太陽熱水器水位控制的EDA實現
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[1]目前，我國太陽能熱水器的產量和使用量均居世界首位[1][2]。隨著人們生活水平的提高，對太陽能熱水器的品質要求越來越高。智能控制型太陽能熱水器越來越受到人們的歡迎。水位控制是智能控制型太陽能熱水器的基本功能之一，是實現“全自動控制”不可或缺的環節。所謂水位控制，是通過設定來實現太陽能熱水器水箱里缺水時自動補水、水滿時自動停水的功能?，F有的控制方案多由水位
本文設計了一種新型的水位控制器，并采用了電子設計自動化（EDA）技術[4][5]，用目前廣泛應用的VHDL硬件電路描述語言，在Altera公司的MAX＋PLUSⅡ集成開發環境下進行綜合、仿真，并下載到可編程邏輯器件EPF10K10TC144-3中，以實現控制功能。
2 水位控制的主要功能
智能型水位控制要求補水及時且不影響正常使用。此處設計的智能化水位控制器可以實現水滿后自動停水、條件補水和強制補水及顯示、報警等功能。如圖1所示。
圖1 水位控制示意圖
其中“水位”由水箱中的水位傳感器提供。分三個檔位：滿水水位、條件補水水位和強制補水水位。滿水水位用于實現水滿后自動停水功能；條件補水水位可設置在一定水位如半箱水，當水箱水位低于此設置（高于強制補水水位）時實現有條件補水：當用水指示位有效（正在用水）時禁止補水，否則予以補水；強制補水水位可設置為水箱無水（或設置在較低水位），此時實現強制補水功能。為使用方便，控制器提供報警、指示功能：補水時補水指示燈亮，用戶此時不能用水；水箱水位低于條件水位時發出提示音樂，此時用戶若想繼續間斷用水，可通過鍵盤設置“補水禁止”，這樣，即便不用水也不會補水，以便短時間內仍有熱水可用，因此時有音樂提示，用戶可在用水完畢及時撤銷“補水禁止”位，為水箱補水；水箱水位到達強制補水水位而又被禁止補水時，發出報警信號，以便撤銷補水禁止位及時補水，防止水箱長時間缺水。
3 水位控制器的VHDL代碼
VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)是IEEE工業標準硬件描述語言，是隨著可編程邏輯器件（PLD）的發展而發展起來的。這種用語言描述硬件電路的方式，容易修改和保存，且具有很強的行為描述能力，所以在電路設計中得到了廣泛應用。以下是描述水位控制的VHDL代碼。
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY bushui IS
PORT (ply,forbid : IN STD_LOGIC; --用水標示，用水禁止
level : IN INTEGER RANGE 0 TO 7; --水位
valve,alm,music : OUT STD_LOGIC; --補水電磁閥，報警，提示音樂
fil_l : BUFFER STD_LOGIC); --補水指示燈
END bushui;
ARCHITECTURE behav OF bushui IS
BEGIN
PROCESS(ply,forbid,level)
BEGIN
CASE forbid IS
WHEN '1' => valve = '0';fil_l = '0'; --禁止補水
IF level = 3 AND level > 1 THEN
music = '1';alm = '0'; --音樂提示水位低于條件補水水位
ELSIF level = 1 THEN
alm = '1';music = '0'; --水位低于強制補水水位報警
ELSE music = '0'; alm = '0';
END IF;
WHEN '0' => alm = '0';
IF level = 7 THEN
valve = '0';fil_l = '0';music = '0'; 水滿時停止補水
ELSIF level= 3 AND level > 1 THEN
alm = '0';music = '1'; --音樂提示水位低于條件補水水位
valve = not ply; fil_l = not ply; --不用水時予以補水
ELSIF level = 1 THEN
valve = '1';fil_l = '1';music = '0'; --強制補水
ELSE music = '0'; valve = fil_l;fil_l = fil_l;
END IF;
WHEN OTHERS => null;
END CASE;
END PROCESS;
END behav;
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