基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器智能儀

Intelligent Instrument of Solar Energy Geyser Based on SCC

WANG Xianjuang, SUN Ping

(Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310018, China)

　　Abstract: In accordance with the user requirement, an intelligent instrument of solar energy geyser is designed. The instrument is composed of P8 7LPC764BN etc. The circuit schematics and the relational diagram of software mod ules are given.
　　Keywords: single chip computer; control; intelligent instrument

1智能儀的性能特點(diǎn)
　　智能儀主要有以下特點(diǎn)：
　　(1)使用電源為220VAC，功耗小于5W。 (2)水溫?cái)?shù)碼顯示，測(cè)溫范圍0～99℃；精度±2℃，水位分五檔顯示。 (3)水位設(shè)置?？稍O(shè)置加水水位20%、50%、80%、100％(本儀預(yù)置水位50％)。 (4)溫控上水。當(dāng)水箱水未加滿，水溫超過(guò)60℃時(shí)，自動(dòng)加水至50℃，此功能使太陽(yáng)能熱水 器產(chǎn)出最多熱水(溫度50℃以上)。 (5)缺水上水/報(bào)警。當(dāng)水位從高到低，出現(xiàn)缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報(bào)警，缺水指示燈 閃亮，延時(shí)15分鐘自動(dòng)上水至預(yù)置水位。 (6)手動(dòng)上水。按“上水”鍵，若水位低于預(yù)置水位，可上水至預(yù)置水位；若水 位已達(dá)到預(yù)置水位，則在原水位基礎(chǔ)上再加一檔；若水位已加滿，則停止手動(dòng)加水。在 上水過(guò)程中，按“上水”鍵，可停止上水。 (7)定時(shí)上水。按“定時(shí)”鍵，可設(shè)定定時(shí)上水時(shí)間，實(shí)現(xiàn)定時(shí)上水。 (8)低水壓上水。在上水過(guò)程中，水壓過(guò)低或停水，智能儀會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低水壓模 式，黃燈閃亮，并報(bào)警。在此模式中，智能儀會(huì)間隔30分鐘啟動(dòng)上水，若30分鐘內(nèi)仍 不能使水位上升一檔，則停止30分鐘，然后再啟動(dòng)上水，反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。 (9)防高溫上水。以免空曬后上水造成炸管。?

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用Philips公司生產(chǎn)的P87LPC764BN芯片，組成最小最優(yōu)化系統(tǒng)。
2.1單片機(jī)電路
　　P87LPC764BN是20腳封裝的單片機(jī)，適合于高集成度、低成本的場(chǎng)合。采用80C51加速處理器 結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51 MCU的兩倍。片內(nèi)有4K字節(jié)OTP程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM 。32Byte用戶代碼區(qū)可用來(lái)存放序列碼及設(shè)置參數(shù)； 有看門狗電路、復(fù)位電路(使用片內(nèi)上電復(fù)位時(shí)不需要外接組件)；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2 個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器；所有口線均有20mA的驅(qū)動(dòng)能力；電源電壓VDD=4.5～6.0V(操作頻率為20MHz)。硬件電路如圖1所示。
　　系統(tǒng)電源經(jīng)單相橋式整流得12V直流電給電磁閥供電，經(jīng)MC7806穩(wěn)壓后給單片機(jī)等供電。
2.2溫度、水位采集和顯示原理
　　水溫、水位傳感器分別利用熱敏電阻和水的導(dǎo)電性，結(jié)合HD74HC04P，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，從T0、T1引腳輸入單片機(jī)。經(jīng)轉(zhuǎn)換計(jì)算，將實(shí)測(cè)的溫度和水位值存入數(shù)顯緩沖區(qū)；其采集電 路見(jiàn)圖1所示。將P87LPC764BN的P0.0～P0.6通過(guò)電阻接到VD D，每個(gè)口線可提供20mA的吸入電流，直接驅(qū)動(dòng)LED，顯示水溫；LED采用共陽(yáng)極接法，其 輸出電流雖小，但驅(qū)動(dòng)水位顯示指示燈已足夠。由單片機(jī)控制通過(guò)P0口動(dòng)態(tài)顯示實(shí)測(cè)的水 溫和水位。
2.3開(kāi)關(guān)、聲光報(bào)警電路
　　開(kāi)關(guān)有定時(shí)、上水和水位設(shè)置三個(gè)功能鍵，利用P87LPC764BN的P0口鍵盤中斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí) 時(shí)間的設(shè)定、手動(dòng)上水和水位的設(shè)置等。相應(yīng)的聲光報(bào)警電路，采用高亮度LED和高響度 蜂 鳴器，由單片機(jī)控制，發(fā)出不同的聲光報(bào)警。
2.4電磁閥驅(qū)動(dòng)電路
　　由單片機(jī)控制，從P1.4口線輸出信號(hào)，經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)電磁閥，進(jìn)行上水。
2.5復(fù)位、抗干擾
　　本系統(tǒng)采用P87LPC764BN片內(nèi)上電自動(dòng)復(fù)位，RST管腳可作為待開(kāi)發(fā)用。為防止或減少上電及 掉電時(shí)的錯(cuò)誤操作，啟用P87LPC764BN的電源監(jiān)控功能。采用防雷措施，傳感器和電磁閥的 每根信號(hào)線均通過(guò)壓敏電阻接地(圖1中未畫(huà)出)。起用P87LPC764BN片內(nèi)的看門狗定時(shí)器，在 顯示水溫水位的子程序中，定時(shí)對(duì)看門狗清0。?

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　　主程序流程圖如圖2所示，采用人性化設(shè)計(jì)，用戶不必作任何操作，智能運(yùn)行。本智能儀有 三種上水方法：缺水上水、溫控上水和手動(dòng)上水，前兩種在主程序中實(shí)現(xiàn)。初次安裝投入使 用或停水后突然來(lái)水，水箱缺水，若溫度低于100℃，打開(kāi)電磁閥上水至設(shè)置水位(初始預(yù)置 水位50％)；若溫度高于100℃，不上水，防止空曬后上水而炸管。太陽(yáng)曬后，當(dāng)水溫上升， 溫度超過(guò)60℃且水未滿時(shí)，打開(kāi)電磁閥上水至50℃。晚上，若熱水已用完，延時(shí)15分，進(jìn)行 缺水上水；若熱水未用完，不上水，以保證熱水充分利用。第二天太陽(yáng)出來(lái)后，利用溫控上 水。在上水過(guò)程中，水壓過(guò)低或停水，智能儀會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低水壓上水模式：低水壓聲光報(bào)警 ，間隔30分鐘啟動(dòng)上水，若30分鐘內(nèi)不能使水位上升一檔，則停止30分鐘，然后再啟動(dòng)，反 復(fù)循環(huán)，以免電磁閥長(zhǎng)時(shí)間通電而燒毀。在主程序中，15分鐘和30分鐘的延時(shí)，通過(guò)多次調(diào) 用顯示子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)；檢測(cè)低水壓循環(huán)上水時(shí)，也調(diào)用顯示子程序；所以智能儀在自動(dòng)上水 的同時(shí)，也實(shí)時(shí)顯示水溫和水位。若用戶需要設(shè)置水位、定時(shí)上水和手動(dòng)上水，可在面板上 直接操作，通過(guò)外中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，鍵盤中斷服務(wù)程序如圖3。

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　　本智能儀采用P87LPC764BN單片機(jī)控制，外圍電路少，系統(tǒng)穩(wěn)定；功能強(qiáng)，操作方便；價(jià)廉 物美；值得推廣。?