太陽(yáng)能熱水器智能控制器硬件研發(fā)設(shè)計(jì)

1、太陽(yáng)能熱水器的智能控制器的硬件設(shè)計(jì)前言一直以來(lái)，我國(guó)在利用非可再生能源的同時(shí)，也在努力尋找合適的可再生能源，用來(lái)替代或減少對(duì)不可再生能源的使用，為以后的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造好的條件。在可再生能源中太陽(yáng)能是利用最早、最廣泛的一種，它自身具有清潔、環(huán)保、安全、無(wú)污染、取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，怎樣才能充分、高效的利用太陽(yáng)能呢？就目前來(lái)看，是利用太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，給水加熱，滿足人們的日常用水需求，如：洗澡、洗菜、洗衣服，還有平時(shí)的洗梳，拖地洗車(chē)等。為了進(jìn)一步推進(jìn)太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用，為國(guó)家節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，選擇了該課題。我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器行業(yè)，發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)有十幾個(gè)年頭了，已由幼年成長(zhǎng)到了青年，

2、正是飛速成長(zhǎng)的時(shí)期，現(xiàn)在每年大約有20吟30%勺新用戶使用太陽(yáng)能熱水器，尤其在南方，太陽(yáng)能熱水器的普及率基本達(dá)到了40%在北方消費(fèi)者也正在接受太陽(yáng)能產(chǎn)品，目前普及率也基本達(dá)到了15%而在國(guó)外，該行業(yè)發(fā)展緩慢，現(xiàn)在國(guó)外的一些國(guó)家給予了該行業(yè)足夠得重視，使它較以前步伐有所加快，總體來(lái)說(shuō)普及率仍然很低。目前我國(guó)多數(shù)太陽(yáng)能熱水器功能單一，操作不方便，控制起來(lái)不能達(dá)到理想效果，只有溫度、水位的顯示功能，而對(duì)其控制的智能化水平不高。為了較好的處理這一問(wèn)題，現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能熱水器的智能控制器進(jìn)行如下設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。本文的CPU為89C51單片機(jī)，用它來(lái)做為檢測(cè)控制的核心，并采用美國(guó)達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘

3、芯片，不僅實(shí)現(xiàn)了水位、水溫、時(shí)間三種參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示功能，而且還通過(guò)其他的一些芯片，輔助與相關(guān)的軟件程序?qū)崿F(xiàn)了水溫、水位、時(shí)間的設(shè)定。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分別用水溫、水位傳感器采集連續(xù)變化的水溫、水位模擬量信號(hào)，用ADC0809ffi行A/D轉(zhuǎn)換，形成數(shù)字信號(hào)，送到CPU89C51中進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)水溫、水位的顯示。對(duì)于時(shí)間的顯示，采用美國(guó)達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，利用它自身斷電不易丟失數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的時(shí)鐘功能的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該智能控制器與同類產(chǎn)品相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，很多同類的控制器只有進(jìn)行簡(jiǎn)單的水溫、水位等的顯示功能，不能智能控制；即使部分產(chǎn)品具有控制功能，也只是單一功能的設(shè)定，尤其

4、是具有水溫智能控制功能的產(chǎn)品更少。而本文設(shè)計(jì)的智能控制器不僅有水溫、水位、時(shí)間的顯示和設(shè)定功能，而且對(duì)于水溫的設(shè)定還可以綜合考慮外界環(huán)境因素，進(jìn)行智能化的控制，它是采用了模糊控制技術(shù)7,利用它可以用電輔助加熱系統(tǒng)使儲(chǔ)水箱內(nèi)的水溫在預(yù)定時(shí)間達(dá)到定的溫度，從而達(dá)到一天24小時(shí)提供熱水，使你一年四季天天都有熱水用。從可行性方面分析，現(xiàn)在市場(chǎng)上的太陽(yáng)能熱水器的智能控制器，基本具備了所有的功能，但具體到一款產(chǎn)品上，往往是功能單一，有的只有時(shí)間、水溫的顯示，有的只能顯示水溫、水位，而控制這方面有的只能設(shè)定時(shí)間，有的只能設(shè)定水位，本課題研究的智能控制器是對(duì)以上產(chǎn)品各功能的集成，有由于當(dāng)前市場(chǎng)上眾多的功能模塊

