基于單片機(jī)的太陽能控制系統(tǒng)方案

1、摘要目前, 太陽能熱水器控制器還一直處于研究與開發(fā)階段 , 市面在售的控制器 絕大部分只具備溫度和水位顯示功能 , 不具備溫度水位的自動(dòng)控制功能。雖然有 的控制器配有電加熱輔助裝置 , 但都不是全智能型的 ,給用戶使用帶來許多不便。太陽能單片機(jī)控制系統(tǒng)是對(duì)其水溫與水位的不同進(jìn)行檢測和控制。關(guān)鍵詞： 單片機(jī)、太陽能熱水器、溫控系統(tǒng)第一章.前言（緒論）1. 1太陽能熱水器的發(fā)展概況及市場競爭分析目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國 之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水器控制器 卻一直處在研究 與開發(fā)階 段。這種控制器只具 有溫度和液位顯示功能

2、 ， 而且為 分段顯示，溫度顯示誤差為 10%，水位顯示誤差為 25%。這種顯示器（ 還稱不上控 制器）不具有溫度控制功能，當(dāng)由于天氣原因而光強(qiáng)不足時(shí)，就會(huì)給熱水器用戶 帶來不便；即使熱水器具有輔助加熱功能，由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過燒， 從而浪費(fèi)大量的 電能。本文 設(shè)計(jì)的太陽能熱水器控 制器以 80C51 單片機(jī)為檢測控 制核心，采用 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí) 顯示和 FUZZY 控制功能，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能。溫度控制采 用模糊控制， 控制器 可以根據(jù)天氣情況利 用輔助加熱裝置使蓄水箱的水 溫在設(shè) 定時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到

3、 24 小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。太陽能熱水器 是太陽能利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟(jì)效益明顯，正在迅速的推廣應(yīng)用，太陽 能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。他主要由平板集熱器、 蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式、直流式和悶曬式。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異，人們衣食住行也在不斷的提高?，F(xiàn)有電熱型熱水器 費(fèi)用昂貴及燃?xì)庑偷牟话踩?，且排放二氧化碳污染大氣，北方用煤氣取暖造?城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽能熱水器良好的外部生存環(huán)境。太陽能熱水器 克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。它使用簡單、方便。太陽能熱水器順呼時(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。在人類文明程度日益提高的今

4、天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽能熱水器的用 量很大。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計(jì)劃之的事，配套熱水器的 商品房銷勢更好5。此款熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣利用太能為 熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。它 充分利用太陽能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢，同時(shí)考慮到在陰天及夜間無法利用 太陽能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢，這是世面上大部 分熱水器所不能比擬的。1. 2 太陽能熱水器的應(yīng)用及意義眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭，沒有污染的巨大能源。隨著世界 上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能

5、源危機(jī)已日益增長，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著 生態(tài)平衡，太陽能開發(fā)利用的課題已提到人類的面前。有人預(yù)測：二十一世紀(jì)太 陽能將由輔助能源上升為主要能源。但由于太陽能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又 給太陽能利用帶來重重困難，有些技術(shù)難點(diǎn)尚未突破，產(chǎn)品造價(jià)偏高（如光電池）。 因而尚未被人們大規(guī)模的使用。在太陽能熱利用技術(shù)中，太陽能熱水器是技術(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。太陽能熱水器是以太陽能光熱轉(zhuǎn)換，利用溫室效應(yīng)和虹吸原理使水加熱的 裝置，此裝置分為兩個(gè)不同的概念：1. 太陽能熱水工程系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由太陽能集熱器、儲(chǔ)水箱管線、補(bǔ)水箱組

6、成不同形式的熱水系統(tǒng)，包括自然循環(huán)式、定溫放水式等等，可構(gòu)成提供熱水 10噸到 100噸的裝置，大多提供集體單位使用。2. 太陽能熱水器是指將上述各種不見組裝成一個(gè)小系統(tǒng)，提供家庭或需要產(chǎn) 熱水 1 噸以下的單位使用，此種裝置算為太陽能熱水器。太陽能熱水器（或系統(tǒng)） 均以其采光面積作為計(jì)量單位，一般1平方米光面積可產(chǎn)熱水 100升，采光面積 每種型號(hào)不同，一般在 1. 52.0 平方米。我國從“六五”計(jì)劃期間開始推廣太陽能熱水器，到目前全國已有 250 萬平 方米采光面積的太陽能熱水器，廠家又幾家發(fā)展到全國約有 180 家左右，是目前 世界上推廣最大的國家之一，而且形成了規(guī)模，形成了中國特色的

7、太陽能企業(yè)， 有中國太陽能協(xié)會(huì)為中心的學(xué)術(shù)中心，以中國農(nóng)村能源企業(yè)協(xié)會(huì)太陽能熱利用專 業(yè)委員會(huì)為中心，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測試條件、產(chǎn)品合格證頒發(fā)等一系列措施世界各國的太陽能熱水器生產(chǎn)發(fā)展也很快。例如：澳大利亞政府規(guī)定，在北 部地區(qū)新建房屋 一定要設(shè) 置太陽能熱水器，西澳大利亞已有 25%的新住宅安裝了 太陽能熱水器。日本現(xiàn)在每年安裝太陽能熱水器近 50 萬臺(tái)，現(xiàn)在有 20%的家庭安裝了太陽能 熱水器，計(jì)劃今后 普及率達(dá)到 25%，按照日本的“ 計(jì)劃”還將為公寓，辦 公樓安 裝 6500 套太陽能熱水系統(tǒng)，為工廠安裝 1900 套工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)。以色列 的法令規(guī)定所有 新建筑物 必須配備太陽

