太陽能熱水器智能水位控制儀的設(shè)計

目錄第一章引言 31.1課題的背景意義 31.2太陽能熱水器和其控制器的發(fā)展現(xiàn)狀 31.3課題的研究內(nèi)容 5第二章太陽能熱水器智能水位控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)介紹 6第三章水位和水溫測量電路硬件設(shè)計 73.1水位測量電路 73.1.1方案比較選擇 72．RC充放電式水位傳感器測量電路 83.1.2水位測量電路的具體設(shè)計及優(yōu)化 103.2水溫測量電路 113.2.1方案比較選擇 123.2.2水溫測量電路的設(shè)計 133.3水位、水溫測量電路的整體設(shè)計 13第四章其他硬件電路設(shè)計 154.1上水電磁閥、電加熱、報警等驅(qū)動電路 154.1.1上水控制電路 154.1.2電加熱控制電路 154.1.3報警控制電路 154.1.4水位顯示電路 154.2電源電路 16第五章水位傳感器電路的硬件調(diào)試 175.1測試P1.3口和電容兩端的波形 175.2測試電容電壓變化引起的中斷信號 185.3顯示計數(shù)器寄存器中的值和實(shí)測水位 20第六章系統(tǒng)軟件設(shè)計 22結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25致謝 28中文摘要這篇文章的主要內(nèi)容是關(guān)于如何設(shè)計可以自動監(jiān)控太陽能熱水器的模式。圍繞89C52單片機(jī)著手，結(jié)合電阻型4檔水位傳感器、負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻溫度傳感器、8255A拓展鍵盤以及呈現(xiàn)器件、驅(qū)動電路（電磁閥、電加熱、報警）等組件，做到熱水器內(nèi)熱水的容量可讀化、溫度可讀化；可以在頁面上看到即時時間；熱水器內(nèi)的水量低于標(biāo)準(zhǔn)值時自動充滿到標(biāo)準(zhǔn)水位，如果人為上水超過標(biāo)準(zhǔn)值則會有警報響起；能夠認(rèn)為進(jìn)行水位補(bǔ)充，確定標(biāo)準(zhǔn)水位；當(dāng)水的溫度低于標(biāo)準(zhǔn)時自動升溫等。文章會在第一部分詳細(xì)介紹自動監(jiān)控太陽能熱水器模式的即時進(jìn)度以及本文的關(guān)鍵目標(biāo)，在第二部分簡要的分析整個模式的框架，在第三部分著重描述了水位水溫勘測電路，在第四部分簡單分析了產(chǎn)生像是中一樣精確運(yùn)動的振蕩電路，在第五部分簡單分析了按鍵電路，在第六部分簡單分析相關(guān)電路，在第七部分對儲存水位置過程的內(nèi)容進(jìn)行修改。該模式通過應(yīng)用特別的RC充放電方式分析了水位傳感器以及水溫傳感器的電阻參數(shù)。該方式同A/D轉(zhuǎn)換器對比，結(jié)構(gòu)更清晰、投入資金少。非常適合在水位、水溫需要不高的情況使用。關(guān)鍵詞：太陽能，熱水器，監(jiān)控器，89C52，RC充放電

AbstractThisarticlehasdesignedaintelligencecontrolsystemforsolar-poweredwaterheater.Ittakethe89C52microcontrollerintegratedcircuitasthecore,thecoordinate4gradesofwaterslevelresistancesensor,thenegativetemperaturecoefficientNTCthermistortemperaturesensor,the8255Aexpansionkeyboardandthedemonstrationcomponent,theactuatecircuit(solenoidvalve,electricheating,warning)andotherperipherycomponent,completestothewaterlevelandtemperaturemeasureanddemonstrate;thetimedemonstrate;lackofwaterautomaticallyupstream,thewateroverflowwarn;fixedtimeintelligencelyelectricheat.Thefirstchapterofthisarticlemainlyexplainedtheresearchsituationofthesolar-poweredwaterheaterintelligencecontrolsystemandtheprimarymissionofthistopic.Thesecondchapterhasmadethesimpleintroductiontotheoverallconstructionofthesystem.Thethirdchapterintroducedwithemphasisonthewaterlevelandwatertemperaturemeteringcircuit.Thefourthchapterintroducedtheclockcircuit.Thefifthchapterintroducedthedemonstrationandthekeyboardcircuit,.Thesixthchapterhasmadetheintroductiontoothercircuits.Theseventhchapteristhehardwaredebuggingofthewaterlevelmeasuringcircuit.RegardingtheprocessofthewaterlevelsensorandwatertemperaturesensorresistancedatathissystemusesthemethodoftheuniqueRCelectricsufficientanddischarging.ComparedtousingtheA/Dconverter,theelectriccircuitissimple,theproductioncostislow.Speciallyitissuitableforthewaterlevelandthewatertemperaturemeasuringrequestedunprecisesituation.Keyword：Solarenergy,waterheater,controller,89C52,RCelectricsufficientanddischarge

太陽能熱水器智能水位控制儀的設(shè)計第一章引言1.1課題的背景意義如今，太陽能熱水器隨處可見，每家每戶基本上都會擁有一臺，因此，大家對太陽能熱水器尤其是太陽能熱水器監(jiān)控器所具備的功能越來越重視，制造商如果想在市場占有一定的成分比例，不僅需要完善太陽能熱水器的制熱效果，還需要盡量達(dá)到消費(fèi)者對熱水器的需求，更便于消費(fèi)者的使用，因此太陽能熱水器越來越自動化。本文通過研究先進(jìn)的技術(shù)以及進(jìn)行市場調(diào)查，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和已有的產(chǎn)品模板，并且進(jìn)行了大量的思考和創(chuàng)新，研究出了一套能夠自動監(jiān)控太陽能熱水器的模式。該模式延續(xù)了太陽能熱水器自身對于自動化的追求以及資金投入的范圍，產(chǎn)生的協(xié)助性監(jiān)控模式自動化更高、品質(zhì)更好、更便于消費(fèi)者的使用、價格也更加的便宜1.2太陽能熱水器以及其監(jiān)控器的實(shí)際情況20世紀(jì)80年代，太陽能熱水器開始在中國盛行，主要針對農(nóng)村或者中小城鎮(zhèn)的低收入家庭。90年代后期，房地產(chǎn)盛行，消費(fèi)者對太陽能熱水器的要求也越來越高，很大程度上推動了太陽能熱水器的進(jìn)步，拓展了太陽能熱水器的發(fā)展空間，出現(xiàn)了一些有名的產(chǎn)品以及品牌。從上世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，太陽能在我國發(fā)展的這十多年里持續(xù)的處于進(jìn)步的狀態(tài)，2005年太陽能熱水器年生產(chǎn)量為1500萬平方米，超過2000年640萬平方米的雙倍，年底，我國太陽能熱水器產(chǎn)量高過7500萬平方米，是2000年2600萬平方米的3倍左右。