太阳能热水器控制器的设计作业.pdfVIP

太阳能热水器控制器的设计作

业

LT

贴近客户成为商家竞争的热点。目前，各大商

家纷纷提高太阳能热水器的智能化程度来满足消

费者的需求。许多太阳能热水器的功能有：开机自

检、温控上水、强制上水、水位预置、水质设置、

水温指示、低水压上水、水位显示、防高温空晒、

缺水报警、自动防溢流、缺水上水、手动上水、故

障提示等许多贴近客户需求的功能。

一、基本设计框图

本系统的组成框图如图1所示。本系统的主要

设计思路是：设计太阳能热水器控制器，要求实现

测温，高中低水位点测（开关量），加水控制，电

加热控制、计算机监控等功能。在此框图中由PC

上位机实现对控制部分的监控，由单片机实现现场

部分的控制。

PC上位机部分由VB监控界面实现实时监控，

其中包括太阳能热水器当前的温度，当前水位，自

动/手动控制，开始加水/停止加水，开始加热/停

止加热，设置温度并加热，保温控制等。由单片机

实现硬件电路的控制，从而实现太阳能热水器控制

器的控制功能。

图1电路设计框图

二、硬件电路的设计

由单片机实现硬件电路的控制，其中硬件部分主

要由DS18B20水温采集部分，LCD显示水温水位部

分，按键控制部分（实现相应的功能控制），水温

水位报警电路等组成。硬件电路设计图见附录一。

1、水温采集部分

1）DS18B20基本知识

DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－

Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特

点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简

单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度

计，十分方便。

（1）DS18B20产品的特点

只要求一个端口即可实现通信；在DS18B20中的每

个器件上都有独一无二的序列号；实际应用中不需

要外部任何元器件即可实现测温；测量温度范围在

－55°C到＋125°C之间；数字温度计的分辨率用

户可以从9位到12位选择；内部有温度上、下限

告警设置。

（2）DS18B20工作原理及应用:

DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一

个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期

可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解

其工作流程之前我们有必要了解DS18B20的内部

存储器资源。DS18B20共有三种形态的存储器资

源，它们分别是:ROM只读存储器，用于存放

DS18B201D编码，其前8位是单线系列编码

(DS18B20的编码是19H)，后面48位是芯片唯一

的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码(冗余

校验)。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20

共64位ROM。RAM数据暂存器，用于内部计算和数

据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节

RAM,每个字节为8位。第1,2个字节是温度转换

后的数据值信息，第3,4个字节是用户EEPROM(常

用于温度报警值储存)的镜像。在上电复位时其值

将被刷新。第5个字节序列是用户第3个EEPROM

的镜像。第6,7,8个字节为计数寄存器，是为了

让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是

内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前

8个字节的CRC码。EEPROM非易失性记忆体，用

于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和

校验数据，DS18B20共3位EEPROM,并在RAM都存

在镜像，以方便用户操作。

基于DS18B20的水温采集电路如图2所示：

图2水温采集电路

由单片机P1.4引脚控制温度信息采集，DS18B20

采集的温度数据送到单片机内部，由单片机内部判

断对现有的温度是否进行加热，保温处理。

2、LCD显示水温水位部分

液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、

超薄轻巧的诸多优点在袖珍式仪表和低功耗应用

系统中得到越来越广泛的应用。但是通用型液晶正

常工作温度为0°C-+55°C，存储温度范围为

-20°C-+60°C，温度过高时，不能正常显示。

LCD1602液晶为5V电压驱动，带背光，可显示两

行，每行16个字符，不能显示汉字，内置含128

个字符的ASCII字符集字库，只有并行接口，无串

行接口。

LCD1602引脚功能介绍：

第1脚:VSS为地电源

第2脚