5、，該實(shí)驗(yàn)方案的可行性很強(qiáng)，完全有把握完成該實(shí)驗(yàn)。一太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1-110。在真空管太陽(yáng)能熱水器的保溫儲(chǔ)水箱內(nèi)增加一個(gè)與電熱水器類似的電熱元件，并固定在絕緣底座上，引出交流電源線入戶，有輔助控制系統(tǒng)的繼電器控制通斷電。它安裝在水箱的一側(cè)，是一個(gè)熱輔系統(tǒng)（如圖1-2）,它的作用是在連續(xù)陰雨或者寒冷季節(jié)時(shí)，給水箱內(nèi)膽的水加熱，使其達(dá)到用戶的使用要求。水位、溫度探測(cè)器從保溫儲(chǔ)水箱的另一側(cè)放入水箱的內(nèi)膽，通過(guò)電纜線接入用戶的智能控制器。電磁閥是系統(tǒng)上水的直接控制器件，它接受智能控制器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水，水滿自止的功能。在上、下水管外加伴熱帶和保溫材料，防止寒冷

6、季節(jié)，管道的凍堵，影響用戶的使用。圖1-1太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖圖1-2太陽(yáng)能熱水器熱輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二智能控制器的硬件部分太陽(yáng)能熱水器的智能控制器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主要有硬件和軟件部分組成，本文主要針對(duì)控制器設(shè)計(jì)的硬件部分9。2.1硬件結(jié)構(gòu)圖硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。該系統(tǒng)主要包括89C51單片機(jī)系統(tǒng)3,DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、儲(chǔ)水箱水位溫度檢測(cè)接口、控制鍵及串行顯示、硬件看門(mén)狗和復(fù)位接口電路及繼電器輸出接口電路等1o圖2-1太陽(yáng)能熱水器智能控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2控制器的總體工作過(guò)程介紹給太陽(yáng)能熱水器加裝自動(dòng)控制功能，是通過(guò)儲(chǔ)水箱水位、水溫檢測(cè)部分獲得水位、水溫信息，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器送入89

7、C51單片機(jī)，處理后發(fā)送給顯示器，實(shí)現(xiàn)了水溫、水位的顯示，在通過(guò)相關(guān)軟件完成對(duì)水溫、水位的設(shè)定4;采用DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)間，經(jīng)CPU89C51處理后送顯示器，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的顯示，同時(shí)發(fā)送信號(hào)給繼電器、電磁閥，分別與設(shè)定的溫度、設(shè)定的水位進(jìn)行比較，決定繼電器、電磁閥是否工作。本系統(tǒng)還采用了一系列抗干擾技術(shù)使其工作更可靠。下面介紹一下89C51單片機(jī)的各引腳及其功能5:在89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來(lái)運(yùn)算、控制，有四個(gè)并1行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM用來(lái)存放程序，有RAM用來(lái)存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)

8、內(nèi)部的時(shí)鐘電路.對(duì)并行I/O口的讀寫(xiě)只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng)I/O口的鎖存器就可以了。在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單是用來(lái)控制這些器件的，被稱之為特殊功能寄存器（SFR）o符號(hào)地址功能介紹備注：BF0HB寄存器；ACCE0H累加器；PSWD0H程序狀態(tài)字；IPB8H中斷優(yōu)先順序控制寄存器；P3B0HP3口鎖存器；IEA8H中斷允許控制寄存器；P2A0HP2口鎖存器；SBUF99H串行口鎖存器；SCON98H串行口控制寄存器；P190HP1口鎖存器1;TH18DH計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高8位）；TH08CH計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低8位）；TL18BH計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高8位）；TL08AH計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低

9、8位）；TMOD89A計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器；TCON88H計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器；DPH83H數(shù)據(jù)地址指標(biāo)（高8位）；DPL82H數(shù)據(jù)地址指標(biāo)（低8位）；SP81H堆棧指標(biāo)；P080HP0口鎖存器；PCON87H電源控制寄存器；下面，我們介紹一下幾個(gè)常用的SFRACC累加器，通常用A表示；B:一個(gè)寄存器；PSW程序狀態(tài)字D7D6D5D4D3D2D1D0;CYACF0RS1RS0OVP。下面我們逐一介紹各位的用途CY進(jìn)位標(biāo)志.89C51中的運(yùn)算器是一種8位的運(yùn)算器；AC:半進(jìn)位標(biāo)志；F0:用戶標(biāo)志位；RS1、RSQ工作寄存器組選擇位；0V:溢出標(biāo)志位；P:奇偶校驗(yàn)位；DPTR（DPHD

