畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的太陽(yáng)能水溫的智能控制

1、誠(chéng)信申明本人申明：我所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下對(duì)四年專(zhuān)業(yè)知識(shí)而進(jìn)行的研究工作及全面的總結(jié)。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京化工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而已經(jīng)使用過(guò)的材料。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的同學(xué)對(duì)本課題所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 年 月 日基于單片機(jī)的太陽(yáng)能水溫只能控制xxx自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)自控0803班學(xué)號(hào)xxxxxxxx指導(dǎo)教師xxx摘 要本文章設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽(yáng)能水溫智能控制系統(tǒng)。它以單片機(jī)為核心，

2、配合傳感器，報(bào)警裝置，電動(dòng)閥，顯示裝置，數(shù)字鍵盤(pán)等。 完成對(duì)太陽(yáng)能熱水器容器內(nèi)的水位、水溫測(cè)量、顯示功能；自動(dòng)上水功能，水溢報(bào)警功能；自動(dòng)上水、自主溫度設(shè)置功能。其中本文第一章主要說(shuō)明了太陽(yáng)能智能水溫控制研究?jī)r(jià)值及研究現(xiàn)狀，第二章對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)作了簡(jiǎn)單介紹，第三章重點(diǎn)介紹了水位水溫測(cè)量電路，第四章介紹了時(shí)鐘電路，顯示和鍵盤(pán)電路，其他電路作了介紹，對(duì)水位測(cè)量電路的硬件調(diào)試。第五章介紹了程序的軟件電路設(shè)計(jì)和控制器的流程圖。本系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、制造成本低。特別適用于對(duì)水位、水溫要求不精確的場(chǎng)合關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能 熱水器 控制器intelligent solar energyabstractthis art

3、icle has designed a intelligence control system for solar-powered water heater. takes the scm as the core, with the sensor, alarm, electric valve, display device, digital keyboard.completion of the solar water heater water level within the container, temperature measurement, display function; automa

4、tic sheung shui, water overflow alarm function; the manual water supply, independent temperature setting function.the first chapter mainly explains the solar intelligent temperature control research value and the research status, the second chapter of the whole structure of the system is briefly int

5、roduced, the third chapter introduced the water level and temperature measuring circuit, the fourth chapter of the clock circuit, display and keyboard circuit, another circuit was introduced, the water level measuring circuit of hardware debugging.the fifth chapter introduces the procedure of softwa

6、re design and the flow chart of the circuit controller.this system has the advantages of simple circuit, low cost of manufacture.particularly applies to water level, water temperature requirements inaccurate occasions.key words：solar energy water heater controller目 錄前 言1第1章課題研究的價(jià)值2第1.1節(jié)課題的背景意義2第1.2節(jié)

7、太陽(yáng)能熱水器目前發(fā)展?fàn)顩r2第1.3節(jié)研究目的與方法4第1.4節(jié)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能4第2章控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)5第2.1節(jié)太陽(yáng)能結(jié)構(gòu)5第3章電路具體設(shè)計(jì)14第3.1節(jié)水位測(cè)量14第3.2節(jié)水溫測(cè)量19第3.3節(jié)水位、水溫測(cè)量整體電路23第3.4節(jié)上水電路25第3.5節(jié)鍵盤(pán)和顯示電路28第3.6節(jié)時(shí)鐘電路35第3.7節(jié)加熱電路36第3.8節(jié)報(bào)警電路37第4章程序設(shè)計(jì)40第4.1節(jié)主程序設(shè)計(jì)40第4.2節(jié)顯示子程序42結(jié) 論43附 錄44參考文獻(xiàn)47致 謝48前言隨著城市化進(jìn)程加快，世界能源危機(jī)告急，世界上許多國(guó)家掀起了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的熱潮，太陽(yáng)能作為一種綠色可再生的資源，被充分利用到家庭熱水，取暖領(lǐng)域，太陽(yáng)

8、能熱水器無(wú)疑將會(huì)成為熱水器行業(yè)的一個(gè)新星；與電熱水器相比太陽(yáng)能熱水器有很多優(yōu)點(diǎn)。其好處有一，是綠色可再生資源。二經(jīng)濟(jì)效益顯著。三，可與其他資源配套使用。四，綠色安全。五使用壽命長(zhǎng)。雖然其有諸多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今社會(huì)人們的生活水平日益提高，同時(shí)也對(duì)生活質(zhì)量提出了新的要求。現(xiàn)有電熱型熱水器安全性差，給人們生活安全帶來(lái)巨大隱患。這為太陽(yáng)能發(fā)展提供了良好的外部生存環(huán)境。太陽(yáng)能熱水器克服安全問(wèn)題且使用簡(jiǎn)單、方便。太陽(yáng)能熱水器順乎時(shí)代發(fā)展的要求，滿足人們對(duì)環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。在人類(lèi)文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。在太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中，太陽(yáng)能熱水器是技術(shù)上比較成熟、造價(jià)比較低廉的產(chǎn)品，同時(shí)給人民

9、提供不耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎。 但由于太陽(yáng)能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽(yáng)能利用帶來(lái)重重困難，因而尚未被人們大規(guī)模的使用，太陽(yáng)能熱水器水溫控制還處于初級(jí)階段,大多數(shù)熱水器用起來(lái)不方便,水溫難以控制，不具備自主調(diào)溫，自動(dòng)上水等功能。這些弊端給用戶使用帶來(lái)了種種的不便利。 第1章 課題研究的價(jià)值 第1.1節(jié)課題的背景意義隨著太陽(yáng)能熱水器的迅速推廣，廣大消費(fèi)者對(duì)太陽(yáng)能熱水器特別是太陽(yáng)能熱水器控制器的要求越來(lái)越高，太陽(yáng)能熱水器商家為使自己的產(chǎn)品能在市場(chǎng)上生存和發(fā)展，在不斷提高太陽(yáng)能熱水器熱水性能的同時(shí)，也不斷加大力度滿足消費(fèi)者對(duì)于太陽(yáng)能使用方便的要求，于是太陽(yáng)能熱水器的智能

