基于单片机的太阳能热水器控制系统设计

黄旭东，郑 颖

（沈阳工学院 信息与控制学院，辽宁 抚顺 113122）

本文设计的是一款低成本、高性能的太阳能热水器控制系统，通过单片机对太阳能热水器的水温、水位控制及相关信息显示制作这一全新的系统。该系统可广泛应用于日常居家生活中，同时具有良好的应用前景。

1 系统设计

根据实际生活应用要求，水位平时处于四分之三水位状态，当水位降低到水箱的一半时，系统开始进行充水过程。同时加温。系统外设显示系统对水位水温进行实时监控，同时配有报警系统，当超过设定安全水位以及温度时，系统开始报警。用水时可自动调节水温。使热水器装置变得更智能化。系统设定三个LED 发光二极管对水位进行监控，分别表示热水器中没有水、热水器水位达到四分之三、水位超过规定界线。因显示模块的本身条件限制，最高显示温度为99.9℃。

2 硬件设计

系统中主要由控制器、水位检测模块、水温检测模块、电阻丝加热模块以及储水器组成。系统主要通过控制器来控制系统的通断，同时对水温检测传感器、水位检测传感器以及对电阻丝加热进行控制。

在水位检测部分主要用来对储水罐水位进行检测，该系统将水箱分为四等分，共设置五个电极，除了放在水箱底端一个，其他的都安放在四个等分点上。用于确定水温的传感器主要用于实时确定水箱中的水温，AD590 温度传感器由半导体集成电路组成，电阻加热丝主要是为加热系统提供热源。

（1）工作原理。通过系统控制，当检测温度高于设置的温度，同时水箱内水位达到最高处时，对应的指示灯点亮，同时停止注水，当水箱内没有水时，系统会控制水阀进行注水，当到达设定高度后停止注水。若系统需要加热必须首先设定温度值，然后开启加热状态。在沐浴时，水阀、加热装置、检测水位模块、检测水温模块配合使用。

（2）硬件选择及电路设计。主控芯片采用的是AT89C51 低功耗、高性能的一种单片机，系统中测量器选用共阳极接LED 数码管。数码管驱动方式采用的是半导体发光器，当数码管处于正常操作时，必须控制电路以控制数码管的段。

在AT89S51 的基础上，加复位电路、时钟电路、引脚信号以及电源。振荡器选用6MHz 晶体器件，复位电路被接通，进行上电复位，因为CPU 内部拥有程序存储器，所以EA 引脚接高电平[2]。

自动显示水位的控制器使用单片机AT89C51，并且在机器中提供高增益逆变器放大器，实现自激振荡电路完成，其中振荡频率为6MHz，此外，电路通过两个20pF 电容C1、C2做到振荡作用。

水位检测电路硬件设计部分由5V 电压源提供电压，水位检测器与51 单片机的P3.2～P3.5 接口连接。

水温检测电路中采用的是AD590，该元件是一种半导体集成电路，AD590 中通过两个电阻对电流信号与电压信号进行转换，在经过两个运算负反馈电阻，构成反相比例放大器，温度信号转换为0～5V的电压信号，ADC0832 将其转换为数字信号，输送给单片机[3]。

按键电路设计电路中P1.0～P1.7 与单片机接口连接，按键电路中设置加、减功能，对温度的设置进行控制。由于AT89C51 的驱动能力有限，所以系统电路中需要添加驱动电路。

3 结 语

该系统低成本，高性能是一个较为可靠的系统，具有较大的可行性。可推广使用于日常生活的太阳能热水器中，智能化、人性化是其最大的优点。