如今，我國不僅每年能制造出最多的太陽能，并且擁有最多的相關(guān)消費(fèi)者進(jìn)行購買。一直到2005年，全國出現(xiàn)超過一千家有名聲的太陽熱水器制造商，年總產(chǎn)值超過150億元，出口產(chǎn)值超過2000萬美元，在這個領(lǐng)域大概存在30多萬個工作崗位，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及社會效益方面都取得了顯著的成績。如今，已經(jīng)出現(xiàn)了很多大家都分廠熟悉的牌子，例如皇明、桑樂、四季牧歌、力諾等。從整體來說，太陽能熱水器已成為日常生活中至關(guān)重要的電器。只有在不斷地競爭中才能獲得前進(jìn)的動力，在我國，太陽能有很大的發(fā)展空間，同時也存在非常多的競爭對手，每家企業(yè)都在努力完善產(chǎn)品的各個性能，以此來增強(qiáng)自身的實(shí)力，吸引到更多的消費(fèi)者進(jìn)行消費(fèi)，如今，企業(yè)最關(guān)注的重點(diǎn)就是根據(jù)客戶的要求生產(chǎn)出滿足他們需求的產(chǎn)品，并且加強(qiáng)與客戶之間的聯(lián)系，掌握他們的需求。現(xiàn)在，商家為了達(dá)到消費(fèi)者的要求，在生產(chǎn)熱水器的過程中尤其重視產(chǎn)品的自動化水平。大部分熱水器的作用為：：能夠自行啟動進(jìn)行調(diào)整、控制溫度進(jìn)行水量補(bǔ)充、保持熱水器內(nèi)的水容量大小、提前確定水容量大小、確定水的質(zhì)量、實(shí)行水的溫度可讀化、水的壓力低于標(biāo)準(zhǔn)時進(jìn)行水容量補(bǔ)充、實(shí)行水容量可讀化、預(yù)提前預(yù)防高溫、水位低于標(biāo)準(zhǔn)值時警報、水位到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)值自動停止上水、水位低于標(biāo)準(zhǔn)值自動補(bǔ)充水容量、能夠進(jìn)行人為水容量補(bǔ)充、出現(xiàn)問題警報，非常符合消費(fèi)者的需要。圖1-1市場太陽能熱水器基本框圖如今，大部分太陽能監(jiān)控器已經(jīng)非常的先進(jìn)，能講許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字和數(shù)據(jù)，監(jiān)控模式從圍繞單片機(jī)出發(fā)，很快成為該領(lǐng)域的重要組成部分。經(jīng)過對熱水器的整體性能進(jìn)行分析，大部分都是熱水器的單片機(jī)動力來源都是太陽能，使用最多的是51系列和PIC系列單片機(jī)。其結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。太陽能熱水器監(jiān)控模式具備水位可讀、水位監(jiān)控、溫度可讀、防止凍裂等作用，模式的關(guān)鍵功能就是水位測量、監(jiān)控，可以隨時呈現(xiàn)水的溫度、水位低于標(biāo)準(zhǔn)值時自動進(jìn)行水容量補(bǔ)充、超過標(biāo)準(zhǔn)值警報。如今，大部分太陽能熱水器的水位傳感器全部安裝有分段式水位傳感器，由于太陽能熱水器不需要精準(zhǔn)的水容量數(shù)，而且分段式傳感器在市場很常見。圖1-2是常見的傳感器的組成。對溫度進(jìn)行即時監(jiān)控，使消費(fèi)者使用的更加方便，并且還可以即使確定加溫過程。如今，市場出現(xiàn)了很多升級版的溫度傳感器，有的可以直接采用電熱阻或者熱電偶；有的可以采用智能控制器。大部分溫度傳感器能夠公開即時的參數(shù)。圖1-2一種分段式水溫傳感器1.3課題的分析情況本課題的主要內(nèi)容就是高仿現(xiàn)有產(chǎn)品，尋找太陽能的潛在作用。已89C52單片機(jī)為重點(diǎn)，結(jié)合多種相關(guān)組件，隨時確定水箱內(nèi)的水容量以及溫度，經(jīng)過加熱過程確定水箱內(nèi)水的容量以及溫度，并且公開即時的水溫以及容量，但水容量超過標(biāo)準(zhǔn)值時警報?？梢哉J(rèn)為進(jìn)行上水、加熱確定水容量的標(biāo)準(zhǔn)值以及水溫的標(biāo)準(zhǔn)值。 