太阳热水器水位控制的EDA实现
[1]目前，我国太阳能热水器的产量和使用量均居世界首位[1][2]。随着人们生活水平的提高，对太阳能热水器的品质要求越来越高。智能控制型太阳能热水器越来越受到人们的欢迎。水位控制是智能控制型太阳能热水器的基本功能之一，是实现“全自动控制”不可或缺的环节。所谓水位控制，是通过设定来实现太阳能热水器水箱里缺水时自动补水、水满时自动停水的功能。现有的控制方案多由水位
本文设计了一种新型的水位控制器，并采用了电子设计自动化（EDA）技术[4][5]，用目前广泛应用的VHDL硬件电路描述语言，在Altera公司的MAX＋PLUSⅡ集成开发环境下进行综合、仿真，并下载到可编程逻辑器件EPF10K10TC144-3中，以实现控制功能。
2 水位控制的主要功能
智能型水位控制要求补水及时且不影响正常使用。此处设计的智能化水位控制器可以实现水满后自动停水、条件补水和强制补水及显示、报警等功能。如图1所示。
图1 水位控制示意图
其中“水位”由水箱中的水位传感器提供。分三个档位：满水水位、条件补水水位和强制补水水位。满水水位用于实现水满后自动停水功能；条件补水水位可设置在一定水位如半箱水，当水箱水位低于此设置（高于强制补水水位）时实现有条件补水：当用水指示位有效（正在用水）时禁止补水，否则予以补水；强制补水水位可设置为水箱无水（或设置在较低水位），此时实现强制补水功能。为使用方便，控制器提供报警、指示功能：补水时补水指示灯亮，用户此时不能用水；水箱水位低于条件水位时发出提示音乐，此时用户若想继续间断用水，可通过键盘设置“补水禁止”，这样，即便不用水也不会补水，以便短时间内仍有热水可用，因此时有音乐提示，用户可在用水完毕及时撤销“补水禁止”位，为水箱补水；水箱水位到达强制补水水位而又被禁止补水时，发出报警信号，以便撤销补水禁止位及时补水，防止水箱长时间缺水。
3 水位控制器的VHDL代码
VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)是IEEE工业标准硬件描述语言，是随着可编程逻辑器件（PLD）的发展而发展起来的。这种用语言描述硬件电路的方式，容易修改和保存，且具有很强的行为描述能力，所以在电路设计中得到了广泛应用。以下是描述水位控制的VHDL代码。
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY bushui IS
PORT (ply,forbid : IN STD_LOGIC; --用水标示，用水禁止
level : IN INTEGER RANGE 0 TO 7; --水位
valve,alm,music : OUT STD_LOGIC; --补水电磁阀，报警，提示音乐
fil_l : BUFFER STD_LOGIC); --补水指示灯
END bushui;
ARCHITECTURE behav OF bushui IS
BEGIN
PROCESS(ply,forbid,level)
BEGIN
CASE forbid IS
WHEN '1' => valve = '0';fil_l = '0'; --禁止补水
IF level = 3 AND level > 1 THEN
music = '1';alm = '0'; --音乐提示水位低于条件补水水位
ELSIF level = 1 THEN
alm = '1';music = '0'; --水位低于强制补水水位报警
ELSE music = '0'; alm = '0';
END IF;
WHEN '0' => alm = '0';
IF level = 7 THEN
valve = '0';fil_l = '0';music = '0'; 水满时停止补水
ELSIF level= 3 AND level > 1 THEN
alm = '0';music = '1'; --音乐提示水位低于条件补水水位
valve = not ply; fil_l = not ply; --不用水时予以补水
ELSIF level = 1 THEN
valve = '1';fil_l = '1';music = '0'; --强制补水
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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