026]一线式数字温度传感器采用DS18B20传感器，它具有3个引脚的To — 92小体积封装；DS18B20传感器测量范围为一 55°C?+ 125°C，测量温度的精确度可达0.0625°C，此款传感器测量的准确度也是达到常用的要求，但是DS18B20传感器不可以放在水里所以需要选择合适的位置。
[0027]DS18B20与单片机的接口如图6所示，DS18B20只需要接到单片机的一个I/O 口上，由于单总线为开漏所以需要外接一个上拉电阻。如需采用寄生工作类型，将电源引脚与单总线并联。DS18B20的硬件简单，但是需要较复杂的软件驱动，对软件编程要求较高，可以降低硬件成本，为了降低软件编程难度，不采用寄生工作方式，该设计采用外接10K上拉电阻，VDD接外部电源。
[0028]如图7所示，单片机采用STC12C5A60S2系列单片机，是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、抗干扰的新一代单片机，代码指令完全兼容传统8051，但速度要比普通8051单片机快12倍。它内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM波电路，8路高速10位A/D转换(250 K/S，即25万次每秒)电路。
[0029]压力液位传感器中用到A/D，STC12C5A60S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换在P1 口，有八路10位高速A/D转换器，速度可达25万次每秒。STC12C5A60S2单片机ADC由多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、转换结果寄存器构成，逐次比较型A/D由一个比较器和D/A器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(MSB0 )开始，顺序地对每一输入电压与内置的D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值，逐次比较型A/D转换器具有速度高，功耗低等优点。
[0030]晶振电路是一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，给单片机提供工作所需要的时钟信号，该设计中采用了 11.0592MHZ的晶振。
[0031]时钟集成芯片选用的是DS1302。一般的时钟芯片的计时并行I/O 口方式，编程实现要容易些，而DS1302要占用较少的I/O资源。可见使用DS1302串行时钟芯片能够节省单片机的硬件资源，并能充分发挥单片机的软件优势，所以应使用串行芯片DS1302来完成时钟信号的提供。DS1302是一种低功耗、高性能、带RAM的时钟电路，具有闰年补偿功能，工作电压范围2.5 V?5.5 V，有效的计算年、月、日、周日、时、分、秒等七种信息。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202完全兼容，但增加了主电源和备用电源双电源引脚，同时对备用电源进行涓细电流充电的能力。它采用三线接口与CPU同步通信，并可以用突发方式一次性的传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302有一个8X31的临时存放数据的内部RAM寄存器。DS1302与单片机的连接原理如图8所示。
[0032]本发明还包括液晶显示模块以及按键模块，按键模块实现对单片机人机交换的工具来设置信息，而显示模块则是显示出单片机处理的结果显示出来。为设计美观可靠我们选择MzLH04-12864液晶模块。MzLH04_12864为一块128X64点阵的LCD显示模组，模组自带两种字号的汉字库以及两种字号的ASCII码西文字库；并且可以直接显示数字；液晶模组是简单的串行接口、操作方便。为使用户使用界面尽量简洁，和对功能的拓展，采用4X4矩阵键盘，通过按键复用来实现手动上水、水位设置、温度设置和电加热等多种功能。
[0033]电源设计由整流电路、变压器、滤波电路、稳压电路组合而成。由于电源整体供电是5v，运算放大器采用双电源5V，-5V，继电器采用12V电压，因此设计电压输出需要有5V,-5V, 12Vo
[0034]变压器可将低(高)电压变换为同频率的高(低)电压的交流电能，变压器室通过绕的匝数来控制变压情况的残生感应电势，所以感应电势E1和E2大小也不同，通过改变初级线圈与次级线圈的匝数比来改变次级电压的大小，如果E2 (变压器次级电压)的值太大，会造成集成三端稳压器的功耗太大，温度升高，容易把管子烧坏，且浪费电能。反之，如果次级电压值过小，三端稳压器就不能正常工作，所以次级电压值应当大小合适，应该使三端稳压器在交流电网电压最低和输出电流最大时都能正常工作。