第二章太陽能熱水器自動水容量監(jiān)控體系全局框架描述太陽能熱水器全局框架基本能夠有四大組成：1．水位、水溫測勘測電路。這電路的主要作用是將水位水溫信號進(jìn)行集中并傳輸給單片機(jī)，屬于監(jiān)管器。2．時間、水位、溫度呈現(xiàn)和鍵盤電路。這些的使用場景為體系以及人的信息聯(lián)系，能夠直接呈現(xiàn)出太陽能熱水器的即時情況，鍵盤電路能夠被人使用來監(jiān)控體系。3．時鐘電路。為體系供應(yīng)時間紀(jì)實(shí)追蹤以及借鑒的時長。4．驅(qū)動電路。具備電加熱、上水電磁閥、報警電路，是體系的操作組成。體系的全局框架圖如圖2-1所示。圖2-1太陽能熱水器控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖第三章水容量以及水溫度確定電路硬件策劃太陽能熱水器監(jiān)控體系的主要內(nèi)容就是確定水容量以及溫度，能夠完成其他作用，如果性能好說明框架設(shè)計的好，如果性能不好說明框架設(shè)計的不好，，因此策劃一個具備強(qiáng)大功能的水位以及水溫勘測體系是本文的關(guān)鍵。3.1水位勘測電路有很多途徑能夠進(jìn)行水位勘測，要著手功能以及投入資金，挑選合理的計劃。3.1.1挑選合理的計劃1．排阻分檔鍵盤式水位傳感器在很多文獻(xiàn)都對分檔水位傳感器進(jìn)行了研究，其原理與鍵盤電路類似，其基本框架圖如圖3-1所示。圖3-1排阻式水位測試電路示意圖其基本框架同鍵盤的基本框架有關(guān)，包含5根不銹鋼針依次放在水箱內(nèi)的四種不同地點(diǎn)，只要鋼針不碰到水面，則輸出高頻電流；否則為低頻電流。它們的輸出接連電子開關(guān)CD4069，同過CD4069轉(zhuǎn)變方向，然后通過74LS244驅(qū)使，然后依次接連89C52的P1．0~P1．3管腳。電腦的中央處理器分析完這些管腳后，依次呈現(xiàn)對應(yīng)的水位值。一共有4個階段，每個階段分布均勻。這些方式非常便利，容易完成，節(jié)省了以前的A／D轉(zhuǎn)換器，投入的資金較少，紀(jì)實(shí)不準(zhǔn)確然而能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)[4]。2．RC充放電式水位傳感器確定電路這方面的研究很少，然而我們常見的桑樂太陽能的水容量以及水溫傳感器就是通過RC充放電式水位傳感器勘測電路進(jìn)行工作的，大致框架如圖3-2所示。圖3-2桑樂太陽能水位水溫傳感器外形圖從圖3-2中我們能夠清晰看到傳感器的外部結(jié)構(gòu)，總共有4個連接口，一個是防凍連接口，沒有用處，只有三個連接口可以使用，在這三個連接口上依次有公共、水位、水溫標(biāo)記，從中我們能夠知道勘測水位、水溫全部只接觸一個連接口。通過傳感器能夠知道有5個傳感器能夠接觸到水，我們按照順序?qū)⑺鼈兎Q為1—5接觸電。我們一次勘測了接觸點(diǎn)各個方法中公共以及水位兩端口之間的電阻，結(jié)構(gòu)如表3-1所示。根據(jù)上面的勘察結(jié)論的電阻可以知道，即電阻的并聯(lián)短接，其基本框架如圖3-3所示。圖3-3桑樂太陽能水位傳感器原理主要工作過程是：水面只要觸碰到一個鋼針就可以并聯(lián)一個電阻，電阻大小與水容量息息相關(guān)。借助單片機(jī)的一個連接口有規(guī)律的給電容電路充放電，其次圖3-4RC充放電式水位傳感器測量電路原理圖即時確定單片機(jī)兩端的電壓大小，由于電容電壓的公式t=RC，因此通過單片機(jī)記錄就能夠判斷電阻的大小，從而轉(zhuǎn)變?yōu)樗萘康拇_定以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。3．挑選傳感器RC充放電式水位傳感器確定電路，能夠清晰的呈現(xiàn)出主要得工作過程，其優(yōu)點(diǎn)有：（1）連接便利，排阻分檔鍵盤式水位傳感器需要的導(dǎo)線輸送水位信號是RC充放電式水位傳感器的兩倍，不助于材料的節(jié)省。（2）方便水溫確度電路進(jìn)行工作，RC充放電式水位傳感器同樣可以應(yīng)用到到熱電阻溫度確定電路中。