基于HT48 R54A單片機的太陽能熱水器溫度測量系統設計

0引言

隨著人民生活水平以及環保意識的不斷加強，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用戶設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換電路將電阻值轉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換電路測量水溫，由于引入電壓頻率轉換電路，增加了系統成本。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。這種方法也可應用于其他測溫系統中。

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可以根據實際需要，通過軟件指令實時設置其輸入/輸出狀態。

圖1的測溫原理如下：

首先，軟件設置PA0和PA5為輸入口，設置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，當PA0為低電平時，充電時間累加，當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 ,根據熱敏電阻阻值大小，可以獲取對應溫度。

2 系統軟件設計

2.1 獲取充電時間的軟件設計

根據測溫原理，溫度測量的關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。