[0035]根据稳压芯片的资料，输出电压在12 V左右时，输入电压要超过输出电压2?3V，所以选用220 V/14 V的变压器。
[0036]采用桥式整流电路将大小、方向都变化的交流电转化成大小变化而方向不变的直流电。整流电路中二极管应选用合适的反向耐压和正向电流。
[0037]整流电路把交流电转变为直流电，但整流后还包含有相当的交流成份。从电容滤波出发，根据电容通交流、阻直流的特性，选用2个电容并联其中1个容量较大1个容量较小，根据大容量电容通低频、阻高频，小容量电容通高频、阻低频的特性就将高频和低频的交流电接到地端最后接到稳压电路的电压就能变成比较平缓的直流电。电容的选取方面，容量越大，电容器的体积越大，价格越贵，根据公式，RC>(3~5)T/2，1?为负载，C为电容，T为交流电的周期，选取470 yF和电容0.lyF就足以满足滤波的需求。
[0038]稳压电路输出的就是恒定的直流电压，为了得到更为稳定的工作电压可以再加2个电容做次级滤波，次级滤波和初级滤波原理一样就不在阐述了。输出电压为5 V和正12V的集成三端稳压器件。常见到的稳压三极管有78系列正电压输出和的79系列负电压输出，三端分别是输入端、接地端和输出端，封装有T0- 220和T0-92两种。
[0039]一般稳压芯片需要一个压差。所谓的压差就是输入电压和输出电压的差，78/79稳压芯片的压差一般要2 V以上，最好在4到5 V左右，过低不能输出稳定的电压，过高容易损坏芯片。所以经过变压器变压，IN4007 二极管整流，电容器滤波后的电压值应比稳压芯片输出电压高一些。
[0040]综上所述:结合设计设计需要，所以选择7805来提供正5 V，选择7812提供正12V，7905提供负5V。
[0041]如图9所示，在柔性电阻的阻值低于或高于一预定值，且在一预定上水时间内的情况下，单片机通过上水继电器的开合控制电磁阀，用以实现上水或停止上水；温度控制电路，包括加热继电器，加热继电器连接单片机，在检测到的水温低于一预定值，且在一预定加热时间内的情况下，单片机通过加热继电器的开合控制加热或者停止加热。
[0042]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种太阳能热水器控制系统，其特征在于，包括: 压力液位传感器，一端连接在一太阳能热水器的储水箱上，所述压力液位传感器包括密封气体以及设置在所述密封气体内的薄膜，所述薄膜上连接有一柔性电阻，所述储水箱内的水位变化使所述柔性电阻产生对应的形变而改变阻值； 一线式数字温度传感器，设置在所述储水箱内，用以检测水温； 单片机，连接所述压力液位传感器以及所述一线式数字温度传感器，获取所述柔性电阻的阻值以及检测到的水温； 水位控制电路，包括上水继电器以及电磁阀，所述上水继电器连接所述单片机，所述电磁阀连接所述上水继电器，在所述柔性电阻的阻值低于或高于一预定值，且在一预定上水时间内的情况下，所述单片机通过所述上水继电器的开合控制所述电磁阀，用以实现上水或停止上水； 温度控制电路，包括加热继电器，所述加热继电器连接所述单片机，在检测到的水温低于一预定值，且在一预定加热时间内的情况下，所述单片机通过所述加热继电器的开合控制加热或者停止加热。2.根据权利要求1所述的太阳能热水器控制系统，其特征在于，还包括晶振电路，连接所述单片机，用以提供时钟信号。3.根据权利要求1所述的太阳能热水器控制系统，其特征在于，所述压力液位传感器还包括信号放大电路以及模数转换电路，所述信号放大电路连接所述柔性电阻，所述模数转换电路连接所述信号放大电路。4.根据权利要求1所述的太阳能热水器控制系统，其特征在于，还包括液晶显示模块以及按键模块，连接所述单片机。
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能热水器控制系统，包括：压力液位传感器，压力液位传感器包括密封气体以及设置在密封气体内的薄膜，薄膜上连接有一柔性电阻，储水箱内的水位变化使柔性电阻产生对应的形变而改变阻值；一线式数字温度传感器，用以检测水温；单片机，获取柔性电阻的阻值以及检测到的水温；水位控制电路，包括上水继电器以及电磁阀，在柔性电阻的阻值低于或高于一预定值，且在一预定上水时间内的情况下，单片机通过上水继电器的开合控制电磁阀，用以实现上水或停止上水；温度控制电路，包括加热继电器，在检测到的水温低于一预定值，且在一预定加热时间内的情况下，单片机通过加热继电器的开合控制加热或者停止加热。
【IPC分类】F24J2/40
【公开号】CN105318580
【申请号】CN201510150901
【发明人】赵展, 魏雯, 卜树坡, 王勤, 戴丽华
【申请人】苏州工业职业技术学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年4月1日