太阳能热水器仪表软硬件设计.doc

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1、硬件设计：　　3.1直流电源的设计：　　3.1.1直流电源的图解：　　本课题可采用集成三端稳压器，只要加上一些外围元件即可实现。其框图和电路分别如下图：　　3.1.2方案论证：　　通过框图分析，该电路由四个部分组成，它们的功能分述如下：　　（1）电源变压器　　它的任务是把电源电压变压到合适的大小。如果u2的值太大，会造成集成三端稳压器7805的功耗太大，温度升高，且浪费电能。反之，如果u2的值小到一定的程度，三端稳压器不能正常工作，失去稳压作用。因此u2的值应大小合适，这个值应该使三端稳压器在交流电网电压最低

2、和输出电流最大时能正常工作。而且在正常稳压的前提下，它的压降尽可能小，以减少功耗。　　（2）整流电路　　它的任务是将正弦波变换成直流电压。这里一般采用桥式整流电路来实现，即可用四个二极管来组成，也可用整流桥堆来完成，只是参数一定要选择合理。　　（3）滤波电路　　它的任务是将全滤波形通过RC滤波网络以后变成更平坦的直流电压，减小脉动，提高整流的效果。这时整流管中通过的电流的瞬时值要比平均值大得多，特别在接通电源瞬间有相当大的冲击电流（即充电电流）通过整流管，这一点要引起注意。　　（4）稳压电路　　要求输出恒定的

3、直流电压，且要达到提出的要求，　　3.1.3方案实现：　　（1）计算u2和C1　　查阅集成三端稳压器的知了可知，对输出电压在5v~12v之间的稳压器，其输入端的电压一般要比输出端电压高5v。而输出电压在15v~24v的稳压器，其两端电压差达到7v~9v左右。在此，如果1，2两端的电压为12V，那么可以求得u2为10v。从电容滤波出发，C1的容量应足够大，但C1的容量也不能太大，否则整流元件的瞬时电流太大，而且容量越大，电容器的体积越大，价格越贵，根据经验综合各方面情况，取C1=3300uF.　　(2)整流元件

4、的参数　　1）反向耐压根据桥式整流电路的性能可知，每个整流二级管在交流电网最高时承受的最大反向峰植电压为：　　　　为了安全，整流管的反向耐压应比上述植高50%以上，因此选择整流管时，其耐压应按下式考虑：　　　　2）正向电流桥式整流电路中，每个整流二极管的正向电流平均值是输出电流的一半，其最大值为：　　　　由于整流管在接通电源瞬间有相当大的冲击电流（即充电电流）通过，因此，整流管的参数（正向电流平均值）应比上述值大（0.5~2）倍。若按比上述值大1.8倍考虑，则=1.8　　目前，市场上有各种规格的整流桥堆出售，

5、它有两个交流输入端和两个直流输出端。由于它体积小，使用方便，价格较低，已成为常用整流元件。根据上面的计算，本电源可选用1A/25V的整流桥堆。　　（3）变压器二次绕组的电流　　由于电容滤波整流电路中，整流管的电流不是正弦波，变压器二次绕组电流的有效值要比输出电流大，一般情况下，前者是后者的（1.1~3）倍。这里我们取　　　　因此，变压器二次绕组的额定电流（交流有效值）应按2A设计。　　在本设计中，对电磁阀的直流电源的要求不不高，又因为1，2两端的电压为12V，为节省资源，故可直接取用1，2两端的电压作为电磁阀

6、的直流电压，无需再另行设计12V稳压电源。　　3.2输入接口电路：　　接口电路是一组电路，是中央处理器与存储器、输入/输出设备等外设之间协调动作的控制电路。从更一般的意义上说，接口电路是在两个电路或外设之间，使两者动作条件相配合的连接电路。接口电路并不局限在中央处理器与存储器或外设之间，如直接存储器存取DMA接口电路就是控制存储器与外设之间数据传送的电路。　　接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号传送给微处理器，微处理器对数据进行适当加工，再通过接口电路传回外部设备。所以，接口电路的基本功能就是对数据传送

7、实现控制，具体包括5种功能：地址译码、数据缓冲、信息转换、提供命令译码和状态信息、定时和控制。　　不同的接口电路用于不同的控制场合，因此其功能也各有特点。如并行接口电路不要求数据格式转换功能，来自总线的并行数据就可直接传送到并行外设中；而串行通信接口电路就必须具备将并行数据转换为串行数据和将串行数据转换为并行数据的功能。　　本设计所用到的传感器，包括测水位的传感器与测水温的传感器，分别作如下介绍：　　（1）水位传感器：　　它的结构图如下：　　说明：结构图中的电阻外表面均不与水直接接触，但分别与a、b、、c、d

8、良好接触，a、b、c、d用于感知水位。　　硬件图中HD74HC04P是一个六反向器，管脚如下图所示：　　它在本设计中用于接成环形振荡器。　　选择合适电容、电阻值时，环形振荡器就能根据每次传感器的阻值产生相应特定周期的方波。　　　　其中为水位传感器的电阻值　　由传感器的结构图可看出：　　当水位未达到a时，即h