10、PD：數(shù)據(jù)指標(biāo)，可以用它來(lái)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)記憶體中的任一單，也可以作為通用寄存器來(lái)用；PaP1、P2、P3:四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器；SR堆棧指針；2.3各功能模塊及實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行介紹控制器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能模塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能模塊主要是完成24小時(shí)定時(shí)和實(shí)時(shí)顯示功能。本系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，選用美國(guó)達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，在硬件設(shè)計(jì)上，該芯片能為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)間，而且在軟件上也能定時(shí)的讀出當(dāng)前的時(shí)間，并與設(shè)定時(shí)間相比較以決定系統(tǒng)的工作情況，完全滿足需求。該芯片的主要特點(diǎn)是，斷電情況下運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)，計(jì)秒、分、時(shí)、日、月、年，并具有閏年補(bǔ)償功能，可用二進(jìn)制數(shù)碼或BCD表示時(shí)

11、間、日歷和報(bào)警，所以該芯片被廣泛的勇于計(jì)算機(jī)、電力儀表、工控機(jī)中，現(xiàn)就該芯片在這款智能控制器中的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹。DS12887與89C51的接口電路圖如圖2-2所示。模式選擇腳MOT地，選擇INTEL時(shí)序。DS12887的高位地址用89C51的P2.4選擇，DS12887的中斷輸出端接上電阻同89C51中斷線相連，為單片機(jī)提供中斷信號(hào)，SQW湍口編程為方波輸出，其輸出的頻率為2Hz,為了得到1Hz的秒輸出，用74LS74進(jìn)行二分頻，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)發(fā)光二級(jí)管做為數(shù)碼管顯示器的秒閃爍顯示。圖2-2單片機(jī)89C51與DS12887的接口圖2.3.2水箱的水溫檢測(cè)接口該系統(tǒng)中水溫檢測(cè)是利用熱敏電阻搭成電橋

12、6,先經(jīng)過(guò)集成運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，再送入A/D轉(zhuǎn)換器把該模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入CPU89C51行處理，從而完成溫度的檢測(cè)。所用熱敏電阻為標(biāo)稱電阻為10K的負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。對(duì)于電橋的差壓信號(hào)放大采用了性能穩(wěn)定的集成運(yùn)算放大器CF741。對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器件，本系統(tǒng)采用了TLC0831芯片，該芯片是新型的串行A/D轉(zhuǎn)換器，只有一個(gè)輸入通道，采用了8位逐次逼近的方式，其REF輸入等于最大模擬信號(hào)輸入值，可以得到滿比例尺轉(zhuǎn)換，獲得最高的轉(zhuǎn)換分辨率。89C51通過(guò)RXD和TXD采用串行通信方式0,向串入并出74LS164發(fā)送顯示代碼，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間和溫度的顯示功能。本設(shè)計(jì)可選選用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電

13、阻來(lái)測(cè)水溫12,熱敏電阻與普通電阻不同，它具有負(fù)的溫度特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻值減小，為了感知溫度。熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，它的技術(shù)特性如表2-1o表21熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻技術(shù)特性型號(hào)標(biāo)稱電阻（）材料常數(shù)（）溫度系數(shù)（）使用溫度范圍MF5115K+5%3300+5%13.7-55C+300C520K36004.012080K39004.380100K43004.7它能滿足本設(shè)計(jì)的測(cè)量靈敏度要求和2咽勺測(cè)量精度要求，性價(jià)比較高。水溫測(cè)量原理圖如圖2-3所示圖2-3水溫測(cè)量原理圖與水位傳感器一樣，在設(shè)定好合適的參數(shù)（R1、R2、Rs、。后，對(duì)應(yīng)每個(gè)熱敏電阻阻值，環(huán)形振蕩器便能產(chǎn)生一個(gè)特定周期的

