摘要：在此設(shè)計(jì)了一種基于HT48R54A單片機(jī)的太陽能熱水器溫度測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻作為溫度傳感元件，通過RC 充放電式溫度測量電路實(shí)現(xiàn)溫度的采集；根據(jù)熱敏電阻溫度與阻值的關(guān)系，建立溫度表格，通過查表方式檢測出當(dāng)前的溫度。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，且占用極少系統(tǒng)資源。

　　0引言

　　隨著人民生活水平以及環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，越來越多的消費(fèi)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(dòng)電加熱，要完成這一功能的首要前提是必須先準(zhǔn)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(jìn)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(jià)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(jià)格低廉的方法，且占用極少單片機(jī)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(fù)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(shí)別電阻的大小，達(dá)到檢測溫度的目的。PA0,PA4 和PA5 為HT48R54A 單片機(jī)的I/O 口，PA0,PA4和PA5可以根據(jù)實(shí)際需要，通過軟件指令實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)讀取PA0狀態(tài)，當(dāng)PA0為低電平時(shí)，充電時(shí)間累加，當(dāng)PA0為高電平時(shí)，104電容充電滿，停止充電時(shí)間累加，此時(shí)可獲取充電時(shí)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(shí)間TX .

　　RC 電路充電時(shí)間計(jì)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(duì)應(yīng)溫度。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　2.1 獲取充電時(shí)間的軟件設(shè)計(jì)

　　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(shí)間Tf 、獲取熱敏電阻與104電容組成充電回路的充電時(shí)間TX .獲取1 kΩ固定電阻與104電容組成充電回路的充電時(shí)間Tf 的軟件流程圖如圖2所示。

　　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(duì)應(yīng)關(guān)系，通過以下算法生成兩字節(jié)16進(jìn)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(jìn)制。高字節(jié)為A ,低字節(jié)為E .兩字節(jié)16進(jìn)制代碼為AE .如25 ℃時(shí)熱敏電阻為10 kΩ，參考電阻為1 kΩ，兩字節(jié)16進(jìn)制代碼生成如下：

　　由于熱敏電阻外接很長的導(dǎo)線，故補(bǔ)償20 Ω電阻。

　　因此25 ℃時(shí)熱敏電阻對(duì)應(yīng)的兩字節(jié)16 進(jìn)制代碼為0A05H.

　　2.3 查表程序設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)獲取Tf ,TX ,依照本文2.2節(jié)算法，單片機(jī)求出實(shí)際測量的兩字節(jié)16 進(jìn)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(jì)了一種基于HT48R54A單片機(jī)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(shí)間、獲取熱敏電阻與電容組成充電回路的充電時(shí)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(jià)格低廉，且占用極少系統(tǒng)資源。