10、化程度越來(lái)越高。本設(shè)計(jì)根據(jù)市場(chǎng)的需要，以及我國(guó)研究的成果。根據(jù)論文資料及市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品模型，在加上自己的理解和創(chuàng)意，模仿出了一套太陽(yáng)能水溫智能控制系統(tǒng)。這樣可以大大滿足不同人群的需要，降低操作的難易程度。此系統(tǒng)根據(jù)太陽(yáng)能熱水器的程度。為太陽(yáng)能熱水器提供了一套程度高、性能良好、使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的配套控制系統(tǒng)。第1.2節(jié) 太陽(yáng)能熱水器目前發(fā)展的狀況太陽(yáng)能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。1998年世界太陽(yáng)能熱 水器的總保有量約5400萬(wàn)平方米。按照人均使用太陽(yáng)能熱水器面積，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分別為1平方米人和o7 平方米人。日本有2o的家庭使用太陽(yáng)能

11、熱水器，以色列有80的家庭使用太陽(yáng)能熱水器。20多年來(lái)，太陽(yáng)能熱水器在我國(guó)得到了快速發(fā)展和推廣應(yīng)用。7o年代后期開(kāi)始開(kāi)發(fā)家用熱水器。目前全國(guó)有5oo多個(gè)熱水器生產(chǎn)廠家，1998年的產(chǎn)量約400萬(wàn)平方米，總安裝量約1400萬(wàn)平方米，產(chǎn)量占世界第一位。我國(guó)太陽(yáng)能熱水器平均每平方米每年可節(jié)約1oo15o公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。8o年代后期，我國(guó)開(kāi)始研制高性能的真空管集熱器。清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的全玻璃真空管集熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，類(lèi)似拉長(zhǎng)的暖水瓶，內(nèi)管外表面上選擇性吸收涂層是其關(guān)鍵技術(shù)。全玻璃真空管集熱器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，目前全國(guó)有6o多個(gè)全玻璃真空管集熱器生產(chǎn)廠，年產(chǎn)300多萬(wàn)只真空管。8o年代后期至9o年代初，北京市太 陽(yáng)

12、能研究所相繼在我國(guó)政府、undp支持下，并與德國(guó)合作研制成功熱管式真空管集熱器，1996年與德國(guó) dasa公司合資建立了熱管式真空管集熱器生產(chǎn)廠，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，1998年生產(chǎn)了 11萬(wàn)只真空管，產(chǎn)品銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)外。目前在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的太陽(yáng)能熱水器主要有平板型和真空管型兩種。平板型太陽(yáng)能熱水器國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額約65；真空管熱水器分全玻璃和熱管式兩種，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額約35。目前太陽(yáng)能熱水器主要用于家庭，其次是廠礦、機(jī)關(guān)、公共場(chǎng)所等。我國(guó)的太陽(yáng)能熱水器工業(yè)逐步走向成熟，除了技術(shù)不斷改進(jìn)、 產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高外，幾種熱水器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布并開(kāi)始實(shí)施。如平板熱水器熱性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法）（gb4271-84）

13、、平板熱水器產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)）（gb6424-86）、家用熱水器熱性能實(shí)驗(yàn)方法）（gb12915一91）、全玻璃真空管集熱器）（gbt17o49-1997）等。但同時(shí)應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)還遠(yuǎn)沒(méi)有開(kāi)發(fā)出來(lái)，熱水器的戶用比例只有3，與日本的2o和以色列的80相比相差甚遠(yuǎn)，因此中國(guó)的市場(chǎng)容量還非常巨大。目前太陽(yáng)能控制器的控制器基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，以單片機(jī)為控制核心的控制系統(tǒng)占領(lǐng)太陽(yáng)能熱水器的主要市場(chǎng)。在市場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能控制單片機(jī)的型號(hào)較多，其中應(yīng)用最多的是51系列和pic系列單片機(jī)。其基本框圖如圖1.1所示。 圖1.1 市場(chǎng)太陽(yáng)能熱水器基本框圖太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水位顯示、水位控制、

14、溫度顯示、防凍等多種功能，其中對(duì)水位的檢測(cè)、控制，實(shí)現(xiàn)水位顯示、自動(dòng)上水、超限報(bào)警是太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的核心。目前大多數(shù)太陽(yáng)能熱水器的水位傳感器都采用分段式水位傳感器，因?yàn)樘?yáng)能熱水器對(duì)水位精確度的要求不高，并且分段式傳感器的成本很低。圖1.2是常用的一種分段式熱水器傳感器的基本原理。對(duì)于溫度的檢測(cè)便于用戶的使用和控制電加熱。目前，溫度傳感器的應(yīng)用種類(lèi)較為繁雜，有直接使用熱電阻、熱電偶的，也有使用數(shù)字溫度變送器（如max6674）的。在顯示方面多采用led顯示或lcd液晶顯示。圖1.2 一種分段式水溫傳感器第1.3節(jié) 課題的研究?jī)?nèi)容本課題主要是對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品的仿制，要能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的完