14、矩形波。(21)T可通過(guò)單片機(jī)的T0外部計(jì)數(shù)和T1內(nèi)部定時(shí)的方式確定。(2-2)然后通過(guò)下列公式求溫度：(2-3)其中被測(cè)溫度與熱敏電阻特性有關(guān)的參數(shù)與熱敏電阻特性有關(guān)的系數(shù)熱敏電阻阻值以上計(jì)算均可由軟件編程實(shí)現(xiàn)，把計(jì)算出的溫度轉(zhuǎn)化成BCD碼，然后再存放于顯示緩沖區(qū)中，執(zhí)行相應(yīng)的功能程序。CF741特性CF741是單片高性能內(nèi)補(bǔ)償運(yùn)算放大器13。具有較寬的共模電壓范圍，在使用中不會(huì)出現(xiàn)閂鎖現(xiàn)象。可用作積分器、求和放大器及普通反饋放大器。不需外部頻率補(bǔ)償；具有短路保護(hù)；失調(diào)電壓調(diào)到零的能力；較寬的共模和差模電壓范圍；功耗低；無(wú)阻塞現(xiàn)象。該器件有兩種工作溫度范圍如下：CF741M-55C125C1

15、. CF741C0C70C引腳功能說(shuō)明IN+同向輸入；IN-反向輸入；OAI、OA2調(diào)零；OUT輸出；V+正電源；V-負(fù)電源。極限參數(shù)電源電壓CF741M+22VCF741C+18V差模輸入電壓30V共模輸入電壓土15V工作溫度范圍CF741M-55C125CCF741C0C70C貯存溫度范圍-65C150C2.3.3儲(chǔ)水箱水位的檢測(cè)接口本系統(tǒng)中水位檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)，是在水箱中用四個(gè)探針取4段水位8，來(lái)檢測(cè)水的位置。工作原理是利用水的導(dǎo)電作用，當(dāng)某一探針接觸水時(shí)，會(huì)使某“非”門(mén)輸入為低電平，輸出變?yōu)楦唠娖剑古c之相對(duì)應(yīng)的LED被點(diǎn)亮，例如：探針從低到高位置依次為1、2、3、4,分別對(duì)應(yīng)LED木LED

16、2LED3LED4,當(dāng)水位到達(dá)探頭1時(shí)，其輸入低電平，輸出高電平，LED1被點(diǎn)亮，顯示水位為一格，當(dāng)達(dá)到探頭2時(shí)，LED2被點(diǎn)亮，顯示水位為二格，依次類推，可顯示整個(gè)水箱的儲(chǔ)水位置。接下來(lái)，將水位信息傳給CPU89C51,采用的是20引腳的三態(tài)八緩沖器74LS244,當(dāng)水位讀入CPU后，則完成了對(duì)水位的檢測(cè)和顯示。2.3.4控制鍵及串行顯示部分該智能控制器的顯示部分主要用于顯示設(shè)定溫度、時(shí)間和水位，以及漏電保護(hù)位。單片機(jī)采用了8位動(dòng)態(tài)顯示電路，8個(gè)LED數(shù)碼管采用共陰極連接，本系統(tǒng)采用82C55的PA口輸出顯示字符的斷碼，PB口選擇要顯示的位碼。并用兩個(gè)74LS164來(lái)實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED數(shù)碼管的段

17、驅(qū)動(dòng)和位驅(qū)動(dòng)。對(duì)于鍵盤(pán)輸入部分，則選用了82C55的PC口來(lái)連接4按鍵，分別控制溫度和時(shí)間的增減，這4按鍵分別用于選擇設(shè)定參考數(shù)類型的“預(yù)置增”、“預(yù)置減”鍵，每按一次預(yù)置鍵則相應(yīng)的變化一個(gè)單位。單片機(jī)是通過(guò)82C55的PC口讀取按鍵狀態(tài)的，采用軟件延時(shí)去除抖動(dòng)，獲得準(zhǔn)確的鍵值；每一個(gè)鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。2.3.5看門(mén)狗及復(fù)位接口電路部分控制器的看門(mén)狗電路采用了監(jiān)控集成電路MAX705乍為基本元件組成，用P1.7作為它的定時(shí)脈沖發(fā)生端，當(dāng)P1.7口線超過(guò)1.6S不對(duì)MAX705發(fā)生脈沖，此時(shí)系統(tǒng)將自己復(fù)位。下面對(duì)MAX70磴塊進(jìn)行一下介紹。MAX705的特性MAX705是一

