基于HT48 R54A單片機的太陽能熱水器溫度測量系統(tǒng)設(shè)計

0引言

隨著人民生活水平以及環(huán)保意識的不斷加強，越來越多的消費者傾向于選擇太陽能熱水器，帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器尤其受到市場的青睞[1?3].帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器可以根據(jù)用戶設(shè)定的溫度自動電加熱，要完成這一功能的首要前提是必須先準確測量熱水器的水溫。目前測量水溫的方法有：采用溫度傳感器DS18B20、采用熱敏電阻并通過電壓頻率轉(zhuǎn)換電路將電阻值轉(zhuǎn)化為頻率進行測量等方法[4?5].采用溫度傳感器DS18B20 測量水溫，接口電路簡單，但價格較貴。采用熱敏電阻并通過電壓頻率轉(zhuǎn)換電路測量水溫，由于引入電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，增加了系統(tǒng)成本。作者在本文中提出了一種采用熱敏電阻測量溫度的簡單易行、價格低廉的方法，且占用極少單片機I/O接口。這種方法也可應(yīng)用于其他測溫系統(tǒng)中。

1 太陽能熱水器溫度測量電路及原理

太陽能熱水器溫度測量電路如圖1所示，圖1中的熱敏電阻是是負的溫度系數(shù)熱敏電阻(10 kΩ/25 ℃)，即隨著溫度的增加，電阻值減小。通過識別電阻的大小，達到檢測溫度的目的。PA0,PA4 和PA5 為HT48R54A 單片機的I/O 口，PA0,PA4和PA5可以根據(jù)實際需要，通過軟件指令實時設(shè)置其輸入/輸出狀態(tài)。

圖1的測溫原理如下：

首先，軟件設(shè)置PA0和PA5為輸入口，設(shè)置PA4為輸出口，且使PA4輸出高電平，1 kΩ固定電阻與104電容組成充電回路，實時讀取PA0狀態(tài)，當(dāng)PA0為低電平時，充電時間累加，當(dāng)PA0為高電平時，104電容充電滿，停止充電時間累加，此時可獲取充電時間Tf ;同理可獲取熱敏電阻與104 電容組成的充電回路的充電時間TX .

RC 電路充電時間計算公式為T = RC ,設(shè)固定電阻阻值為Rf ,熱敏電阻阻值為RX ,充電電容為C,則有：

由(4)式可以求出熱敏電阻阻值RX ,根據(jù)熱敏電阻阻值大小，可以獲取對應(yīng)溫度。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 獲取充電時間的軟件設(shè)計

根據(jù)測溫原理，溫度測量的關(guān)鍵是獲取固定電阻與104電容組成充電回路的充電時間Tf 、獲取熱敏電阻與104電容組成充電回路的充電時間TX .獲取1 kΩ固定電阻與104電容組成充電回路的充電時間Tf 的軟件流程圖如圖2所示。[!--empirenews.page--]

2.2 溫度表格的生成

根據(jù)熱敏電阻溫度與電阻的一一對應(yīng)關(guān)系，通過以下算法生成兩字節(jié)16進制溫度表格代碼。設(shè)熱敏電阻阻值為RX(單位：kΩ)，固定參考電阻阻值為Rf(單位：kΩ)，設(shè)RX Rf = A.B ,其中A 為整數(shù)部分，B 為小數(shù)部分。

再將0.B 放大256 倍，然后除以Rf ,即(0.B × 256) Rf = C.D ≈ E ,其中C 為整數(shù)部分，D 為小數(shù)部分，E 為四舍五入的整數(shù)。將A ,E 都轉(zhuǎn)換成16進制。高字節(jié)為A ,低字節(jié)為E .兩字節(jié)16進制代碼為AE .如25 ℃時熱敏電阻為10 kΩ，參考電阻為1 kΩ，兩字節(jié)16進制代碼生成如下：

由于熱敏電阻外接很長的導(dǎo)線，故補償20 Ω電阻。

因此25 ℃時熱敏電阻對應(yīng)的兩字節(jié)16 進制代碼為0A05H.

2.3 查表程序設(shè)計

單片機獲取Tf ,TX ,依照本文2.2節(jié)算法，單片機求出實際測量的兩字節(jié)16 進制代碼，設(shè)求出的代碼為FG ,設(shè)熱敏電阻溫度代碼表格從0 ℃開始，查表程序流程圖如圖3所示。

3 結(jié)語

本文設(shè)計了一種基于HT48R54A單片機的太陽能熱水器溫度測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用RC充放電式溫度傳感器測量電路，軟件獲取固定電阻與電容組成充電回路的充電時間、獲取熱敏電阻與電容組成充電回路的充電時間，建立溫度表格，通過查表方式可以檢測當(dāng)前的溫度。

此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易行，價格低廉，且占用極少系統(tǒng)資源。