太阳能控制器的应用设计开发

【摘要】太阳能属于可再生洁净能源，在工业生产以及民用领域具有广泛的应用。叙述了应用P89LPC936控制器进行智能太阳能控制器应用设计的方案，阐述了控制的基本原理，对其中的关键技术进行了探讨分析。结论表明，在日常生活，应用智能控制单元P89LPC936设计的控制器具有重要的理论与实践意义。

【关键词】太阳能;控制器;显示;检测;水位

引言

太阳能属于洁净可再生能源，应用太阳能实现水的加热应用于工农业生产以及日常生活中都具有重要的应用。实现加热以及水位的自动控制是太阳能应用领域需要解决的关键技术问题。

由P89LPC936优异的控制能力，结合水温水位的检测以及基于HT1621B的良好显示设计的新型太阳能控制器各项性能指标良好，符合应用的要求。

1.控制系统硬件电路设计

太阳能控制器由水温水位检测装置、P89LPC936控制单元、LCD显示单元以及报警装置、控制输入装置等功能单元构成。系统设计遵循了模块化的设计思路，各个功能电路都采用新型芯片实现，有效提升了功能电路的稳定性以及可靠性。

1.1 系统控制单元

系统控制单元采用的P89LPC936是一款单片封装的微控制器，使用低成本的封装形式。它采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准80C51器件。P89LPC933/934/935/936集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。应用P89LPC936进行设计对于有效提升太阳能控制器的智能化水平，同时也能够有效地降低电路的硬件成本并提升系统的稳定性与可靠性。

1.2 温度与水位采集电路

温度的采集系统设计中采用了OMEGA® Nextel陶瓷绝缘热电偶，本温度检测器件简单易用的精密温度测量元件，同时也是按照行业最高标准制造的。为了进一步提升温度测量的精度，系统中同时采用了电桥电路，实现了控制器对于水温的精确测量。对于水位的测量，系统采用了非接触式的超声波水位测量的方案，在设计中对于超声波水位测量实现无节测量以及测量传感器的线性度进行了测试，在设计中对于水位传感器的悬挂弹簧进行了改装测试，太阳能控制器的水位检测传感器的线性度的得到了有效的提升。水位检测传感装置的检测效果如图1所示。

图1 水位检测传感装置的检测效果图

1.3 LCD显示单元

与LED相比LCD具有显示内容丰富、显示稳定、功耗极低等方面的优势，由于本项目中LCD需要显示的内容较为复杂，单片机无法实现直接驱动，因此在LCD显示电路中采用了HT1621B作为显示控制单元，HT1621是128点内存映象和多功能的LCD驱动器，多样化的的软件配置特性使它适用于多种LCD应用场合，能够实现对于模块以及子系统的正确显示。基于HT1621太阳能控制器的显示电路如图2所示。

图2 基于HT1621太阳能控制器的显示电路

1.4 报警电路以及其他

太阳能控制器综合采用了声光报警装置，对于水位以及水温的状况实现实时检测，并在达到阈值时进行报警。同时系统具有工作状态以及工作模式设置输入，可以设置系统的工作状态以及相应的阈值等。

2.控制程序的编写

太阳能控制器采用了C语言程序进行控制指令的编写，由于在P89LPC936单片机性能优越，存储空间以及运算性能都很突出，因此采用结构化以及可移植性较高的C言语进行程序的编写有利于程序的调试以及功能的实现。系统程序分为水位检测控制程序、水温控制程序等多个程序功能模块，程序编写过程中对于例子程序的大量运用对于优化程序结构，提升程序的执行效率起到了重要的作用。水位控制部分程序如下所示：

uint8 Key_Power_Pros_num=0;

void KEY_INIT（void） //键盘中断初始化

{P0M1   = 0x80; //P0.7作为输入口，用来计数 温度频率

P0M2   = 0x00; //P0.0～P0.6作为双向IO口 P0.7作为计数器用

KBPATN = 0x0F;     //低4位接按键

KBCON  = 0x00; //设置为不相等 按键按下为0，产生中断

KBMASK = 0x0F; //低4位 开中断

EKBI   = 1; //键盘中断使能 }

vid KeyIint（void） //置1，做为输入口，以便准确读取输入口状态...........

3.产品的综合设计

在完成太阳能控制器硬件电路以及控制程序编写的基础上，应用仿真软件对于电路的性能以及程序的工作效果进行了检测。系统各个方面的性能都符合预先设定的指标。最后需要进行太阳能控制器线路板的设计。在线路板的设计过程中，要能够充分考虑到以下几个方面的内容，首先是线路板的正确性，要能够保证线路板满足器件安装的基本需求，线路板焊盘之间的连接与电路图的电气连接关系一致;同时要考虑到电路板的性能要能够兼顾电路板的工艺性，保证元器件合理的布局以及铜线的结构化布线，通过手工布线的方式，完成的太阳能控制器的PCB如图3所示。

图3 太阳能控制器PCB

4.结论

太阳能控制器通过P89LPC936作为主控单元，对于太阳能使用中的水位以及水温等重要参数进行测量，通过LCD对于检测的内容进行显示，同时产品的功能以及工作模式可以根据实际需要进行调节，产品设计程序符合控制要求，电路功能满足设计的需求。太阳能控制器在实际生产以及生活中具有重要的应用。

参考文献

[1]喻洪平，吴斌.基于He-Ne双频激光干涉的大尺寸精密检测技术[J].工具技术，2009（06）.

[2]董晶晶.超声波液位传感器的开发[D].天津：天津大学机器工程学院，2008.

[3]焦冰.基于ARM 的超声波位计的研制[D].南京：南京信息工程大学，2008.

[4]宫风顺，程振来，潘志刚，王玉龙，王品卿.液位计检定装置的研究[J].中国计量，2005（03）.

[5]李震，洪添胜，黄伟锋等谐振式液位传感器在喷雾机药液箱液位检测中的应用[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2007（35）.

基金项目：江苏省高等职业院校高级访问学者计划资助项目（2013）;江苏省大学生实践创新训练（2013）。

作者简介：单丹（1982—），男，江苏扬州人，南京大学博士研究生，扬州工业职业技术学院讲师，研究方向：电路设计，信号处理，器件设计。