15、整功能。本課題以89c52單片機(jī)為核心配合傳感器、顯示器件、電磁閥、電加熱器、報(bào)警器等外圍器件，采集熱水器儲(chǔ)水箱中的水位、水溫信號(hào)，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、電加熱器加熱來(lái)控制儲(chǔ)水器的水位、溫度，并完成水位、水溫顯示，時(shí)間顯示，水溢報(bào)警等功能。另外配有鍵盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)上水、手動(dòng)電加熱、設(shè)置水位、設(shè)置溫度等功能。第1.4節(jié) 設(shè)計(jì)要求和目的1.掌握太陽(yáng)能熱水器的工作原理及實(shí)現(xiàn)控制方法；2.太陽(yáng)能熱水器水位的檢測(cè)和顯示；3.太陽(yáng)能熱水器溫度的檢測(cè)和顯示；4.太陽(yáng)能熱水器水溫的設(shè)定和電加熱器的控制；5.太陽(yáng)能熱水器上水水位的設(shè)定和控制；第2章 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)介紹第2.1節(jié) 太陽(yáng)能熱水器的整體結(jié)構(gòu)2.1

16、.1 太陽(yáng)能的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)主要由集熱器，下降水管，循環(huán)水管，補(bǔ)給水箱，上升水管，自來(lái)水管，熱水出水管幾部分構(gòu)成如圖2.1 圖2.1 熱水器裝置簡(jiǎn)圖1-集熱器 2-下降水管 3-循環(huán)水管 4-補(bǔ)給水箱 5-上升水管 6-自來(lái)水管 7-熱水出水管熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成，圖中為典型的熱水器裝置圖。圖中集熱器1按最佳傾角放置，下降水管2的一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另一端與集熱器1的下集管接通。上升水管5與循環(huán)水箱3上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。 當(dāng)集熱器吸收太陽(yáng)輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。水溫升高后，水的比重減

17、輕，便經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。而循環(huán)水箱下部的冷水比重較大，就由水箱下流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到集熱器吸收的熱量與散失的熱量相平衡時(shí)，水溫不再升高。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱(chēng)循環(huán)熱水器。集熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與一般熱水交換器不一樣，熱交換器通常只是液體到液體，或是液體到氣體的熱交換過(guò)程，而平板行集熱器時(shí)直接將太陽(yáng)輻射傳給液體或氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過(guò)程。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實(shí)用的集熱器就有直管式、瓦楞式、扁管式、鋁翼式等二十多種。2.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖2.2 統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2.2

18、為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，該圖的系統(tǒng)控制原理圖如下圖2.3圖2.3 系統(tǒng)控制原理圖注釋?zhuān)簍1：熱水箱的溫度傳感器 t2：循環(huán)水管中的溫度傳感器t3：集熱器中的溫度傳感器 f1：循環(huán)水閥門(mén)f2：冷水閥門(mén) f3：熱水閥門(mén)（1）早晨水溫控制由于清晨太陽(yáng)光較弱，所以太陽(yáng)能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。為了提供溫度不低于30攝氏度的水，熱水器在清晨4-7點(diǎn)之間對(duì)水箱進(jìn)行電加熱，具體控制過(guò)程如下：首先，關(guān)閉冷水閥門(mén)f2和循環(huán)水閥門(mén)f1，然后微機(jī)開(kāi)始進(jìn)行水箱的溫度采集，同時(shí)進(jìn)行溫度的比較，當(dāng)水箱的溫度小于30攝氏度時(shí)，電熱器d接通進(jìn)行加熱，同時(shí)微機(jī)繼續(xù)對(duì)熱水箱的溫度進(jìn)行采集。當(dāng)溫度加熱到大于30攝氏度時(shí)電熱器斷開(kāi)，如此反

19、復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。（2）循環(huán)水集熱過(guò)程早晨水溫控制之后（79點(diǎn)），設(shè)定當(dāng)日的水箱溫度n（由兩位bcd次齒輪開(kāi)關(guān)設(shè)定），輸入微機(jī)，再利用微機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)太陽(yáng)光能對(duì)熱水箱加熱以達(dá)到理想溫度n。具體控制過(guò)程如下：打開(kāi)循環(huán)閥門(mén)f1，關(guān)閉冷水進(jìn)水閥門(mén)f2，熱水閥門(mén)f3處于空控狀態(tài)。然后開(kāi)始比較溫度，若（t3-t15攝氏度，t2t1）為止。如若t1=n，那么循環(huán)水集熱過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入冷水集熱控制過(guò)程。（3）冷水集熱控制此時(shí)熱水箱溫度已達(dá)到了n，冷水要進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器，這時(shí)溫度為t3，和當(dāng)日的設(shè)定溫度值相比較，若t3n則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時(shí)段大概為9點(diǎn)20點(diǎn)。具體控制過(guò)程如下：關(guān)閉循環(huán)

20、水閥門(mén)f2，打開(kāi)冷水閥門(mén)f2，熱水閥門(mén)f3處于可控狀態(tài)。若t3n，打開(kāi)熱水閥門(mén)f3并將保持一段時(shí)間，若t3n閥門(mén)f3繼續(xù)保持打開(kāi)狀態(tài)，否則關(guān)閉f3。可見(jiàn)，這次過(guò)程充分利用太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能，方便快捷。（4）水箱加熱控制此時(shí)，也許你會(huì)問(wèn)如果沒(méi)有日照或者日照較弱時(shí)，到了晚上我們是否還能洗上熱水澡嗎？答案是肯定的，不要忘了這款熱水器還有一個(gè)從系統(tǒng)，這時(shí)它就要發(fā)揮作用了。熱水箱溫度為t1，將它和設(shè)定值n相比較，從而控制是否打開(kāi)電加熱，控制時(shí)段為下午，具體過(guò)程如下： 若t1n，電加熱接通；否則，電加熱斷開(kāi)，而且，15點(diǎn)20點(diǎn)中的每個(gè)小時(shí)有下表2.1的關(guān)系：表 2.1 溫度比較時(shí)間（時(shí)）溫度比較加熱值（度