18、組CMOS5控電路，能夠監(jiān)控電源電壓、電池故障和微處理器（MPU或gP）或微控制器（MCU或卬C）的工作狀態(tài)。將常用的多項(xiàng)功能集成到一片8腳封裝的小芯片內(nèi)，與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復(fù)雜性和元器件的數(shù)量，顯著提高了系統(tǒng)可靠性和精確度，是MAXIM公司的價(jià)格低廉的微處理器監(jiān)控芯片。MAX705有SO-8、DIP-8、卬MAX三種封裝形式，其引腳具體功能如下：MR:手動(dòng)復(fù)位輸入，輸入低于0.8V時(shí)即產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。CCV:+5V電源輸入GND地PFI:電源故障電壓監(jiān)控輸入，低于1.25V時(shí)，PFO輸出低電平PFO:電源故障輸出。WDI:監(jiān)視跟蹤定時(shí)器輸入。若WD

19、I保持高電平或低電平1.6s,WD僦輸出低電平。有三種情況可使內(nèi)部監(jiān)視跟蹤定時(shí)器清零：發(fā)生復(fù)位、WDI處于三態(tài)及WDI檢測(cè)到一個(gè)上升沿或下降沿。RESET:復(fù)位輸出。WDO監(jiān)視跟蹤定時(shí)器輸出。當(dāng)內(nèi)部監(jiān)視跟蹤定時(shí)器完成1.6s計(jì)數(shù)后，WDO輸出低電位直到定時(shí)器被清零。CCV低于復(fù)位門(mén)限電壓時(shí)，WDO也保持低電平直到CCV上升到復(fù)位門(mén)限電壓以上。MAX705具有的功能系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為200ms，低電平有效；看門(mén)狗（Watchdog）電路輸出，如果在1.6s內(nèi)沒(méi)有觸發(fā)該電路，則輸出一個(gè)低電平信號(hào)；1.25V門(mén)限值檢測(cè)器，可用于電源故障或其他外電源

20、的監(jiān)控；手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效。MAX705的應(yīng)用MAX705的功能是：上電復(fù)位；程序監(jiān)視。89C51正常工作時(shí)，不斷從P1.6輸出脈沖信號(hào)至MAX705的WDI腳，當(dāng)單片機(jī)程序“跑飛”后，P1.6不再輸出脈沖信號(hào)，MAX705的WDI腳在1.6s內(nèi)收不到脈沖信號(hào)，將產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。MAX705的復(fù)位脈沖輸出有正脈沖和負(fù)脈沖兩種方式，這里復(fù)位脈沖為負(fù)脈沖時(shí)，需要外接反相器74LS04后再連接到單片機(jī)的復(fù)位端。這時(shí)，MAX705的RESET卻變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)單片機(jī)高優(yōu)先級(jí)外部中斷0,中斷程序?qū)⑶宄袛嗉せ顦?biāo)志，并迫使程序復(fù)位到入口處，使單片機(jī)復(fù)位。使用看門(mén)狗可增加抗干擾能力。單片機(jī)即使受到干擾出

21、現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，通過(guò)MAX705也可使其恢復(fù)工作。WDI為看門(mén)狗輸入端，該端的作用是啟動(dòng)Watchdog定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。在RESE植效或WDI輸入為高阻態(tài)，則Watchdog定時(shí)器被清零且不計(jì)數(shù)。當(dāng)復(fù)位信號(hào)RESETS為高電平，且WDI發(fā)生電平變化（即發(fā)生上升或下降沿變化），定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。若WDI懸空，則Watchdog不起作用。當(dāng)Watchdog一旦被驅(qū)動(dòng)之后，若在1.6s內(nèi)不再重新觸發(fā)WDI,或WDI也不呈高阻態(tài)，也不發(fā)生復(fù)位信號(hào)時(shí)，則會(huì)使定時(shí)器發(fā)生計(jì)數(shù)溢出，WD變?yōu)榈碗娖健Ｍǔatchdog可使CPU擺脫死循環(huán)的困境，因?yàn)橄萑胨姥h(huán)后不可能再發(fā)WDI的觸發(fā)脈沖了，最多經(jīng)過(guò)1.6s后，發(fā)出

