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基于STC单片机的太阳能热水器智能节水控制系统设计

发布时间:2020-07-21 17:53:49 阅读: 来源:流体管厂家

0引言

本文引用地址:太阳能热水器在北方家庭中应用非常普遍,但是普通的家庭太阳能热水器在节约电能的同时也存在一些缺点。因为一般的太阳能热水器基本放置在楼房的屋顶,从楼顶到出水龙头这一段距离较长,管道中存了大量水,北方的冬季空气比较寒冷,管道中的水温普遍较低。当人们用热水时,通常要将管道中的水排掉,出水龙头距离楼房顶部距离越远,需要排掉的冷水就越多,这部分水在普通家庭中通常会浪费掉。

针对这一问题,我们设计出了冬季太阳能节水、蓄水控制系统,具有参数可以人工调节、到达合适温度自动声光报警、水充分利用等特点。安全可靠、成本低廉、节水效果显著。非常适合普通家庭的太阳能热水器,改造成本很低,具有很高的推广价值。

1系统整体

组成本系统主要有单片机控制模块、温度测量模块、电磁阀控制模块、按键模块、储水箱、抽水泵等组成。当人们需要热水时,按下启动按键,单片机监测管道中水的温度,当水温不超过设定温度时,打开冷水电磁阀,冷水先通过电磁阀流到一水箱中存储起来。当温度超过设定温度时,关闭冷水电磁阀,并同时发出声光报警,提醒人们现在可以利用热水进行洗漱。存储在水箱中的冷水可以利用水泵重新送到太阳能热水器中,也可以用来进行冲洗厕所等用途。系统组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图

2系统主要电路组成

本系统以STC15F2K60S2芯片为控制核心,由温湿度传感器SHT10、电磁阀、水温传感器DS18B20和语音提示电路、数码管显示电路、按键电路等部分组成。系统电路组成框图如图2所示。

图2 系统电路组成框图

2.1主控制器

采用STC15F2K60S2单片机作为主控制芯片,这是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器,片内大容量2048字节SRAM,内部集成高可复位电路并可彻底省掉外部昂贵的复位电路,具有8K在系统可编程FLASH存储器,32个可设置四种模式的外部双向I/O口,运行速度快、价格便宜、性价比高。主控制器电路原理图如图3所示。

图3 主控制器原理图

2.2水温检测电路

水温检测采用常用的DS18B20数字温度传感器,外面带有防水不锈钢护套。DS18B20是一种单总线传感器,其输出为数字量,可以直接利用单片机将代表温度的数字量读到单片机中进行处理,不需要额外增加AD转换器。其封装形式为TO-92,体积比较小。为方便测量水温,将DS18B20放入防水不锈钢套中,并用胶加以密封,便于我们测量水温。DS1B 20可以设置为12位的转换精度,测量温度的分辨率可以达到0.0625℃,测量精度为±0.5℃,满足家庭测量水温需要。DS18B20应用原理图如图4所示。

图4 DS18B20应用原理图

2.3数码管显示电路

数码管显示采用0.5英寸共阳极数码管,显示直观,方便家庭中老年人查看。数码管驱动采用了串入并出74HC595芯片驱动,动态扫描,节省了宝贵的I/O资源。74LS595的驱动能力大,可以直接驱动数码管的显示。数码管显示电路原理图如图5所示。

图5 数码管显示电路原理图

2.4电磁阀及抽水泵控制电路

当单片机电磁阀(或抽水泵)控制引脚输出低电平时,三极管导通,继电器动作,电磁阀(或抽水泵)打开;反之,三极管截止,继电器不动作,电磁阀(或抽水泵)关闭。电磁阀(或抽水泵)控制电路原理图如图6所示。

图6 电磁阀或抽水泵控制电路

2.5语音提示

电路系统利用语音芯片ISD1820实现语音提示功能。美国ISD公司推出一种单片8~20s单段语音录放电路ISD1820,它采用CMOS技术,内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、扬声器驱动及FLASH阵列。其可以进行10s左右的语音录放高质量自然的语音还原、外围元件少、电路连接简单、控制方便、成本低,可以通过单片机控制操作。当系统检测到管道中水温超过设定温度时,在单片机的控制下,语音提示电路发出声音提醒。语音提示电路原理图如图7所示。

图7 语音提示电路原理图

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