21、）15t135n 3516t140n 4017t145n 4518t150n 5019t155n 5520t160n 60最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值n。由此可見(jiàn)，即使沒(méi)有日照我們照樣可以洗上熱水澡了。綜上所述，太陽(yáng)能供熱控制系統(tǒng)不僅節(jié)約而且高度智能化，方便省事，不論日常家居，還是對(duì)賓館、學(xué)校等都是最佳選擇。2.1.3關(guān)于輔助電加熱的部分1.系統(tǒng)組成 ： 如圖2.4所示，本系統(tǒng)主要由控制器、自動(dòng)控制閥、手動(dòng)控制閥、水位檢測(cè)電極、水溫檢測(cè)傳感器、電阻加熱絲、儲(chǔ)水箱等組成控制器：主要通過(guò)里面的電磁閥控制yv1和yv2的通斷，控制水溫檢測(cè)傳感器檢測(cè)水溫、控制水位檢測(cè)傳感器檢測(cè)水在水箱中的位置以及控制

22、電阻加熱絲加熱。自動(dòng)控制閥：主要通過(guò)控制器控制，當(dāng)水箱中的水的實(shí)際溫度大于所設(shè)置的溫度時(shí)，自動(dòng)閥就自動(dòng)打開(kāi)往水箱中上水，直到上到上一個(gè)目標(biāo)水位為止。手動(dòng)控制閥：當(dāng)自動(dòng)閥損壞時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)閥進(jìn)行上下水。水位檢測(cè)電極：主要用來(lái)檢測(cè)水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五個(gè)電極，接地的電極放在最水箱的最底下，其余分別放在四等分點(diǎn)上，比如當(dāng)水箱中的水在第一等分和第二等分之間，則顯示水箱中有四分之一的水，當(dāng)超過(guò)第二等分，則顯示二分之一的水。水溫檢測(cè)傳感器：主要用來(lái)檢測(cè)水箱中水的實(shí)際溫度。電阻加熱絲：主要用來(lái)加熱水箱中水，使其達(dá)到用戶所需要的溫度。 太陽(yáng)能熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能：

23、晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。圖2.4 系統(tǒng)組成示意圖裝置的工作原理：本控制系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，在系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)溫度高于設(shè)置溫度，且水位未達(dá)到最高時(shí)，控制器打開(kāi)電磁水閥yv1和yv2進(jìn)行上水，同時(shí)點(diǎn)亮上水指示燈，當(dāng)水位上至上一目標(biāo)水位時(shí)，自動(dòng)停止上水（即關(guān)閉電磁水閥yv1和yv2），若水箱內(nèi)無(wú)水，則自動(dòng)上水至最低水位處。在系統(tǒng)處于手自動(dòng)狀態(tài)下，可自由上水或停止上水（上水時(shí)水箱水位必須未滿），若水位達(dá)到最高則自動(dòng)停止上水；若需要啟動(dòng)加熱器則必須先設(shè)定加熱溫度，然后按下加熱鍵進(jìn)行加熱；若需洗浴時(shí)，則需打開(kāi)手動(dòng)閥yv4，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)電磁水閥yv2，可

24、通過(guò)yv5自由調(diào)節(jié)水溫；當(dāng)電磁水閥yv1和yv2損壞或停電時(shí)，可通過(guò)打開(kāi)yv5和yv6進(jìn)行上下水解決燃眉之急；此系統(tǒng)設(shè)置yv3是為了防止冬天氣溫過(guò)低引起水管因內(nèi)有積水而凍裂。 2.光電隔離與輔助加熱電路設(shè)計(jì)如下圖2.5圖2.5 輔助加熱電路圖上圖為太陽(yáng)能熱水器光電隔離與輔助加熱電路設(shè)計(jì)。當(dāng)室外光強(qiáng)不足（陰天、下雨）時(shí)，對(duì)水箱的水提前加熱是很必要的，這一電路恰好能完成這一功能。工作原理：當(dāng)單片機(jī)89c52p2.1口輸出高電平時(shí)，三極管t1導(dǎo)通，致使發(fā)光二極管發(fā)光，同時(shí)光敏三極管t2導(dǎo)通，繼電器閉合，電阻絲r1r4發(fā)熱，這樣就完成了加熱任務(wù)，此電路雖然簡(jiǎn)單，但在太陽(yáng)能熱水器中是必不可少的。2.1.

25、4太陽(yáng)能熱水器總體水位、水溫測(cè)量電路。這部分用于采集水位水溫信號(hào)給單片機(jī)，是太陽(yáng)能熱水器控制器最關(guān)鍵的部位。時(shí)間、水位、溫度顯示和鍵盤(pán)電路。這部分用于系統(tǒng)和人的信息交互，有對(duì)太陽(yáng)能熱水器狀態(tài)的直觀顯示，也有用于人對(duì)系統(tǒng)控制的鍵盤(pán)電路。時(shí)鐘電路。給系統(tǒng)提供時(shí)間顯示和參考時(shí)間。驅(qū)動(dòng)電路。包括電加熱、上水電磁閥、報(bào)警電路，是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部分。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖2.6所示。圖2.6 控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖89c52引腳圖如下圖2.7：圖2.7 89c52的引腳圖vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高

26、阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此

27、作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口作為at89c52的一些特殊功能口， 管腳

28、備選功能：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或

29、用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea / vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端

30、保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。第3章 水位和水溫測(cè)量電路第3.1節(jié) 水位測(cè)量電路3.1.1水位測(cè)量電路的選擇水位測(cè)量可以有多種方法，需從性能和成本兩方面進(jìn)行考慮，選擇合適的方案。1排阻分檔鍵盤(pán)式水位傳感器在許多資料中都介紹了一種類(lèi)似鍵盤(pán)電路的分檔水位傳感器，其原理圖如圖3.1所示。圖3.1 排阻式水位測(cè)試電路示意圖它的工作原理類(lèi)似于鍵盤(pán)的工作原理，用 4根不銹鋼針?lè)謩e置于水箱內(nèi)的 四種不同高度的位置，當(dāng)某個(gè)鋼針不接觸水面時(shí)，其輸出為高電