（3）只需要很少的電子電路，只要有兩個電子電路就可以確定水容量，很大程度上節(jié)省了單片機(jī)的電子電路資源。將上述的方式進(jìn)行對比，推薦使用第二種方案。3.1.2水位勘測電路的詳細(xì)策劃以及改良1．直接進(jìn)行單片機(jī)電子電路檢測單片機(jī)中的定時器能夠記錄電壓的變化，并且將電壓的變化傳輸給單片機(jī)。捷徑就是，通過電子電路定期為RC電路供應(yīng)電源，然后通過電子電路確定電容量的變化。但是這個捷徑只是看上去方便，但是無法進(jìn)行實(shí)際操作。通過這個方式可以保持電子電壓的電壓不便，這與單片機(jī)內(nèi)部電路有關(guān)，單片機(jī)的內(nèi)部電路如圖3-6所示。圖3-5直接用I/O檢測電容電壓測量水位電路原理圖圖3-6P1口的位結(jié)構(gòu)根據(jù)上述圖可以得出，接口電壓包括高電平和低電平，如果接口通過高電平，將電容端與接口進(jìn)行連接，電池會在內(nèi)部上通過電阻維持放電的狀態(tài)，因此確定電容電壓一直是高電平。反之，接口與地面連接，結(jié)果正好相反，其通過持續(xù)給電容放電，保持低電平。2．通過斷開與接口的連接，確定確定電容電壓的電路只要斷開電容電壓與單片機(jī)確定電路的連接，如下圖所示。圖3-7水位測量電路3.2水溫勘測電路水溫勘測電路的策劃包含傳感器的挑選以及勘測電路的挑選。結(jié)合各種因素，如今有很多的太陽能熱水器通過NTC負(fù)溫度系數(shù)熱電阻確定溫度，給模式同樣如此。接下來就來詳細(xì)描述勘測電路。3.2.1確定最合適的方案進(jìn)行溫度測量的途徑很多，接下來在多種途徑中確定最合適的方案。熱電阻A/D轉(zhuǎn)換式水溫傳感器圖3-8熱電阻A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖A/D轉(zhuǎn)換式水溫傳感器的主要內(nèi)容是，通過熱敏電阻的阻值以及溫度的變化，將其轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓，其次轉(zhuǎn)變這個電壓信號變成0—5V的電壓信號，電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸送給單片機(jī)。這種方式非常接近實(shí)際情況，然而必須具備A/D轉(zhuǎn)換器，但是A/D轉(zhuǎn)換表較昂貴，容易增加自己投入，并且A/D轉(zhuǎn)換要有12個連接口，包含8個數(shù)據(jù)連接口以及兩個片選口和兩個控制口。2．RC充放電式熱電阻水溫傳感器確定電路RC充放電式熱電阻水溫傳感器確定電路的主要內(nèi)容和上述的傳感器勘測電路一樣，只需要將水位電阻變成熱電阻。雖然結(jié)果不準(zhǔn)確，但是價格非常低，因?yàn)槲覀冊谌粘Ｊ褂弥胁恍枰_定精準(zhǔn)的溫度，所以這個就可以滿足我們的要求。并且將其與進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換式溫度傳感器對比，有很大地發(fā)展空間：（1）只要2個臉接口就可以確定溫度，節(jié)省了材料，能夠減少資金的投入。（2）實(shí)際的操作過程也非常便利。3.2.2水溫勘測電路的策劃1．水溫確定電路

圖3-9水溫測量電路原理圖即時確定太陽能熱水器中水的狀態(tài)，確定熱水器內(nèi)水的容量以及溫度。因?yàn)闊崴鳠o需精準(zhǔn)的溫度參數(shù)，所以該模式將負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻當(dāng)成測溫組件，根據(jù)NTC熱敏電阻阻值隨溫度浮動的特點(diǎn)確定水溫。3.3對整體的水位、水溫勘測電路進(jìn)行策劃根據(jù)上述內(nèi)容可以知道，水的溫度以及容量的確定過程都是相同的，即借助接口放電，然后定時暫停確定電容的變化。通過接口放電或充電的功能，將電路分成兩個部分。LM393和LM358全部是雙運(yùn)放、8腳DIP封裝，能夠同時進(jìn)行水容量的確定以及水溫的確定。下面圖3-10是水容量以及水溫的確定電路圖。