22、WDCM號(hào)。在本系統(tǒng)中，將WD6口MR相連，則通過(guò)Watchdog可以產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖。該脈沖可使WDO灰復(fù)成高電平，Watchdog定時(shí)器被清零。在正常情況下，P1.6引腳不超過(guò)1.6s就向WDI端發(fā)出“喂狗”信號(hào)，程序陷入死循環(huán)后，“喂狗”信號(hào)無(wú)法發(fā)出，死循環(huán)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1.6s時(shí)，MAX705的看門(mén)狗輸出WD第變低并觸發(fā)MR復(fù)位信號(hào)從RESET端輸出。當(dāng)WDg低電平的條件是在CCV高于復(fù)位門(mén)限的情況下，采取手動(dòng)復(fù)位，MR有一低脈沖，發(fā)出復(fù)位信號(hào)，在復(fù)位信號(hào)的前沿，WD變?yōu)楦唠娖?，但Watchdog被清零，且不計(jì)數(shù)；若WDI電平發(fā)生變化，Watchdog被清零，且開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)WD廢為高電

23、平。若使WDI懸空，Watchdog失效，WDCM用作低壓標(biāo)志輸出。當(dāng)CCV降至復(fù)位門(mén)限以下時(shí)，WD0M氐電平，表示電壓已降低。使用MAX705后，系統(tǒng)擁有硬件定時(shí)復(fù)位功能，相對(duì)于軟件定時(shí)復(fù)位抗干擾能力更強(qiáng)；可以不需任何外圍器件自動(dòng)進(jìn)行可靠的上電復(fù)位，并且對(duì)軟件運(yùn)行狀況和外界電源狀況進(jìn)行監(jiān)視；實(shí)現(xiàn)程序失控后按自己設(shè)想的程序恢復(fù)執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的安全性和數(shù)據(jù)可靠性。2.3.6繼電器輸出接口電路部分現(xiàn)對(duì)繼電器輸出接口部分的工作過(guò)程做一介紹：繼電器是通過(guò)CPU89C51的P1.6口線來(lái)控制的，當(dāng)CPU向P1.6口線發(fā)清零信號(hào)時(shí)，P1.6經(jīng)反相器后變高電平；進(jìn)入與門(mén)，此時(shí)與門(mén)的

24、另一輸入端接的是水位檢測(cè)的最低位和次低位，非門(mén)的輸出端接或門(mén)的輸出端，從而把水位檢測(cè)信號(hào)引到這，來(lái)控制硬件實(shí)現(xiàn)輔助加熱11,防干燒；當(dāng)與門(mén)的另一輸入端為高時(shí)，則與門(mén)輸出高電平，經(jīng)反相器后輸出為低，光耦發(fā)光管發(fā)光，繼電器動(dòng)作，開(kāi)始輔助加熱。本系統(tǒng)繼電器的輸出部分采用了繼電器J1的常開(kāi)觸電作為接通電輔助加熱器的開(kāi)關(guān)。2.3.7電磁閥部分電磁閥的主要作用就是接收CPU89C51發(fā)送的信號(hào)，控制是否上水，當(dāng)89C51單片機(jī)獲得實(shí)時(shí)水位后，會(huì)通過(guò)軟件與設(shè)定值相比較，然后由89C51單片機(jī)發(fā)出指令，電磁閥執(zhí)行相應(yīng)的指令；當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，同樣由CPU發(fā)出指令停止上水。電磁閥是靠線圈充放電引起閥門(mén)的關(guān)閉和

25、開(kāi)啟。有永久磁鐵參與的，是靠抵消磁性來(lái)實(shí)現(xiàn)；沒(méi)有永久磁鐵的，靠線圈產(chǎn)生的磁性發(fā)生作用。產(chǎn)生磁性的強(qiáng)弱與閥門(mén)的功率有關(guān)系，控制線圈的電流即可。通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm現(xiàn)以先導(dǎo)式電磁閥為例進(jìn)行介紹：原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周?chē)纬缮系拖赂叩膲翰?，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周?chē)纬上碌蜕细叩膲翰?，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門(mén)。三 智能