31、平；當(dāng)其與水面接觸時(shí)則輸出低電平。它們的輸出接至電子開(kāi)關(guān)cd4069，經(jīng)過(guò)cd4069反向并經(jīng)74ls244驅(qū)動(dòng)后分別接入89c52的 p10p13引腳。cpu對(duì)這些引腳進(jìn)行判斷后 ，送去顯示相應(yīng)的水位值。顯示共分 4檔 ，每檔為滿水位的25% 。這種方法簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，省去了傳統(tǒng)的 ad轉(zhuǎn)換器，成本低，雖然不精確但可以滿足使用要求。2rc充放電式水位傳感器測(cè)量電路這種電路資料較少，但我們?cè)谑袌?chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的太陽(yáng)能的水位和水溫傳感器就是基于這種原理。我們可以清楚的地知道傳感器外形非常簡(jiǎn)單，一共只有4個(gè)端口，其中一個(gè)是防凍接口，沒(méi)有使用，使用的只有3個(gè)端口，在可用的三個(gè)端口上分別標(biāo)有公共、水位、水溫標(biāo)志

32、，由此可知測(cè)量水位、水溫都只用了一個(gè)端口。觀察傳感器可知水位傳感器有5個(gè)與水接觸點(diǎn)，我們從上到下依次命名它們?yōu)?5觸點(diǎn)。我們分別測(cè)量了觸點(diǎn)不同接法時(shí)公共和水位兩端口之間的電阻，數(shù)據(jù)如表3.1所示。表 3 .1 輸出電阻值表短接方式無(wú)短接1、21、2、31、2、3、41、2、3、4、5輸出電阻值（k）極大25由上述測(cè)試結(jié)果的電阻值得出這樣的規(guī)律，那就是電阻的并聯(lián)短接，其原理如圖3.3所示。它的工作原理是，水面每接觸一個(gè)鋼針就會(huì)多并聯(lián)一個(gè)電阻，電阻隨水位變化而規(guī)律的變化。利用單片機(jī)的一個(gè)口周期性的給電容電路充放電，然后用單片機(jī)監(jiān)測(cè)電容兩端電壓的變化，因?yàn)殡娙蓦妷旱纳仙蛳陆禃r(shí)間

33、t=rc，所以用單片機(jī)記錄這個(gè)時(shí)間就能判別電阻的變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為水位的變化進(jìn)行顯示及其他動(dòng)作。圖3.3 rc充放電式水位傳感器測(cè)量電路原理圖3傳感器選擇rc充放電式水位傳感器測(cè)量電路，明顯優(yōu)于排阻分檔鍵盤(pán)式水位傳感器的地方有：（1）接線簡(jiǎn)單，排阻分檔鍵盤(pán)式水位傳感器需要四根導(dǎo)線傳輸水位信號(hào)，而rc充放電式水位傳感器僅需要兩根就能完成，這對(duì)于線路較長(zhǎng)的太陽(yáng)能熱水器傳輸信號(hào)電路來(lái)說(shuō)能節(jié)省相當(dāng)多的導(dǎo)線資源。（2）給水溫測(cè)量電路設(shè)計(jì)帶來(lái)方便，rc充放電式水位傳感器的原理可以同樣運(yùn)用到熱電阻溫度測(cè)量電路中。（3）占用較少的i/o口，僅需兩個(gè)i/o口就能完成水位檢測(cè)任務(wù)，極大地節(jié)約了單片機(jī)的i/o 口資源

34、。綜上比較可見(jiàn)選用第二種方案較為優(yōu)越。3.1.2 水位測(cè)量電路的具體設(shè)計(jì)及優(yōu)化1直接連接單片機(jī)i/o口檢測(cè)單片機(jī)中的定時(shí)器可以提供電壓變化時(shí)間的紀(jì)錄，接下來(lái)就是如何將電壓的變化傳遞給單片機(jī)。一種簡(jiǎn)單的方案是：用p1.0口給rc電路周期性的充放電，然后用p1.1口監(jiān)測(cè)電容的電平變化，完成計(jì)時(shí)，這種方案看上去簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際則行不通。按剛才提到的方法接圖如圖3.4。這樣做得到的結(jié)果是p1.1的電壓一直保持高電平，即電容電壓一直保持高電平。這與單片機(jī)內(nèi)部電路有關(guān)。圖3.4 直接用i/o檢測(cè)電容電壓測(cè)量水位電路原理圖p1口只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，當(dāng)p1.1口為高電平時(shí)，將電容端與p1.1連接，v

35、cc會(huì)通過(guò)內(nèi)部上拉電阻持續(xù)給電容充電，所以監(jiān)測(cè)電容電壓一直為高電平。而當(dāng)將其置低電平時(shí)，p1口相當(dāng)于接地，將會(huì)出現(xiàn)相反的情況，其通過(guò)地一直給電容放電，電容電壓一直低電平。2采取與i/o隔離并用中斷監(jiān)測(cè)電容電壓的電路這樣需要將電容電壓與單片機(jī)監(jiān)測(cè)端口隔離，采取如圖3.5所示電路。 圖3.5 水位測(cè)量電路1.lm358的應(yīng)用lm358的正向輸入端接電容電壓正端，反向輸入端與輸出端相連，構(gòu)成電壓跟隨器。電壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來(lái)說(shuō)，輸入阻抗要達(dá)到幾兆歐姆是很容易做到的。輸出阻抗低，通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低，也就是說(shuō)電壓跟隨器有較好的隔離作用，使輸出對(duì)輸入影響較小，正

