采用單片機的太陽(yáng)能熱水器智能儀設計
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針對太陽(yáng)能熱水器的使用要求，設計了一種以P87LP C764BN為中心處理器的智能儀；給出了硬件電路原理圖及軟件流程圖。
關(guān)鍵詞：單片機；控制；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
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)水溫數碼顯示，測溫范圍0～99℃；精度±2℃，水位分五檔顯示。 (3)水位設置?？稍O置加水水位20%、50%、80%、100％(本儀預置水位50％)。 (4)溫控上水。當水箱水未加滿(mǎn)，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/報警。當水位從高到低，出現缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報警，缺水指示燈 閃亮，延時(shí)15分鐘自動(dòng)上水至預置水位。 (6)手動(dòng)上水。按“上水”鍵，若水位低于預置水位，可上水至預置水位；若水 位已達到預置水位，則在原水位基礎上再加一檔；若水位已加滿(mǎn)，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，可設定定時(shí)上水時(shí)間，實(shí)現定時(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，反復循環(huán)運行。 (9)防高溫上水。以免空曬后上水造成炸管。
智能儀主要有以下特點(diǎn)：
(1)使用電源為220VAC，功耗小于5W。 (2)水溫數碼顯示，測溫范圍0～99℃；精度±2℃，水位分五檔顯示。 (3)水位設置?？稍O置加水水位20%、50%、80%、100％(本儀預置水位50％)。 (4)溫控上水。當水箱水未加滿(mǎn)，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/報警。當水位從高到低，出現缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報警，缺水指示燈 閃亮，延時(shí)15分鐘自動(dòng)上水至預置水位。 (6)手動(dòng)上水。按“上水”鍵，若水位低于預置水位，可上水至預置水位；若水 位已達到預置水位，則在原水位基礎上再加一檔；若水位已加滿(mǎn)，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，可設定定時(shí)上水時(shí)間，實(shí)現定時(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，反復循環(huán)運行。 (9)防高溫上水。以免空曬后上水造成炸管。
根據設計要求，選用Philips公司生產(chǎn)的P87LPC764BN芯片，組成最小最優(yōu)化系統。
2.1單片機電路
P87LPC764BN是20腳封裝的單片機，適合于高集成度、低成本的場(chǎng)合。采用80C51加速處理器 結構，指令執行速度是標準80C51 MCU的兩倍。片內有4K字節OTP程序存儲器，128字節的RAM 。32Byte用戶(hù)代碼區可用來(lái)存放序列碼及設置參數； 有看門(mén)狗電路、復位電路(使用片內上電復位時(shí)不需要外接組件)；2個(gè)16位定時(shí)/計數器，2 個(gè)A/D轉換器；所有口線(xiàn)均有20mA的驅動(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穩壓后給單片機等供電。
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電性，結合HD74HC04P，產(chǎn)生脈沖信號，從T0、T1引腳輸入單片機。經(jīng)轉換計算，將實(shí)測的溫度和水位值存入數顯緩沖區；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(xiàn)可提供20mA的吸入電流，直接驅動(dòng)LED，顯示水溫；LED采用共陽(yáng)極接法，其 輸出電流雖小，但驅動(dòng)水位顯示指示燈已足夠。由單片機控制通過(guò)P0口動(dòng)態(tài)顯示實(shí)測的水 溫和水位。
2.3開(kāi)關(guān)、聲光報警電路
開(kāi)關(guān)有定時(shí)、上水和水位設置三個(gè)功能鍵，利用P87LPC764BN的P0口鍵盤(pán)中斷，實(shí)現定時(shí) 時(shí)間的設定、手動(dòng)上水和水位的設置等。相應的聲光報警電路，采用高亮度LED和高響度 蜂 鳴器，由單片機控制，發(fā)出不同的聲光報警。
2.4電磁閥驅動(dòng)電路
由單片機控制，從P1.4口線(xiàn)輸出信號，經(jīng)放大驅動(dòng)電磁閥，進(jìn)行上水。
2.5復位、抗干擾
本系統采用P87LPC764BN片內上電自動(dòng)復位，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)的錯誤操作，啟用P87LPC764BN的電源監控功能。采用防雷措施，傳感器和電磁閥的 每根信號線(xiàn)均通過(guò)壓敏電阻接地(圖1中未畫(huà)出)。起用P87LPC764BN片內的看門(mén)狗定時(shí)器，在 顯示水溫水位的子程序中，定時(shí)對看門(mén)狗清0。
2.1單片機電路
P87LPC764BN是20腳封裝的單片機，適合于高集成度、低成本的場(chǎng)合。采用80C51加速處理器 結構，指令執行速度是標準80C51 MCU的兩倍。片內有4K字節OTP程序存儲器，128字節的RAM 。32Byte用戶(hù)代碼區可用來(lái)存放序列碼及設置參數； 有看門(mén)狗電路、復位電路(使用片內上電復位時(shí)不需要外接組件)；2個(gè)16位定時(shí)/計數器，2 個(gè)A/D轉換器；所有口線(xiàn)均有20mA的驅動(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穩壓后給單片機等供電。
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電性，結合HD74HC04P，產(chǎn)生脈沖信號，從T0、T1引腳輸入單片機。經(jīng)轉換計算，將實(shí)測的溫度和水位值存入數顯緩沖區；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(xiàn)可提供20mA的吸入電流，直接驅動(dòng)LED，顯示水溫；LED采用共陽(yáng)極接法，其 輸出電流雖小，但驅動(dòng)水位顯示指示燈已足夠。由單片機控制通過(guò)P0口動(dòng)態(tài)顯示實(shí)測的水 溫和水位。
2.3開(kāi)關(guān)、聲光報警電路
開(kāi)關(guān)有定時(shí)、上水和水位設置三個(gè)功能鍵，利用P87LPC764BN的P0口鍵盤(pán)中斷，實(shí)現定時(shí) 時(shí)間的設定、手動(dòng)上水和水位的設置等。相應的聲光報警電路，采用高亮度LED和高響度 蜂 鳴器，由單片機控制，發(fā)出不同的聲光報警。
2.4電磁閥驅動(dòng)電路
由單片機控制，從P1.4口線(xiàn)輸出信號，經(jīng)放大驅動(dòng)電磁閥，進(jìn)行上水。
2.5復位、抗干擾
本系統采用P87LPC764BN片內上電自動(dòng)復位，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)的錯誤操作，啟用P87LPC764BN的電源監控功能。采用防雷措施，傳感器和電磁閥的 每根信號線(xiàn)均通過(guò)壓敏電阻接地(圖1中未畫(huà)出)。起用P87LPC764BN片內的看門(mén)狗定時(shí)器，在 顯示水溫水位的子程序中，定時(shí)對看門(mén)狗清0。
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