8、能熱水 器，目前普及率已超過 60%。英 、 法、德、意、希臘五國到 2000 年底推廣熱水器 600 萬平方米，比 1990 年增長 2 倍多。國外太陽能熱水器使用量增長如此之快，其根本原因是：能源問題、環(huán)保問 題是當(dāng)今世界各國面臨的主要問題之一。太陽能熱水器是節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，故受 到廣泛重視，發(fā) 展極快， 預(yù)計(jì)今后每年將以 15%20%的速度 發(fā)展。根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)際應(yīng)用證明，太陽能熱水器每平方米光面積一年可節(jié)約標(biāo) 準(zhǔn)煤 200- 300 公斤節(jié)電 1500 度，或節(jié)約液化氣 180 公斤。采用本熱水器與電熱水器、燃?xì)鉄崴飨啾?，還具有絕對(duì)安全，最為衛(wèi)生的 特點(diǎn)，在電費(fèi)，液化氣、煤氣價(jià)格較

9、高的地區(qū)，用戶 1- 3 年即收回投資，在這以 后提供的熱水是免費(fèi)的。設(shè)計(jì)可以參考以下的幾個(gè)意見：1. 在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)，若此地區(qū)沒有集中熱水供應(yīng)，可給用戶安裝太陽能熱 水器，以提供熱水，提高住房的檔次，在設(shè)計(jì)時(shí)將冷、熱水管線預(yù)埋，以平均每 套住宅建筑面積 65 平方計(jì)算，工程造價(jià)大約每平方米增加 18- 20 元，2. 設(shè)計(jì)工廠浴室時(shí)，可考慮采用太陽能熱水系統(tǒng)，每平方采光面積產(chǎn)熱水 100升計(jì)算，100平方米太陽能熱水系統(tǒng)可產(chǎn)熱水 10噸，每人每次標(biāo)準(zhǔn)用水 40 升，可解決 250 人的洗浴用水。作為工廠中低溫工業(yè)熱水，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣 的不同條件予以特殊設(shè)計(jì)。3. 作為工廠中低溫工業(yè)熱水

10、，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè) 計(jì)，太陽能熱水器的推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全國太陽能熱水器 累計(jì)安裝使用總量已達(dá) 300 萬平方米以上。所以該控制器具有使用方便、性價(jià)比 高、工作可靠、精度高等特為太陽能熱水器的進(jìn)一步推廣具有積極的推動(dòng)作用。第二章.設(shè)計(jì)思路及要求2. 1 本設(shè)計(jì)的目的和意義本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)用性 , 用成本低廉的電阻式傳感器以及電極配以單片機(jī) 技術(shù)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的太陽能熱水器的水溫的控制以及水位的顯示。 本裝置電路簡 單、實(shí)用性強(qiáng)、性價(jià)比高、水溫控制靈活，水位顯示直觀醒目。可廣泛應(yīng)用于家 庭生活對(duì)太陽能熱水器的水位顯示與水溫控制。具有良好的市場前景。2. 2

11、 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1、能夠根據(jù)水位和水溫兩個(gè)條件控制是否需要進(jìn)水， 每次只進(jìn)整個(gè)水箱的 四分之一水量，也可以在手動(dòng)狀態(tài)下自由進(jìn)水（上滿時(shí)自由停止）或停止進(jìn)水。2、控制系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)切換功能；3、具有水溫和水位顯示功能；4、具有進(jìn)水超水位和超水溫報(bào)警指示；5、用水時(shí)若水溫達(dá)不到設(shè)置值時(shí)，可手動(dòng)起動(dòng)加熱裝置，這樣可在很大程 度上節(jié)約電能；6、用水時(shí)可自由調(diào)節(jié)水溫；7、控制系統(tǒng)具體管道排空功能，這樣防止冬天時(shí)因水管有積水而在夜間凍 裂水管。2. 3本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思路及方法水位由潛入儲(chǔ)水容器不同深度的水位電極和潛入容器底部的公共電極（導(dǎo) 線）檢測；并由四個(gè)綠色 LED發(fā)光二極管顯示：若無水則綠燈不亮；