36、好滿足我們的要求。lm358的輸出電壓幅度為0 至vcc-1.5v,而要跟隨的電壓范圍為05v，所以應(yīng)選用大于+6.5v的電源供電，這里選用+12v單電源供電2lm393的作用給比較器設(shè)置+3v的參考電壓，將電容電壓的指數(shù)曲線變成矩形波。將參考電壓接同相輸入端，比較電壓接反相輸入端，從而實(shí)現(xiàn)電容電壓在上升到參考電壓時(shí)比較器產(chǎn)生下降沿信號(hào)，作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)。根據(jù)lm393的特性本設(shè)計(jì)電源電路提供的電壓，選用+5v給其供電。由lm393的內(nèi)部原理圖可知lm393的輸出為集電極開(kāi)路，它的輸出高電平與lm393的電源無(wú)關(guān)，但須接外部電源和上拉電阻。在圖3.5所示的水位測(cè)量電路中并未有這樣的上拉

37、電壓電路，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部int0、int1口已經(jīng)具備了這樣的電路。int0、int1的內(nèi)部電路類(lèi)似于p1口。另外lm393的同相輸入端輸入和反相輸入端輸入之間有相互嵌位作用，+5v電源和分壓電阻提供的+3v參考帶電平對(duì)反相輸入端輸入有嵌位作用，如果不接lm358 電源跟隨器而與電容直接相連，顯然會(huì)影響電容電壓的變化，這就是要加電壓跟隨器進(jìn)行隔離的原因。3充電時(shí)間的設(shè)定和電容的選擇電容充電時(shí)間的計(jì)算公式為： （31）t即位電容電壓上升時(shí)間。編程使p1.0口輸出周期性的方波，給電容充放電，方波半周期（充電或放電時(shí)間）為，應(yīng)使方波半周期大于電容電壓上升時(shí)間，即： （32）如果使用單片機(jī)主程序一直循

38、環(huán)給p1.4口輸出方波，方波的周期可以很大，超過(guò)幾秒甚至幾十秒，但是這樣主程序就只能干這一項(xiàng)工作，影響單片機(jī)的其他工作。所以要用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)方波輸出。這樣用定時(shí)器就可以用定時(shí)中斷使p1.4口輸出方波，又不影響單片機(jī)的其他工作。這樣方波的周期就受定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的限制。89c52單片機(jī)定時(shí)器共有4種定時(shí)方式，其中定時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)的為定時(shí)方式1。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在方式1下做定時(shí)器用時(shí)，其定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為： （33）采用12m的晶振，晶振周期為s，因?yàn)椴扇《〞r(shí)器終端方式，所以n=0xffff=65536。所以： （34）那么當(dāng)t=30ms,計(jì)數(shù)初值為0x8ad0=35536。如圖3.6，這里用int0

39、中斷來(lái)監(jiān)視記錄電容變化，內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)器對(duì)電容電壓上升時(shí)間的記錄，所以可以通過(guò)將計(jì)時(shí)器寄存器里的值顯示出來(lái)的方式直觀顯示電容電壓結(jié)果，來(lái)確定合適的電容。由表格數(shù)據(jù)可見(jiàn)當(dāng)選用2uf電容時(shí)，應(yīng)需較大的充放電時(shí)間，充放電不夠充分，所以計(jì)數(shù)器寄存器中的值大而不準(zhǔn)；而當(dāng)取0.22uf電容式計(jì)數(shù)寄存器th0的值僅為1或2，非常不利用區(qū)分；當(dāng)取1uf電容時(shí)，數(shù)據(jù)大小合適，分段明顯，所以應(yīng)選用1uf電容。另外，電容兩端的最高電壓為+5v，最低電壓為0v，所以所選電容的耐壓留有一定裕量為最大電壓的3倍，所以應(yīng)選取耐壓為15v以上的電容。表 3. 2 不同電容大小時(shí)計(jì)數(shù)器寄存器中的值一水位二水位三水位四水位th

40、0tl0th0tl0th0tl0th0tl02ufa0b48598708360651uf64704950384032340.22uf2180a31728016472 （35）又由式3.8得： （36）這樣由公式3.5、3.6得到。因此取充電和放電時(shí)間為30ms。4、編程即可實(shí)現(xiàn)水位處理由于水電阻的波動(dòng)性和電容的不穩(wěn)定性等原因，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值會(huì)有一定的波動(dòng)，所以需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理顯示水位。第3.2節(jié) 水溫測(cè)量電路水溫測(cè)量電路的設(shè)計(jì)包括傳感器的選擇和測(cè)量電路的選擇?？紤]到性價(jià)比等原因，市場(chǎng)上大部分太陽(yáng)能熱水器的溫度傳感器都選用ntc負(fù)溫度系數(shù)熱電阻，本系統(tǒng)也選用這種。下面主要論述測(cè)量電路。3

41、.2.1方案比較選擇溫度測(cè)量方案很多，下面通過(guò)比較選擇合適的測(cè)量方法。1 熱電阻a/d轉(zhuǎn)換式水溫傳感器圖3.6 熱電阻a/d轉(zhuǎn)換電路原理圖a/d轉(zhuǎn)換式水溫傳感器的原理是，利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，將隨溫度變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào)，然后將這個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)放放大處理成05v的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)。這種電路測(cè)量比較精確，但需用a/d轉(zhuǎn)換器，而a/d轉(zhuǎn)換的價(jià)格較貴，會(huì)加大成本，另外a/d轉(zhuǎn)換需占用8個(gè)數(shù)據(jù)口和兩個(gè)片選口及兩個(gè)控制口共12個(gè)i/o口。2rc充放電式熱電阻水溫傳感器測(cè)量電路rc充放電式熱電阻水溫傳感器測(cè)量電路的原理與前面提到的rc充放電式

