51单片机太阳能热水器的控制系统设计+仿真图+硬件电路图(5)
图8 自动加水电路
3.6 其他外围电路
按键电路对已设定的温度和水位的初始上限值进行更改，通过上拉电阻连接到单片机的P3.0~P3.3口，通过按键更改单片机片内信息，设计采用了4个按键，分别用来控制水温上限值和水位上限值的‘＋’与‘－’[13]，电路如图9所示。
图9 按键电路
4. 软件设计
根据硬件设计部分，软件设计主要分为以下三部分，主程序设计，水温/水位设置和显示设计。
4.1 主程序设计
太阳能热水器控制系统在接通电源后，首先要对系统进行初始化，然后开中断，检测水温和水位。当水位过低时，打开电磁阀开始上水，到指定水位关电磁阀。当水温低于下限时，启动自动加热电路，达到上限后停止加热，程序返回[14]。发现温度过高即检测是否水满，不满的话上水，当达到水位上限关电磁阀停止上水，程序返回，系统软件流程图如图10所示。
图10 系统软件流程图
4.2 水温/水位设置
经过初始化程序后，系统检测是否有按键按下，也就是设置水温/水位的子程序，如果有按键按下，系统判断为水温/水位值加1或减1，再将设置值存入设置寄存器中，然后返回操作[15]，具体流程图如图11所示。
图11 水温/水位设置流程图
4.3 显示设计
显示设计程序在初始化后分别在屏幕上显示水温字符、水温小数点、水温的设置值和当前值，具体流程如图12所示。
图12 显示设计流程
5. 结束语
本次设计主要是为了改善太阳能热水器控制系统的功能，实现对太阳能热水器水温水位的检测以及对整个热水器水温和水位的智能化控制。该控制系统考虑了太阳能热水器的功能扩展空间，通过实验仿真，达到预期结果。
根据太阳能热水器的控制系统设计原理，给出了相应的硬件设计和软件设计方案。硬件设计中给出了单片机最小系统、显示电路、水位测量电路、水温测量电路、控制电路和其他外围电路的设计原理和具体的电路连接。软件设计给出了主程序、水温水位和显示设计流程。并给出了相应的程序代码，实现了proteus系统仿真，达到了太阳能热水器水温水位控制自动化的研究目的。但也存在水位检测精确度不够的不足之处，解决这个问题的关键点应该是水位放大电路的设计。