12、若有四分之 一儲(chǔ)水箱的水亮一盞綠燈； 通過觀察綠燈點(diǎn)亮的數(shù)量可識(shí)別水位的高低， 這里取 5段顯示，也可根據(jù)需要進(jìn)行增減。水溫由四個(gè) LED數(shù)碼管顯示，前三個(gè)數(shù)碼管顯示的為溫度最后一個(gè)數(shù)碼管我們只用到了四段碼顯示為溫度的符號(hào) C，水溫有效值最多可顯示為 99.9 第三章.硬件設(shè)計(jì)3. 1 控制系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成 ： 如圖 3-1 所示，本系統(tǒng)主要由控制器、 自動(dòng)控制閥、 手動(dòng)控制閥、水位檢測電極、水溫檢測傳感器、電阻加熱絲、儲(chǔ)水箱等組成控制器：主要通過里面的電磁閥控制 YV1和 YV2的通斷，控制水溫檢測傳感器檢測水溫、控制水位檢測傳感器檢測水在水箱中的位置以及控制電阻加熱絲加成四等分，

13、 一共有五個(gè)電極，接地的電極圖放 2在-1最水系箱的統(tǒng)最組底下成，示 其余分別放在四意圖 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)超過第二等分，則顯示二分之一的水。水溫檢測傳感器：主要用來檢測水箱中水的實(shí)際溫度。 電阻加熱絲：主要用來加熱水箱中水，使其達(dá)到用戶所需要的溫度。太陽能熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能：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。（1）早晨水溫控制由于清晨太較弱，所以太陽能熱水器從系統(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，具體控制過程如 下：首先，

14、關(guān)閉冷水閥門 F2和循環(huán)水閥門 F1，然后微機(jī)開始進(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，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。（2）循環(huán)水集熱過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 開關(guān)設(shè)定），輸入微機(jī)，再利用微機(jī)控制系統(tǒng)，通過太能對(duì)熱水箱加熱以達(dá)到理 想 溫度 N。 具體控制 過程如 下：打開循環(huán)閥門 F1，關(guān)閉冷水進(jìn)水閥門 F2，熱水閥門 F3 處于空控狀態(tài)。然后 開始比較溫度，若（T3-T15攝氏度，T2T1）為止。

15、如若 T1=N，那么循環(huán)水集 熱過程結(jié)束，進(jìn)入冷水集熱控制過程。（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 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)。具體控制過程如下：關(guān)閉循環(huán)水閥門F2，打開冷水閥門 F2，熱水閥門F3處于可控狀態(tài)。若 T3N， 打開熱水閥門F3并將保持一段時(shí)間，若 T3N閥 門 F3 繼續(xù)保持打開狀 態(tài)，否則關(guān)閉 F3?？梢?，次過程 充分利用太能轉(zhuǎn)化為熱 能， 方便快捷。（4）水箱加熱控制此時(shí)，也許你會(huì)問如果沒有日照或者日照較弱時(shí)，到了晚上我們是否還能洗

16、 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，從而控制是否打開電 加熱，控制時(shí)段為下午，具體過程如下：若T1N，電加熱接通；否則，電加熱斷開，而且，15點(diǎn)20點(diǎn)中的每個(gè)小 時(shí)有下表的關(guān)系：表 一 溫度 比較時(shí)間（時(shí)）溫度比較加熱值（度）15T135N3516T140N4017T145N4518T150N5019T155N5520T1601000 次) FlashROM32 個(gè)雙向 I/O 口硬件看門狗 WDT電路3個(gè)16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率 0-33MHz兩個(gè)串行中斷5128bit 部 RAM2 個(gè)外部

17、中斷源置時(shí)鐘振蕩器中斷激活睡眠模式3 級(jí)加密位雙重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能數(shù)碼管顯示：由單片機(jī)的定時(shí)器 To做 16位計(jì)數(shù)器（為便于數(shù)據(jù)處理，這里只用低 8位計(jì)數(shù)值，即寄存器 TL0 中的值）。一邊記錄脈沖數(shù)量，一邊以厘米為單位由四位 數(shù)碼飛管顯示出來。四位數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。長度計(jì)量儀采用 0.5 英寸共陽極連接的 LED數(shù)碼管12125g f C om a b10 9 8 7 6e d C om c Dp（ a）b）LED數(shù)碼管由發(fā)光二極管作為顯示字段的 數(shù)碼型顯示器件。右圖為 LED數(shù)碼管外形和引 腳圖，其中 7 只發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng) a-g 筆段， 構(gòu)成“日”字形，另一

18、只發(fā)光二極管 DP作為小 數(shù)點(diǎn)，因此這種 LED顯示器稱為八段數(shù)碼管。 （如圖 3-3 所示）共陽極型 LED數(shù)碼管，是將各段發(fā)光二極管的陽極連在一起，作為公共端com,應(yīng)接高電平。 a g、Dp各筆段中，某筆段接低電平時(shí)發(fā)光，高電平時(shí)不 圖 3-3 LED 數(shù)碼管發(fā)光為了節(jié)省單片機(jī) I/O 口的數(shù)量，將各位數(shù)碼管的 ag 對(duì)應(yīng)筆畫并聯(lián)起來分別與單片機(jī)的 P2.0 P2.7 引腳連接。顯示時(shí)，由 P2口依次輸出各位數(shù)字的 筆段碼，并依次由 P1.0、P1.1 、P1.2、P1.3 輸出低電平位選信號(hào)接通數(shù)碼管的 公共端，輪流進(jìn)行，循環(huán)不止，由于循環(huán)的頻率較高（約50Hz），加上人眼的視覺暫留，

