cè)量溫度和水位的信息:通過(guò)單片機(jī)STC89C52接收信號(hào),增加了DS1302時(shí)鐘顯示功能;通過(guò)液晶顯示溫度、水位、時(shí)間等一系列的信息,節(jié)省了成本。針對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能設(shè)計(jì)器不能自動(dòng)上水,冬天易凍的特點(diǎn),增加了自動(dòng)上水自動(dòng)排空的特點(diǎn),根據(jù)人們使用的習(xí)慣,采用人性化設(shè)計(jì)思路,采用紅外遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)人工的短距離無(wú)線控制,防止觸電。

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