26、控制器的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件部分主要由主程序、鍵盤(pán)子程序、顯示程序等組成；它們的主要功能是完成對(duì)硬件的控制，時(shí)間、水位和溫度的顯示以及對(duì)采樣信號(hào)、鍵盤(pán)指令的處理。通過(guò)軟件將溫度、時(shí)間和水位每次的設(shè)定值存入DS12887的非易失性RAM,下次開(kāi)機(jī)時(shí)，進(jìn)行讀取。這樣，系統(tǒng)在不進(jìn)行設(shè)定時(shí)，就認(rèn)為設(shè)定值與前一次設(shè)定值一樣，為用戶解決了每次開(kāi)機(jī)總要重新設(shè)定的問(wèn)題；若系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中停電，再次來(lái)電后不用重新設(shè)定，就能按原設(shè)定值對(duì)溫度、水位等進(jìn)行控制，增強(qiáng)了微控制器適應(yīng)外部變化的能力。主程序流程圖3-1。圖3-1主流程圖電路抗干擾技術(shù)本系統(tǒng)主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制器，易受到外界環(huán)境的干擾，因此應(yīng)用以下方法來(lái)減少干擾

27、，分為兩部分：硬件抗干擾技術(shù)2和軟件抗干擾部分。4.1硬件抗干擾設(shè)計(jì)包括在設(shè)計(jì)印刷板時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：4.1.1地線以降低導(dǎo)線電阻，地線寬度應(yīng)在25mmU:;4.1.2線構(gòu)成閉環(huán)路，降低線路阻抗，從而減少干擾；4.1.3在電源線與地線之間、集成芯片的電源線與地線之間并接去耦電容，安裝電容時(shí)，務(wù)必盡量接近電容的引線；4.1.4電源線除了盡量加粗外，還應(yīng)使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)信息傳遞方向一致；4.1.5用穩(wěn)壓模塊來(lái)保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過(guò)壓和欠壓；4.1.6采用低通濾波器，用它來(lái)濾去高次諧波以改善電源的波形，采用小電感大電容構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)；4.1.7意要使數(shù)字地和模擬地分開(kāi)，分別與

28、電源端地線相連。4.2.1 4.2軟件抗干擾設(shè)計(jì)采用硬件“看門(mén)狗”電路與軟件“看門(mén)狗”技術(shù)相結(jié)合，當(dāng)系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”時(shí)，可強(qiáng)迫程序返回到單片機(jī)復(fù)位入口，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正規(guī)；未使用的中斷區(qū)、RAMK、用戶程序各模塊之間空余的單元安排了軟件陷阱，及時(shí)捕捉亂飛的程序，并將其引入復(fù)位入口地址；重要的指令采取指令冗余，對(duì)重要的數(shù)據(jù)采取數(shù)據(jù)冗余。結(jié)論本文對(duì)太陽(yáng)能熱水器的智能控制器硬件設(shè)計(jì)作了介紹，該控制器與其他同類產(chǎn)品相比，具有控制精度高、性價(jià)比高、可靠性好、易于控制、操作簡(jiǎn)單、成本較低、節(jié)省能源的特點(diǎn)。另外，太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品本身就具有節(jié)能、環(huán)保、安全、無(wú)污染、清潔等優(yōu)點(diǎn)，并且取之不盡用之不竭，國(guó)家現(xiàn)在大力提倡節(jié)能創(chuàng)效，太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品必將有良好的市場(chǎng)，隨著太陽(yáng)能熱水器的普及，其智能控制器也將得到廣闊的市場(chǎng)，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文所設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能智能控制器雖說(shuō)在功能、抗干擾方面作了大量改進(jìn)，但也存在一些缺陷，比如在具體使用上其壽命不夠長(zhǎng)，由于外界環(huán)境的影響加上人們使用的不規(guī)范都加快了產(chǎn)品的老化，使其壽命大為減少，其性價(jià)比很低，人們往往用整個(gè)太陽(yáng)能十分之一的錢(qián)來(lái)購(gòu)買(mǎi)智能控制器，往往是一年左右就會(huì)壞掉，影響了客戶的正常使用，所以還應(yīng)對(duì)