基于ATmega16的远程温差循环控制器设计

　　太阳能与建筑一体化是城市建筑发展的必然趋势，分体承压太阳能热水器是太阳能发展的基本方向。由于分体式太阳能热水系统的集热部分与储热水箱相互分离，二者由管道连接，需要配套温差循环换热控制装置才能工作。目前，市场上使用的温差循环换热装置基本都是单机工作，这就要求安装在离太阳能热水器就近的位置，操作人员必须爬上楼顶才能完成基本的信息查看和基本功能操作。该设计很好地解决了这个缺点，使用AVR单片机，运用RS 485技术以及NTC热敏传感器技术，研制开发了该远程温差循环控制器。

　　1 系统结构和工作原理

　　远程温差循环控制器主要用于测量、显示分体承压太阳能热水器的水箱水温、集热器温度、管道温度及控制温差循环、辅助电加热、管道防冻和参数设置等。控制器主要由主机、从机、水温传感器、防冻传感器等部分组成。主机核心为ATmega16单片机，通过RS 485与从机通信，显示从机采集的温度数据，并完成基本功能设置，把设置数据传送给从机;从机也是以ATmega16单片机为主控器，完成数据采集和控制执行，其系统总体结构框图如图1所示。

　　2 系统硬件设计

　　远程温差循环控制器以ATmega16为核心，该单片机带有串行接口，可以接485转换芯片，实现RS 485通信;内置8位A/D模块，可直接实现8通道模拟信号的A/D转换输入;带有512 B的E2PROM，可以实现数据掉电保护。

　　2.1 主机电路

　　主机的主要功能是接收从机采集4路温度数据，并显示在128×64的液晶上;主机的另外一个功能是完成基本的设置，然后把设置参数发送给从机。主机主要由RS 485通信、键盘输入、LCD显示等几个模块组成。

　　2.1.1 RS 485通信

　　由于RS 485总线通信模式具有结构简单，价格低廉，通信距离和数据传输速率适当等特点，因而已广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。

　　在该设计中使用接口芯片MAX485，如图2所示。该芯片是Maxim公司的一种RS 485芯片，采用单一+5 V电源工作，额定电流为300μA，采用半双工通信方式。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可。RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当RE端口为逻辑0时，器件处于接收状态;当DE端口为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的管脚PD2控制这两个引脚即可。A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。