19、 既保障了各位數(shù)字的對(duì)應(yīng)顯示， 又不會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描 顯示。本 系統(tǒng)需顯示水溫，測量 圍為 099 0C，用四個(gè)八位 LED數(shù)碼管顯示。1）LED結(jié)構(gòu)和顯示原理。 LED（Light Emitting Diode ）顯示器是由發(fā)光二極管 作為顯示字段的顯示器件，最常見的是由 7 段型發(fā)光二極管（ ag7段）和 1個(gè) 圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（常以 dp 表示，主要用來顯示小數(shù)點(diǎn)）組成的 LED顯示器， 其排列形狀如下圖所示。 這種 LED顯示器也可稱為 7段數(shù)碼顯示器 （或 8 段數(shù)碼LED顯示中的發(fā)光二極管根據(jù)其連接的方法有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。共陰極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陰極連接

20、在一起構(gòu)成公共陰極，如圖 a 所示。 使用時(shí)，公共陰極接地， 根據(jù)要求需點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陽極輸入高電平， 不需點(diǎn) 亮的發(fā)光二極管的陽極輸入低電平。共陽極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極，如圖 b 所示。 使用時(shí)，公共陽極接 +5V，根據(jù)要求需要點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陰極輸入低電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陰極輸入高電平通過控制 7 個(gè)段的發(fā)光二極管的亮暗的不同組合， 可以顯示多種數(shù)字、 字母以及其他符號(hào)。2）字段碼。為了顯示各個(gè)數(shù)字或字符，就需要為 LED提供相應(yīng)的代碼，因?yàn)檫@ 些代碼是控制各段的亮或滅， 供顯示器顯示字形的， 所以稱為字段碼 （也可以稱 為段選碼或字形碼）。七段發(fā)光

21、二極管再加上 1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給 LED顯示器的字段 碼正好 1 個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0dpgfedcba下圖所示為共陰極 LED所顯示的不同字符的字段碼，測量圍為 099 0C，當(dāng)溫度 超出圍時(shí)，顯示器均顯示 F。顯示字符共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHF71H3）N位 LED顯示器。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)際使用的 LED顯示器有多個(gè)， N 位 LED顯示器的顯示要從兩個(gè)方面來控制： 其一是控制 N位的字段顯示 （即顯示 什么字符） ；其二是控制字位 （即哪一位

22、到哪一位亮） 。由 LED的顯示原理可知， 要使某 N位 LED顯示器的某一位顯示某個(gè)字符， 就必須將此字符轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字 段碼來控制該位的 8 個(gè)段，同時(shí)，該位的字位線也要控制有效， 這要通過一定接 口來實(shí)現(xiàn)。LED顯示器有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。 N位 LED顯示器 有 N根字位選線（簡稱： “位選線”）和 N*8根字段選線（簡稱： “段選線”）。 根據(jù)顯示方式不同，位選線和段選線的連接方式也不同。 各種字符的字段碼的獲取方法有兩種： 即軟件譯碼和硬件譯碼法。 目前通常所用 的各種型號(hào)的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)裝置普遍采用軟件譯碼。 當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的 LED顯示器位數(shù)較

23、多時(shí)， 為了簡化電路降低成本， 本設(shè)計(jì) 采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。 動(dòng)態(tài)顯示方式的接口電路的連接方法是： 將所有 LED位的 段選線（ a dp）同名并聯(lián)，即所有 a 段并聯(lián)，所有 b 段并聯(lián)。依次類推，然后 由一個(gè) 8 位 I/O 接口來控制各個(gè)段， 而所有位的位選線則由另外一個(gè)相應(yīng)的 I/O 接口線來控制。這樣用兩個(gè) 8 位 I/O 接口就能控制 8 位 LED顯示器。 LED顯示器是由電流型控制器件， 其工作電流為 2mA20m，A使用時(shí)須加限流電阻。本設(shè)計(jì)中限流電阻選用 1K。動(dòng)態(tài)掃描顯示控制方式就是逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器， 即在某一瞬間， 只讓某 一位的位選線處于選通狀態(tài) （共陽極的為高

24、電平， 共陰極的為低電平） 其它各位 的位選線處于段開狀態(tài)， 同時(shí)段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字段碼。 這樣在 每一個(gè)瞬間， 8 位 LED中只有選通的那一位 LED顯示出字符，而其它 7 位則是熄 滅的。同樣，在下一瞬間，只顯示下 1位 LED。如此繼續(xù)下去，等 8位 LED都顯 示完畢后，在循環(huán)進(jìn)行。 雖然這些字符是在不同的瞬時(shí)輪流點(diǎn)亮的， 但由于人眼 的視覺殘留效應(yīng)，看到的是 8 位穩(wěn)定顯示的字符，與靜態(tài)顯示的效果完全一樣。 所以為了簡化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20主要特性及測溫原理：一線式數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是 DS1820的更

