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(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置其輸入/輸出狀態(tài)。

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(tài)，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(jù)熱敏電阻阻值大小，可以獲取對應溫度。

2 系統(tǒng)軟件設計

2.1 獲取充電時間的軟件設計

根據(jù)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。[!--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關系，通過以下算法生成兩字節(jié)16進制溫度表格代碼。設熱敏電阻阻值為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線，故補償20 Ω電阻。

因此25 ℃時熱敏電阻對應的兩字節(jié)16 進制代碼為0A05H.

2.3 查表程序設計

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，設求出的代碼為FG ,設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 結語

本文設計了一種基于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前的溫度。

此系統(tǒng)結構簡單易行，價格低廉，且占用極少系統(tǒng)資源。