基于AT89C52的太阳能热水器全自动控制电路设计

    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。

    系统设计

    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五部分。原理框图如下图所示。

    水温测量电路

    本系统采用DS18820作为温度传感器。DS18820的测量范围从-55℃到+125℃增量值为0.5℃，可在1s（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。信息经过单线接口入DS18820或从DS18820送出，因此从主机CPU到DS1820仅需一条线（和地线），DS1820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。具体的电路如下图所示。

    水位测量电路

    采用电极的方式来测量水位。当某个电极浸没在水中，则该电极相当于接地，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，以便对自动上水进行控制。具体的电路如下图所示。

    显示电路

    采用静态显示的方式，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74HC164和3个数码管组成。每个数码管接有8个1KQ的电阻，保护数码管，防止电流过大烧坏数码管。具体电路如下图所示。

    自动加热上水和声光报警电路通过P1.0控制自动加热。当加热允许开关S6合上，Pl.0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Pl.l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D80由于蜂鸣器工作电流较大，需要对电流进行放大。具体电路如下图所示。

    电源电路

    由于本系统各芯片工作电压均为-5V直流，为了方便使用，本文将220V交流经过整流、滤波、稳压得到5V直流，具体电路如下图所示。

    本系统除复位键、加热允许键外，另外三个键为选择设定项目（温度显示或水位显示），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丢失，采用EEPROM24C256存储各设定参数。

    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下图所示。

本文关键字：太阳能  热水器  其它-综合，电器控制 - 其它-综合