太陽(yáng)能工程熱水器控制器的設計與實(shí)現

R2，R3，R4和Pt100組成傳感器測量電橋，為了保證電橋輸出電壓信號的穩定性，電橋的輸入電壓通過(guò)TL431穩至2．5 V。從電橋獲取的差分信號通過(guò)兩級運放放大后輸入單片機。電橋的一個(gè)橋臂采用可調電阻R3，通過(guò)調節R3可以調整輸入到運放的差分電壓信號大小，通常用于調整零點(diǎn)。放大電路采用LM358集成運算放大器，為了防止單級放大倍數過(guò)高帶來(lái)的非線(xiàn)性誤差，放大電路采用兩級放大，如圖3所示，前一級放大倍數約為10倍，后一級約為3倍。溫度在0～100℃變化，當溫度上升時(shí)，Pt100阻值變大，輸入放大電路的差分信號變大，放大電路的輸出電壓AV對應升高。

一般在使用Pt100的溫度采集方案中，都會(huì )對放大器LM358采集來(lái)的模擬信號AV進(jìn)行溫度采樣，即進(jìn)行A／D轉換。
在對數值進(jìn)行濾波操作之后，還要將A／D值轉換為溫度，只需要確定比例系數K和基準偏差B即可。
溫度轉換的C語(yǔ)言實(shí)現過(guò)程為：
temperature=(adc_data*K)-B； ／／換算成溫度值
1．2．3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘
采用DALLAS公司推出的涓流式充電時(shí)鐘芯片，它內部集成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘／日歷和31 B靜態(tài)RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘、日歷電路電路提供秒、分、時(shí)、星期、月、年的信息，每個(gè)月的天數和閏年天數可自動(dòng)調整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM／PM標志位決定采用24小時(shí)或12小時(shí)時(shí)間格式。DS1302與單片機之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式通信，僅需3根線(xiàn)：復位(RST)、I／O數據線(xiàn)、串行時(shí)鐘(SC-LK)。DS1302工作功耗很低，保持數據和時(shí)鐘信息時(shí)，功耗小于1mW。利用它很容易實(shí)現自動(dòng)上水、自動(dòng)加熱的控制和時(shí)間顯示。假設這里單片機設置報警為凌晨3點(diǎn)整，啟動(dòng)電加熱，當CPU讀出DS1302時(shí)間為3點(diǎn)即可使對應的I／O管腳輸出高電平，打開(kāi)繼電器啟動(dòng)加熱器，定時(shí)上水功能同理。同時(shí)在不顯示溫度和水位時(shí)，它還可作為精確的電子鐘進(jìn)行時(shí)間顯示。
1．2．4 數據顯示
該系統采用靜態(tài)顯示的方式，用3個(gè)數碼管交替顯示水溫、時(shí)間、報警的信息，在按鍵時(shí)，也將用數碼管顯示。水位級別顯示則用LED顯示。顯示電路由3個(gè)移位寄存器74HC164和3個(gè)數碼組成。每個(gè)數碼管接有8個(gè)1 kΩ電阻，保護數碼管，防止電流過(guò)大燒壞數碼管。具體的電路如圖3所示。
1．2．5 其他部分
本系統除復位鍵、手動(dòng)上水和手動(dòng)加熱允許鍵外，其余的按鍵為選擇設定項目(溫度顯示或定時(shí)顯示)，每按一下choose鍵，設定功能變換1次。按1次“+”鍵，設定值對應加1。按1次“-”鍵，設定值對應減1。為了防止設定的參數在掉電后丟失，利用了E2PROM存儲各設定參數。

2 結語(yǔ)
本文設計的太陽(yáng)能工程熱水器控制器，硬件設計簡(jiǎn)單，功能強大。經(jīng)試驗證明系統穩定，操作方便，值得推廣。本文給出的電路是一種最基本最簡(jiǎn)單的電路，其目的是給出一種單片機的控制模式，亦可以根據用戶(hù)需求，添加更多附加功能。