42、水位傳感器測(cè)量電路原理完全相同，只要把水位電阻換成熱電阻就可以了。其缺點(diǎn)是不夠精確，但成本很低，對(duì)于對(duì)溫度要求不算精確的太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，完全可以滿足我們的需要。另外與a/d轉(zhuǎn)換式溫度傳感器相比，其優(yōu)勢(shì)還是十分突出的：（1）僅需2個(gè)i/o口就能完成對(duì)溫度的檢測(cè)，節(jié)約了單片機(jī)的i/o，有利于降低成本。 （2）實(shí)現(xiàn)起來(lái)也十分簡(jiǎn)單。3.2.2水溫測(cè)量電路的設(shè)計(jì)及溫度計(jì)算方法1水溫測(cè)量電路圖3.7 水溫測(cè)量電路原理圖對(duì)太陽(yáng)能熱水器中水的溫度進(jìn)行控制及顯示，需對(duì)熱水器水溫與出水溫度進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于熱水器來(lái)說(shuō)溫度控制與顯示的精度要求并不高，因此本設(shè)計(jì)采用負(fù)溫度系數(shù)ntc 熱敏電阻作為測(cè)溫元件，利用ntc 熱

43、敏電阻阻值隨溫度變化而改變的特性實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。2水溫計(jì)算方法ntc 熱敏電阻的阻值與溫度的準(zhǔn)確關(guān)系為: （37） 式中r0 為溫度為t0 時(shí)的電阻值，t0 為基準(zhǔn)溫度298.15k， 即25 。為材料系數(shù)。r0 與由熱敏電阻生產(chǎn)廠家給出。由式3.7可得: （38）由式3.3和式3.4可得； （39）經(jīng)測(cè)試t0=25的計(jì)數(shù)器寄存器中的值=16384。將t0 、值代入上式并用攝氏溫度表示時(shí)水膽溫度為； （310）因?yàn)?9c52單片機(jī)無(wú)法進(jìn)行直接的對(duì)數(shù)運(yùn)算，按上述公式計(jì)算溫度值將是十分困難的。在這里查表法是一種經(jīng)常采用的解決辦法，即事先計(jì)算出所有可能的計(jì)時(shí)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的溫度值以表格形式寫(xiě)入控制程序，每次轉(zhuǎn)

44、換完畢后查表得出所對(duì)應(yīng)的溫度值。但此種方法需占用較多的程序儲(chǔ)存空間本設(shè)計(jì)采用一次線性插值法對(duì)溫度與a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系進(jìn)行分段線性化，以少量單片機(jī)能直接進(jìn)行的運(yùn)算的組合去逼近目標(biāo)函數(shù)。圖3.8為溫度t 與計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)果n之間的關(guān)系曲線。圖3.8 計(jì)時(shí)寄存器值n與溫度t的關(guān)系曲線其中圓滑曲線為實(shí)際的t-n關(guān)系曲線設(shè)計(jì)中根據(jù)使用要求將曲線在0 -90 范圍內(nèi)分3 段采用圖中的3 段直線斷代替實(shí)際曲線。曲線按式3.10 計(jì)算出圖中各線段端點(diǎn)坐標(biāo)值為：n1=1000，t1=90()； n2=7549，t2=43()； n3=20000，t3=20()； n4=56450，t4=0()；分段線性化

45、后溫度t 的近似計(jì)算公式：，() （311），() （312），() （313）為了能在單片機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，將以上三式進(jìn)一步變換成如下形式（其中int為取整函數(shù)） t=97-int(n*8/1000), （314）t=50-int(n/1000), （315） t=30-int(n*5/10000), （316）式3.12、 3.13 和3.14 的計(jì)算過(guò)程僅需通過(guò)簡(jiǎn)單的幾步移位與加減法操作即可實(shí)現(xiàn)，與通過(guò)式3-10 計(jì)算并進(jìn)行四舍五入圓整的結(jié)果相比較單片機(jī)通過(guò)式3.12、 3.13 和3.14計(jì)算出的溫度值在020 范圍內(nèi)誤差不超過(guò)2,在20 90 范圍內(nèi)誤差不超過(guò)1,并且計(jì)算出的溫度值與a/

46、d 轉(zhuǎn)結(jié)果之間保持良好的單調(diào)遞增關(guān)系。3程序?qū)崿F(xiàn)測(cè)量水溫程序與水位程序類(lèi)似，由單片機(jī)口給電容發(fā)矩形波充放電，然后檢測(cè)中斷計(jì)時(shí)，根據(jù)計(jì)數(shù)器中的值來(lái)判斷當(dāng)前溫度。也就是水溫測(cè)量程序包含中斷計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)處理兩部分。定時(shí)器0和1已經(jīng)被水位測(cè)量電路，和充電定時(shí)占用，所以這里需可以編程序?qū)崿F(xiàn)水位和水溫中斷輪流開(kāi)關(guān)，來(lái)輪流使用定時(shí)器0,計(jì)算溫度傳感器的上升時(shí)間。數(shù)據(jù)處理公式已在上面列出。第3.3節(jié) 水位、水溫測(cè)量電路的整體設(shè)計(jì)由上面的分析知道，兩者的電路原理一樣，都是用p1口給電容充電，用中斷檢測(cè)電容電壓變化。作為充電口p1口的作用相當(dāng)于電源（充電時(shí)）或地（放電時(shí)），所以可以用同一個(gè)口為兩個(gè)沖放電回路充電，兩