25、新?lián)Q代產(chǎn)品（由美國 DAII AS公司生產(chǎn)）。它具有體積小, 分辨率高, 轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。 由于每片 DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù), 所 以在一條總線上可 以掛接多達(dá)248 2181014只DS18B20,再加上 DS18B20 獨(dú)特的單線總線結(jié)構(gòu), 決定了 DS18B20 特別適合于大 型的多路溫度實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)的 溫度檢測。溫度實(shí) 時(shí)測控集裝箱的 設(shè)計(jì), 在 實(shí)現(xiàn)測控系統(tǒng)的溫度 檢測方面就較好地利用 了 DS18B20 的獨(dú)到 特點(diǎn),使系統(tǒng)得到了極大的簡化。（1）DS18B20的特性1）獨(dú)特的單線接口方式。DS18B20 在I/ O處理器連接時(shí),僅需要一個(gè)I/ O 口 即可實(shí)現(xiàn)微處理器同

26、DS18B20的雙向通訊。2）DS18B20支持組網(wǎng)功能, 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn) 測溫。3）DS18B20 的測溫圍為: - 55+125, 在-10+ 85時(shí), 其精度為+015。4）DS18B20的測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從912位,可編程進(jìn)行選擇。數(shù)字化溫度傳感器DS1820測溫圍為- 55+125 ，增量值為0. 5 （9位溫 度讀數(shù)），它主要由4個(gè)數(shù)據(jù)部件部分組成：64位ROM;溫度傳感器; 非易失性的溫 度告警觸發(fā)器TH 和TL；高速便箋存儲(chǔ)器64 位 ROM用于存儲(chǔ)序列號(hào)，其首 字節(jié)固 定為28H，表示產(chǎn)品類型碼，后6個(gè)字節(jié)是每個(gè) 器件的編碼，最后1個(gè)字

27、節(jié)是 CRC 校 驗(yàn)碼. 溫度告警 觸發(fā)器TH和TL 存儲(chǔ)用戶通 過軟件寫入的報(bào)警上下限值， 高速便 箋存儲(chǔ) 器由9個(gè)字節(jié)組成，其中有2個(gè)字節(jié)RAM單元用來存放溫度值前1個(gè)字節(jié)為溫度值的 補(bǔ)碼低8位，后1個(gè)字節(jié)為符號(hào)位和溫度值的補(bǔ)碼高3位。（2）DS18B20 測溫原 理DS18B20部結(jié)構(gòu)框圖, 如圖3-4所示。圖3- 4 DS18B20部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20 的 測溫原理 ：DS18B20 測量溫度采用了特有的溫度 測量技術(shù)，它是 通過計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來實(shí)現(xiàn)的，部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù), 低溫時(shí), 振蕩器的脈沖可以通過門電路。而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí), 振蕩器的脈 沖無法通過

28、門電 路。計(jì)數(shù)器 設(shè)置為- 55。同時(shí), 計(jì)數(shù) 器復(fù)位在當(dāng)前的溫度值 時(shí), 電路對(duì)振蕩器的 溫度系數(shù) 進(jìn)行補(bǔ)償, 計(jì)數(shù)器重 新開始計(jì)數(shù)直到回零。如果門電路 仍未關(guān)閉, 則系 統(tǒng)重復(fù)上 述過程。（3）DS18B20的操作協(xié)議DS18B20 單純通信功能是分時(shí)完成的。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖, 響應(yīng)脈沖,寫 “0”,寫“1”,讀“1”。它們有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。系統(tǒng)對(duì) DS18B20的操作以 ROM 命令（5個(gè)）和存儲(chǔ)器命令（6個(gè)）形式出現(xiàn)。對(duì)它的操作協(xié)議是： 初始化 DS18B20 發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā) ROM功能命令處理數(shù)據(jù)發(fā)存儲(chǔ)器命令處理數(shù)據(jù)。各種操作 都有相應(yīng)的時(shí)序圖。DS18B20在使用時(shí)，一般都采用

29、單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將 DS18B20 信 號(hào)線與單片機(jī)1 位I / O線相連，且單片機(jī)的 1位 I / O線可掛接多個(gè) DS18B20，就 可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測。DS18B20傳感器精度高、互換性好;它直接將溫度 數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便，傳輸距離遠(yuǎn)且抗 干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且 系統(tǒng)得以簡化， 系統(tǒng)擴(kuò)充 維護(hù)十分方便。DS18B20 可以廣泛用于工廠 工業(yè)過程、 大型糧倉、釀酒廠，食品加工廠的溫度檢測以及賓館、儀器儀表室等處的溫度檢 測和控制ADC0832轉(zhuǎn)換器： ADC0832引腳圖（圖 3-5 ）:A

30、DC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生 產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià) 比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎， 其目前已經(jīng)有很高的普及率。 學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提 高。 ADC0832具 有以下特點(diǎn)： 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 05V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、14PDIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為 0C to

31、+70 C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為-40C to +85 C；芯片圖：圖 3-5 ADC0832程序 :程序占用資源有累加器 A，工作寄存器 R7,通用寄存器 B 和特殊寄存器 CY。 通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器 B。在使用轉(zhuǎn)換子程序之前必須確定通道功 能寄存器 B 的值，其賦值語句為“ MOV B,#data”（ 00H03H）。運(yùn)行轉(zhuǎn)換子程 序后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被放入 B 中。子程序退出后即可以對(duì) B 中數(shù)據(jù)處理。繼電器（ relay ）的工作原理和特性 ：當(dāng)輸入量 （ 如電壓、電流、溫度等）達(dá)到規(guī)定值時(shí)， 使被控制的輸出電路導(dǎo)通 或斷開的電器。 可分為電氣量 （ 如電流、電壓、頻率、功率等

