基于单片机的太阳能热水器智能仪

　　1智能仪的性能特点

　　智能仪主要有以下特点：

　　(1)使用电源为220VAC，功耗小于5W。 (2)水温数码显示，测温范围0～99℃；精度±2℃，水位分五档显示。 (3)水位设置。可设置加水水位20%、50%、80%、100％(本仪预置水位50％)。 (4)温控上水。当水箱水未加满，水温超过60℃时，自动加水至50℃，此功能使太阳能热水 器产出最多热水(温度50℃以上)。 (5)缺水上水/报警。当水位从高到低，出现缺水状态时，蜂鸣报警，缺水指示灯 闪亮，延时15分钟自动上水至预置水位。 (6)手动上水。按“上水”键，若水位低于预置水位，可上水至预置水位；若水 位已达到预置水位，则在原水位基础上再加一档；若水位已加满，则停止手动加水。在 上水过程中，按“上水”键，可停止上水。 (7)定时上水。按“定时”键，可设定定时上水时间，实现定时上水。 (8)低水压上水。在上水过程中，水压过低或停水，智能仪会自动进入低水压模 式，黄灯闪亮，并报警。在此模式中，智能仪会间隔30分钟启动上水，若30分钟内仍 不能使水位上升一档，则停止30分钟，然后再启动上水，反复循环运行。 (9)防高温上水。以免空晒后上水造成炸管。

　　根据设计要求，选用Philips公司生产的P87LPC764BN芯片，组成最小最优化系统。

　　2.1单片机电路

　　P87LPC764BN是20脚封装的单片机，适合于高集成度、低成本的场合。采用80C51加速处理器 结构，指令执行速度是标准80C51 MCU的两倍。片内有4K字节OTP程序存储器，128字节的RAM 。32Byte用户代码区可用来存放序列码及设置参数； 有看门狗电路、复位电路(使用片内上电复位时不需要外接组件)；2个16位定时/计数器，2 个A/D转换器；所有口线均有20mA的驱动能力；电源电压VDD=4.5～6.0V(操作频率为20MHz)。硬件电路如图1所示。

　　系统电源经单相桥式整流得12V直流电给电磁阀供电，经MC7806稳压后给单片机等供电。

　　2.2温度、水位采集和显示原理

　　水温、水位传感器分别利用热敏电阻和水的导电性，结合HD74HC04P，产生脉冲信号，从T0、T1引脚输入单片机。经转换计算，将实测的温度和水位值存入数显缓冲区；其采集电路见图1所示。将P87LPC764BN的P0.0～P0.6通过电阻接到VD D，每个口线可提供20mA的吸入电流，直接驱动LED，显示水温；LED采用共阳极接法，其 输出电流虽小，但驱动水位显示指示灯已足够。由单片机控制通过P0口动态显示实测的水 温和水位。

　　2.3开关、声光报警电路

　　开关有定时、上水和水位设置三个功能键，利用P87LPC764BN的P0口键盘中断，实现定时 时间的设定、手动上水和水位的设置等。相应的声光报警电路，采用高亮度LED和高响度 蜂 鸣器，由单片机控制，发出不同的声光报警。

　　2.4电磁阀驱动电路

　　由单片机控制，从P1.4口线输出信号，经放大驱动电磁阀，进行上水。

　　2.5复位、抗干扰

　　本系统采用P87LPC764BN片内上电自动复位，RST管脚可作为待开发用。为防止或减少上电及 掉电时的错误操作，启用P87LPC764BN的电源监控功能。采用防雷措施，传感器和电磁阀的 每根信号线均通过压敏电阻接地(图1中未画出)。起用P87LPC764BN片内的看门狗定时器，在 显示水温水位的子程序中，定时对看门狗清0。

　　主程序流程图如图2所示，采用人性化设计，用户不必作任何操作，智能运行。本智能仪有 三种上水方法：缺水上水、温控上水和手动上水，前两种在主程序中实现。初次安装投入使 用或停水后突然来水，水箱缺水，若温度低于100℃，打开电磁阀上水至设置水位(初始预置 水位50％)；若温度高于100℃，不上水，防止空晒后上水而炸管。太阳晒后，当水温上升， 温度超过60℃且水未满时，打开电磁阀上水至50℃。晚上，若热水已用完，延时15分，进行 缺水上水；若热水未用完，不上水，以保证热水充分利用。第二天太阳出来后，利用温控上 水。在上水过程中，水压过低或停水，智能仪会自动进入低水压上水模式：低水压声光报警 ，间隔30分钟启动上水，若30分钟内不能使水位上升一档，则停止30分钟，然后再启动，反 复循环，以免电磁阀长时间通电而烧毁。在主程序中，15分钟和30分钟的延时，通过多次调 用显示子程序来实现；检测低水压循环上水时，也调用显示子程序；所以智能仪在自动上水 的同时，也实时显示水温和水位。若用户需要设置水位、定时上水和手动上水，可在面板上 直接操作，通过外中断来实现，键盘中断服务程序如图3。

　　本智能仪采用P87LPC764BN单片机控制，外围电路少，系统稳定；功能强，操作方便；价廉物美；值得推广。