圖3-10水位和水溫測量電路實(shí)際電路圖通過接口同時進(jìn)行水容量以及水溫度的放電過程，將進(jìn)入接口當(dāng)成水容量確定電路的中點(diǎn)電路，便于確定水的溫度第四章其他硬件電路策劃上水、電加熱、報警電路都是大功率驅(qū)動電路，要通過開關(guān)監(jiān)控外部電源的狀態(tài)。水位參數(shù)讀取是便利的三極管驅(qū)動電路。電源電路微單片機(jī)的主電路及部分驅(qū)動開關(guān)供應(yīng)電源。本章對這些進(jìn)行簡單的分析。4.1上水電磁閥、電加熱、報警等驅(qū)動電路上水電磁閥、電加熱開關(guān)、水位呈現(xiàn)、報警開關(guān)等驅(qū)動電路全部通過9013三極管實(shí)行放大驅(qū)動，如圖4-1所示。圖4-1主要驅(qū)動電路電路圖4.1.1上水控制電路由單片機(jī)P1.1口的輸出來決定上水電磁閥的開關(guān)。單片機(jī)P1.1口借助一個2.2K的電阻連接9013三極管的基極，9013的集電極借助一個單刀繼電器連接正12V電源，9013射極接地。只要P1.1傳輸?shù)碗娖?，三極管就會對電流進(jìn)行攔截，基本上午電流經(jīng)過三極管的基極到射極、集電極到射極，也就是,因此這個時候基本沒有電流通過繼電器，繼電器的狀態(tài)為開。如果P1.1口輸出高電平，與三極管9013進(jìn)行連接，出現(xiàn)比較大的飽和電流經(jīng)過繼電器，使其吸合、關(guān)閉，進(jìn)而打開電磁閥。圖4-2上水控制電路4.1.2電加熱監(jiān)控電路電加熱的繼電器借助雙開關(guān)繼電器，一個開關(guān)監(jiān)控電加熱器的火線，另一個監(jiān)控零線。如果P1.0傳輸?shù)碗?，無法與三極管進(jìn)行連接，那么沒有電流經(jīng)過繼電器，開關(guān)被打開，電加熱器不懂。如果P1.0傳輸高電平，與三極管進(jìn)行連接，有比較大的電流經(jīng)過繼電器，開關(guān)狀態(tài)為官，電加熱器進(jìn)行工作。圖4-3加熱控制電路4.1.3提醒監(jiān)控電路提醒傳輸三極管的集電極連接蜂鳴器，蜂鳴器的另一端連接正5伏電源。具備P1.2口監(jiān)控提醒電路，如水位超過標(biāo)準(zhǔn)，P1.口傳輸高電平進(jìn)行提醒，不提醒的時候?qū)1.2口置低電平。圖4-4報警控制電路4.1.4水位顯示電路水位顯示電路經(jīng)過P2.0-P2.4口進(jìn)行掌控，只要P2.4口傳輸高低電平即時監(jiān)控水位，P2.0-P2.3口傳輸高低電平監(jiān)控二極管的電燈情況來進(jìn)行水位參數(shù)確定。4.2電源電路使用太陽能的小非常，最希望的還是使用220V的工頻交流電源，然而太陽能熱水器進(jìn)行模式監(jiān)控要具備平穩(wěn)的+5V和+12V電源，因此需要為監(jiān)控體系策劃直流電源電路。因?yàn)楸静邉澩╱o+5V和+12V兩種供電方式，其中+5V是主體。變壓器依次使用220/8和220/15的變壓器，平穩(wěn)電壓電路依次使用集成穩(wěn)壓器件7805和7812實(shí)行電壓穩(wěn)定。圖4-2為模式+5V直流電源的整體框架圖，+12V電源與它類似。圖4-2系統(tǒng)直流電源總圖第五章水位傳感器電路的硬件調(diào)整水位以及水溫勘測是太陽能熱水器監(jiān)控模式的主體，也是本課題最重要的研究內(nèi)容，所以對水位和水溫的硬件部分進(jìn)行了調(diào)試。5.1測試P1.3口和電容兩端的波形前面已經(jīng)講過本文采用的是RC充放電式水位傳感器，所以對電容的電容充放電過程的測試是十分必要的。以下是在不同水位時，以單片機(jī)的P1.3口作為充電I/O口，以0.22uF電容和水位傳感器電阻為充電回路時測得的P1.3口電壓和電容電壓的波形。圖5-1一水位時充放電波形圖5-2二水位時充電波形圖5-3三水位時充電波形圖5-4四水位時充電波形從以上四幅圖的波形走勢可以看出，電容充放電過程成相當(dāng)理想的指數(shù)曲線，并且波形隨水位的增加，水位電阻的減小而趨陡。這就說明電容的充電時間隨著水位的增加發(fā)生了明顯的變化，利用單片機(jī)us級的測量，完全可以測量這幾百us的變化。5.2測試電容電壓變化引起的中斷信號前面硬件電路部分已經(jīng)說明系統(tǒng)利用比較器，將電容電壓信號轉(zhuǎn)化為矩形波信號，從而為單片機(jī)中斷口提供中斷信號。