47、個(gè)回路是獨(dú)立的。lm393和lm358 都是雙運(yùn)放、8腳dip封裝，恰好用于水位和水溫檢測(cè)兩路。下面圖3.9是實(shí)際的水位和水溫測(cè)量電路圖。圖3.9 水位和水溫測(cè)量電路實(shí)際電路圖以p1.3口作為水位和水溫電路的公共充放電口，以into作為水位測(cè)量電路的中斷檢測(cè)口，以int1作為水溫測(cè)量電路的中斷檢測(cè)第3.4節(jié) 時(shí)鐘電路3.4.1芯片選擇太陽(yáng)能熱水器雖然節(jié)能環(huán)保，但它也有自身的許多缺點(diǎn)，例如受天氣狀況的影響太大，如果某天因陰雨天氣等原因日照不足，水溫偏低，使用者就無(wú)法正常使用熱水。為了解決這個(gè)問(wèn)題需要為控制系統(tǒng)提供電加熱裝置。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加熱的功能，需要使用一個(gè)適用本系統(tǒng)得時(shí)鐘芯片，下面通過(guò)對(duì)兩種

48、芯片的性能比較來(lái)選擇芯片。1ds12b887性能特點(diǎn)：在沒(méi)有外部電源的情況下可工作10年，自帶晶體振蕩器及電池，可計(jì)算到2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日期、月、年七種日歷信息并帶閏年補(bǔ)償，用二進(jìn)制碼或bcd碼代表日歷和鬧鐘信息，有12和24小時(shí)兩種制式，12小時(shí)制時(shí)有am和pm提示，可選用夏令時(shí)模式，可以應(yīng)用于motorola和intel兩種總線，數(shù)據(jù)/地址總線復(fù)用，內(nèi)建128字節(jié)ram 14 字節(jié)時(shí)鐘控制寄存器 114 字節(jié)通用 ram，可編程方波輸出，三種可編程中斷 時(shí)間性中斷 可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷 周期性中斷122 ms 到 500 ms時(shí)鐘更新結(jié)束中斷。管腳功能描述:圖4

49、.1是ds12b887時(shí)鐘芯片管腳圖。管腳名稱(chēng)和功能：ad0ad7 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線；nc 空腳；mot 總線類(lèi)型選擇(motorola/intel)；cs 片選；as ale；r/ w 在intel總線下作為 /wr；ds 在intel總線下作為 /rd；reset 復(fù)位信號(hào)；irq 中斷請(qǐng)求輸出；sqw 方波輸出；vcc +5 電源；gnd 電源地；圖4.1 ds12b887時(shí)鐘芯片管腳圖2 .ds1302串行時(shí)鐘芯片ds1302芯片的性能特點(diǎn)：實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒分時(shí)日日期星期月年的能力還有閏年調(diào)整的能力，318 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)ram，串行i/o 口方式使得管腳數(shù)量最

50、少， 寬范圍工作電壓2.0 5.5v， 工作電流2.0v 時(shí),小于300na，讀/寫(xiě)時(shí)鐘或ram 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式， 8 腳dip 封裝或可選的8 腳soic 封裝根據(jù)表面裝配， 簡(jiǎn)單3 線接口，與ttl 兼容vcc=5v。管腳功能描述:圖4.2為ds13028腳封裝管腳圖。圖4.2 ds13028腳封裝管腳圖管腳描述：x1 、x2 32.768khz 晶振管腳；gnd 地；rst 復(fù)位腳；i/o 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳；sclk 串行時(shí)鐘；vcc1,vcc2 電源供電管腳；3 .比較選擇ds12b887的計(jì)時(shí)功能基本相同，它們的最大區(qū)別是ds1302是串行i/

51、o方式，而ds12b887是并行i/o口方式，ds12b887編程實(shí)現(xiàn)要容易些，而ds1302要占用較少的i/o資源?？梢?jiàn)使用ds1302串行時(shí)鐘芯片能夠節(jié)省單片機(jī)的硬件資源，并能充分發(fā)揮單片機(jī)的軟件優(yōu)勢(shì)，所以應(yīng)使用串行芯片ds1302來(lái)完成時(shí)鐘信號(hào)的提供。3.4.2時(shí)鐘電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)1. ds1302 內(nèi)部寄存器ch: 時(shí)鐘停止位 寄存器2的第7 位12/24 小時(shí)標(biāo)志ch=0 振蕩器工作允許； bit7=1,12 小時(shí)模式；ch=1 振蕩器停止； bit7=0,24 小時(shí)模式；wp: 寫(xiě)保護(hù)位 寄存器2 的第5 位:am/pm 定義wp=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭耄?ap=1 下午模式；wp=

52、1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫(xiě)入； ap=0 上午模式tcs: 涓流充電選擇 ds: 二極管選擇位tcs=1010 使能涓流充電； ds=01 選擇一個(gè)二極管;tcs=其它 禁止涓流充電； ds=10 選擇兩個(gè)二極管;ds=00 或11, 即使tcs=1010, 充電功能也被禁止表 4.1 rs位功能表rs位電阻典型位00沒(méi)有沒(méi)有01r12 k10r24 k11r328k2. ds1302與單片機(jī)的連接及時(shí)間讀取方法ds1302的管腳按前面的說(shuō)明進(jìn)行連接，sclk同步時(shí)鐘口接p1.5口，i/o數(shù)據(jù)輸入輸出口接p1.6口，ret復(fù)位引腳接p1.7口，vcc2接+5v電源，vcc1接+5v備用電池，x1、x2接32.768mhz晶振。單片機(jī)與ds1302的連接方式如圖4.3所示。讀取ds1302的時(shí)鐘時(shí)間是主程序的一部分，首先要定義日期時(shí)間等全局變量，然后在主程序中調(diào)用時(shí)間讀取程序，時(shí)間程序編程如下。ds1302為串行時(shí)鐘芯片，每次傳送一位數(shù)據(jù)，通過(guò)p1.5給ds1302發(fā)同步脈沖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。p1.6