32、） 繼電器及非電量 （如 溫度、壓力、速度等 ） 繼電器兩大類。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體 積小等優(yōu)點(diǎn)。 廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、 自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測量和通信等裝置中。繼電器是一種電子控制器件， 它具有控制系統(tǒng) （又稱輸入回路） 和被控制系 統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去 控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、 安全保護(hù)、 轉(zhuǎn)換 電路等作用。1、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩 端加上一定的電壓， 線圈中就會(huì)流過一定的電流， 從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)， 銜鐵就會(huì) 在電磁力吸

33、引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯， 從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與 靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在 彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。 這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常 開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分： 繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)， 稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。2、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性 熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組 成。熱敏干簧繼電器

34、不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒 磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。3 、固態(tài)繼電器（ SSR）的工作原理和特性 固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器 件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常 開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光 電隔離型為最多。繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。2、直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測

35、量。3、吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須 略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓， 一般不要超過額定工作電壓的 1.5 倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。4、釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定 程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流 5 、觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的 大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。 繼電器的電符號(hào)和觸點(diǎn)形式繼電器線圈在電路中用一個(gè)長方框符號(hào)表示，如果繼電器有

36、兩個(gè)線圈，就 畫兩個(gè)并列的長方框。同時(shí)在長方框或長方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“ J” 繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示 法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個(gè)觸點(diǎn)分別畫到各自的控制 電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)，并將 觸點(diǎn)組編上，以示區(qū)別。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：1. 動(dòng)合型（ H型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以 合字的拼音字頭“ H”表示。2. 動(dòng)斷型（ D型）線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開。用斷 字的拼音字頭“ D”表示。3. 轉(zhuǎn)換型（ Z型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)

37、組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)， 上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開和另一個(gè)閉 合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀 態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭 “z”表示。繼電器的選用1. 先了解必要的條件 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流； 被控制電路中的電壓和電流； 被控電路需要幾組、什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器時(shí)，一般控制電路的電源 電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼 電器吸合是不穩(wěn)定的。2. 查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號(hào) 和規(guī)格號(hào)。

38、若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對(duì)是否可以利用。最后考慮尺寸 是否合適3. 注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機(jī)箱容積外，小型繼電器主 要考慮電路板安裝布局。對(duì)于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼 電器產(chǎn)品。繼電器技術(shù)的發(fā)展微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù) 的飛速發(fā)展，對(duì)繼電器技術(shù)提出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無疑對(duì)繼 電器技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。微電子技術(shù)和超大規(guī)模 IC 的飛速發(fā)展對(duì)繼電器也提出了新的要求。第一是小 型化和片狀化。如 IC 封裝的軍用 TO5(8.5 8.5 7.0mm)繼電器，它具有很高的 抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二

39、是組合化和多功能化，能與 IC 兼容、可置放 大器，要求靈敏度提高到微瓦級(jí)；第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高，可 防電磁干擾和射頻干擾。計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及使得微機(jī)用繼電器的需求量顯著增加，帶微處理器的繼電 器將迅速發(fā)展。 80 年代初，美國生產(chǎn)的數(shù)字式時(shí)間繼電器就可用指令對(duì)繼電器 進(jìn)行控制，繼電器與微處理器的組合發(fā)展，可形成一個(gè)小巧完善的控制系統(tǒng)。 由計(jì)算機(jī)控制的工業(yè)機(jī)器人目前以每年 3.5 的速度增長，現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)控制 的生產(chǎn)體制已能在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種低成本的繼電器，并可自動(dòng)完成多種 操作及測試工作。通訊技術(shù)的發(fā)展對(duì)繼電器的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的 迅速發(fā)展使整個(gè)繼電器

40、的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會(huì)傳 輸?shù)闹鲃?dòng)脈，在光纖通訊、光傳感、光計(jì)算機(jī)、光信息處理技術(shù)的推動(dòng)下將出 現(xiàn)光纖繼電器、舌簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。光電子技術(shù)對(duì)于繼電器技術(shù)將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用，為實(shí)現(xiàn)光計(jì)算機(jī)的可靠 運(yùn)行，目前已試制出雙穩(wěn)態(tài)繼電器。為了提高航空、航天繼電器的可靠性，期望繼電器失效率應(yīng)由目前的 0.1PPM 降至 0.01PPM；載人空間站則要求達(dá)到 0.001PPM。耐溫要達(dá)到 200以上，耐振 要求高于 490m/s，同時(shí)應(yīng)能承受 2.3210(4)C/Kg的 射線輻射。為滿足空間 要求，必須加強(qiáng)可靠性研究，并建立專門的高可靠生產(chǎn)線。新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料