比較器產(chǎn)生的中斷信號的好壞將直接影響對水位的測量，因此對中斷信號進(jìn)行測量是對水位測量的重要的組成部分。下面是記錄的波形。其中圖5-5標(biāo)出了信號名稱，其余同。圖5-5一水位時中斷電容電壓與參考電壓比較得到的中斷信號圖5-6一水位時中斷電容電壓與參考電壓比較得到的中斷信號圖5-7三水位時中斷電容電壓與參考電壓比較得到的中斷信號圖5-8四水位時中斷電容電壓與參考電壓比較得到的中斷信號從5-5~5-8的波形圖可以看出，用電容的電壓和參考電壓經(jīng)比較器比較后產(chǎn)生了很好的下降延中斷信號，這正是所要求的。從前三幅圖可以明顯看出從電容開始充電到產(chǎn)生中斷信號的時間變化，但第三幅和第四幅的變化比較小，下面用顯示電路將單片機(jī)計時器寄存器中的值顯示出來看能否區(qū)分這種便變化。5.3顯示計數(shù)器寄存器中的值和實(shí)測水位編程實(shí)現(xiàn)中斷計電容充電時間的記錄結(jié)果如表5-1所示。由表可見，水位間的時間變化逐漸減小，這是與電阻的變化對應(yīng)的，水位間時間的區(qū)分還是很明顯的。實(shí)測時間與理論時間的差別及同水位時間波動是由水的電阻的不穩(wěn)定性，以及電容的不穩(wěn)定性造成的。第六章系統(tǒng)軟件設(shè)計模式監(jiān)控程序流程圖,如圖6－1所示：圖6－1系統(tǒng)控制程序流程圖主要程序如圖6－2所示：圖6－2編制程序圖主體程序第一部實(shí)現(xiàn)對并行口、串行口和中斷源的起源設(shè)定的原始參數(shù)，開中斷，能夠進(jìn)行水溫、水位和時間的確定，第二步即時跟蹤水位和水溫，還即時追蹤鍵盤電路和時鐘電路的進(jìn)度。如果水位最低，要想防止水燒完，單片機(jī)就會打開電磁閥上水，一直到標(biāo)準(zhǔn)的水位，加入用戶沒有確定好水位值，則模式將使水添加到到最高水位。假如水位不在最低水位時，那么將勘測的實(shí)際水溫和設(shè)定值進(jìn)行對比，在水位沒有達(dá)到最高水位錢假如高過初始值那么模式會打開上水閥智能上水;假如低于初始值那么加熱電路就會有電流經(jīng)過實(shí)行幫助性加熱;水溫達(dá)到初始值的時候，模式會打開蜂鳴器提醒用戶。在系統(tǒng)打開時，液晶呈現(xiàn)器會即時跟蹤水溫、水位和時間。假如打開鍵盤上的開/關(guān)鍵，關(guān)閉模式，液晶顯示屏和蜂鳴器關(guān)閉，這個時候單片機(jī)只需要確定鍵盤的開/關(guān)鍵和時鐘的實(shí)際情況，就可以了;時鐘芯片DS12887會持續(xù)進(jìn)行工作，確保模式可以正常進(jìn)行工作。在這種情況下用戶不使用熱水器時能夠自動斷電，在需要時自動加熱，僅需要設(shè)置好定時加熱的時間就可以了，其次結(jié)束過程，到了設(shè)置好的時間模式會啟動來確定水箱的溫度，接著使其到達(dá)用戶的初始值。有必要時在啟動，這個時候模式會持續(xù)進(jìn)行水箱的即時跟蹤，再將進(jìn)度輸送給液晶顯示器中，方便用戶查看。

結(jié)論本課題從89C52單片機(jī)為起點(diǎn)，結(jié)合其他相關(guān)電路對太陽能熱水器進(jìn)行自動化的跟蹤，隨時確定太陽能內(nèi)的水的容量以及溫度，并公開化。當(dāng)水容量低于標(biāo)準(zhǔn)值時智能充滿；當(dāng)水容量超過標(biāo)準(zhǔn)值時警報，能夠進(jìn)行人為上水以及標(biāo)準(zhǔn)值的確定；當(dāng)水的溫度太低能夠進(jìn)行升溫。1．實(shí)現(xiàn)了太陽能熱水器水位、水溫的勘測和呈現(xiàn)電路的策劃，同時調(diào)整硬件，結(jié)論比較好，確定精確的水容量，更利于判斷能否順利進(jìn)行。2．經(jīng)過對水位、水溫的即時跟蹤，達(dá)到了智能上水、水溢提醒、自動加熱等作用。參考文獻(xiàn)[1]胡潤青.蓬勃發(fā)展的太陽能熱水器產(chǎn)業(yè).可再生能源.[2]袁小平，陳躍.一種智能型太陽能熱水器控制器的研制.江蘇煤炭.[3]范延濱，王正彥.太陽能熱水器控制器中測量模型.電子測量技術(shù)，2004，3.[4]唐德禮，鮑連