41、、高性能復(fù)合材料、光電子材料，還有吸氧 磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發(fā)展對(duì)研制新型磁保持繼電器、 溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，并必將出現(xiàn)新原理、新效應(yīng)的繼 電器。隨著微型和片式化技術(shù)的提高。繼電器將向二維、三維尺寸只有幾毫米的微 型和表面貼裝化方向發(fā)展；現(xiàn)在國際上有些廠家生產(chǎn)的繼電器，體積只有510 年前的 1/4 1/8 。因?yàn)殡娮诱麢C(jī)在減小體積時(shí)，需要高度不超過其它電子元 件的更小的繼電器。通訊設(shè)備廠家對(duì)密集型繼電器的需求更加熱切，日本 Fujitsu Takamisawa 公司生產(chǎn)的一種 BA系列超密集信號(hào)繼電器的大小只有 14.9(W) 7.4(D) 9.7(H

42、)mm，主要用于傳真機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，能承受 3kV 的波動(dòng) 電壓。該公司推出的 AS系列表面安裝繼電器的體積僅為 14(W)9(D)6.5(H)mm。在功率繼電器領(lǐng)域尤其需要安全可靠的繼電器，如高絕緣性繼電器。日本 Fujitsu TaKamisawa推出的 JV 系列功率繼電器含五個(gè)放大器，采用高絕緣性小 截面設(shè)計(jì)，尺寸為 17.5(W) 10(D) 12.5(H)mm。由于機(jī)芯和外緣之間采用強(qiáng)化 絕緣系統(tǒng)，其絕緣性能達(dá)到 5kV。日本 NEC 推出的 MR82系列功率繼電器的功耗 只有 200mW。在繼電器部裝入各種放大、延時(shí)、消觸點(diǎn)抖動(dòng)、滅弧、遙控、組合邏輯等電 路可使其具有更多的功能。

43、隨著 SOP技術(shù)(Small Outline Package) 的突破，生 產(chǎn)廠家有可能把越來越多的功能集成到一起。而繼電器與微處理器的組合將具 備更廣泛的專門控制功能，從而實(shí)現(xiàn)高智能化。新技術(shù)的成群崛起，將促進(jìn)不同原理、不同性能、不同結(jié)構(gòu)和用途的各類繼 電器競相發(fā)展。在科技進(jìn)步、需求牽引以及敏感、功能材料發(fā)展的推動(dòng)下，特 種繼電器，如溫度、射頻、高壓、高絕緣、低熱電勢以及非電量控制等繼電器 的性能將日臻完善。電磁繼電器 (EMR)從最初使用繼電器算起，至今已有 150 多年的歷史了。伴隨 著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是 20世紀(jì) 70年代初期光耦合技術(shù)的突破，使固態(tài)繼電 器(SSR，亦稱電子繼電器

44、 ) 異軍突起。同傳統(tǒng)繼電器相比，它具有壽命長、結(jié)構(gòu) 簡單、重量輕、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。固態(tài)繼電器沒有機(jī)械開關(guān)，而且具有諸如與 微處理器高度兼容、速度快、抗沖擊、耐振、低漏電等重要特性。同時(shí)，由于 這種產(chǎn)品沒有機(jī)械接點(diǎn)，不產(chǎn)生電磁噪聲，從而不需要附加諸如電阻和電容等 元件來保持靜音。而傳統(tǒng)繼電器則需要這些附加元件，因此，傳統(tǒng)繼電器往往 笨重而復(fù)雜，且成本較高。今后，小型密封繼電器市場開發(fā)的重點(diǎn)是與 IC 兼容的 TO5 繼電器和 1/2 晶 體罩繼電器。軍用繼電器將加速向工業(yè) / 商業(yè)化轉(zhuǎn)移。美國軍用繼電器約占繼電 器總額的 20。通用繼電器市場繼續(xù)向小型、薄型和塑封方向發(fā)展。小型印制 板用繼電器

45、仍將是通用繼電器市場發(fā)展的主流產(chǎn)品，固體繼電器將更趨廣泛，價(jià)格將繼續(xù)下降，并向高可靠、小體積、高抗浪涌電流沖擊和抗干擾性靠攏。 舌簧繼電器市場將繼續(xù)擴(kuò)大。表面安裝繼電器的應(yīng)用領(lǐng)域和需求量將呈上升之 勢電磁閥與晶閘管：電磁閥是控制元件，主要用來控制氣缸。也有分析儀器或者別的噴槍用來直 接控制氣體。電磁閥分為氣動(dòng)、液壓兩種，工作方式都是一樣的，只是介質(zhì)不一 樣。工作原理就是在一個(gè)閥體上開幾個(gè)孔，然后用電磁感應(yīng)控制閥桿的運(yùn)動(dòng)來控 制堵哪個(gè)孔，或者讓哪個(gè)孔出氣。以此達(dá)到控制的目的晶閘管 可控的導(dǎo)電開關(guān)，與二極管相比，不同之處是正向?qū)ㄊ卓刂茦O電流控制OP07低噪聲單運(yùn)放：OP07功能簡介: Op07

46、芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運(yùn)算放大器集成電路。 由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于 OP07A 最大為 25V），所以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07 同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A 為2nA）和開環(huán)增益高（對(duì)于 OP07A為 300V/ mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán) 增益的特性使得 OP07 特別 適用于高增益的測量設(shè) 備和放大傳感器的微弱信號(hào)等 方面。OP07特點(diǎn)：超低偏移 ： 150 V最大 。低輸入偏置電流： 1. 8nA 。低失調(diào)電壓漂移： 0. 5V/ 超穩(wěn) 定，時(shí)間 ： 2 V/ mont h 最大高電源電壓圍： 3V 至22V晶

47、振：為給單片機(jī)提供工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)， 本設(shè)計(jì)中采用了 6MHZ的晶振 故系統(tǒng)中 CPU執(zhí)行的每一個(gè)機(jī)器周期為 2us.3. 3 AT89S51 單片機(jī)的最小系統(tǒng) ：需再擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器。在 AT89S51的基礎(chǔ)上，加復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、 EA 引腳信號(hào)及電源即可。 結(jié)合資料及所學(xué)過的容， 得到如圖 2-4 所示的單片機(jī)最小 系統(tǒng)。圖 3-6 中，晶體振蕩器的頻率選 6MHZ，復(fù)位電路采用上電復(fù)位，電路參數(shù) 如圖中所示， 以滿足系統(tǒng)復(fù)位時(shí)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平的要求。 由于 CPU的部已 含有程序存儲(chǔ)器，所以 EA引腳接高電平。3. 4 AT89S51 單片機(jī)時(shí)鐘電路該水位自動(dòng)顯示控制器采用

48、AT89C51單片機(jī)，機(jī)有一高增益反 相放大器，構(gòu)成自激振蕩電路，振 蕩頻率取 6MHz,外接 6MHz晶振，兩 個(gè)電容 C1、C2取 20pF，以便于起 振蕩的作用。右圖中 XTAL1為部時(shí)鐘工作電路的輸入， XTAL2為來自反向振蕩器的輸出3. 5 AT89S51 單片機(jī)復(fù)位電路該水位自動(dòng)顯示控制器采用上電復(fù)位電路， 由 R14、C3 構(gòu)成復(fù)位電路，在上 電瞬間，產(chǎn)生一個(gè)脈沖， AT89S51將復(fù)位。為保證可靠復(fù)位，脈沖寬度應(yīng)大于兩 個(gè)機(jī)器周期，這取決于 R、 C 時(shí)間長數(shù)。取電容 C=10uF，電阻 R=10K。3. 6 水位檢測電路的硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自 然界存

49、在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩?huì)含有一 定的 Mg2+、 Ca2+等離子，它們的存在使水導(dǎo)電。圖 3-9 水位檢測電路 本控制裝置就是利用水的導(dǎo)電性來完成的。我們把儲(chǔ)水箱大致分為四個(gè)等份， 水位由潛入太陽能熱水器的儲(chǔ)水箱不同深 度的水位電極和潛入儲(chǔ)水箱底部的公共電極 （導(dǎo)線）進(jìn)行檢測； 由單片機(jī)依次使 各水位電極呈現(xiàn)高電平， 由公共電極所接的三極管進(jìn)行電位轉(zhuǎn)換， 水位到達(dá)的電 極，轉(zhuǎn)換電位為低（ 0）；水位沒有到達(dá)的電極，轉(zhuǎn)換電位為高（ 1）；每檢測一位 便得到一位數(shù)據(jù)， 5 個(gè)電極檢測一遍以后便得到了 5 個(gè)串行數(shù)據(jù)，然后把這 5 個(gè) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字節(jié)一路送發(fā)光二極管； 在這里我們可以用發(fā)光二極管

50、亮的盞數(shù)來顯 示水位的高低。（若沒有發(fā)光二極管亮則表示箱沒有水或者只有少量的水，若有一個(gè)發(fā)光二極管燈亮則表示箱有四分之一箱的水， 以此類推， 若有四個(gè)發(fā)光二極 管亮，則表示水箱水是滿的。 ）當(dāng)水位未達(dá)到 a 時(shí)，即 ha 時(shí)、這時(shí)傳感器的總阻值為 4R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于缺 水狀態(tài)。當(dāng) ahb 時(shí)，傳感器電阻阻值為 3R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 20%水位。當(dāng) bhc 時(shí)，傳感器電阻阻值為 2R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 50%水位。當(dāng) chd 時(shí)，傳感器電阻阻值為 R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 80%水位。當(dāng) h=d 時(shí)，傳感器電阻阻值為 0 ，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于 100%水位。 其中，環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波周期 T（或 f ）

51、可通過單片機(jī) P87LPC744BN的 兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ T0、T1）來確定， T1用來計(jì)數(shù)， T0用來定時(shí)。3. 7水溫檢測電路的硬件設(shè)計(jì)圖 3-10 水溫檢測電路本設(shè)計(jì)溫度傳感器選用 AD590。 AD590屬于半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器，測溫圍-55- +150 ，在其二端加上一定的工作電壓，其輸出電流與溫度變化成線 性關(guān)系， 1uA/K，誤差有幾種等級(jí) : 1、0.5 、0.3 ，本設(shè)計(jì)中選取0.5 品 種。 OP07為高精度運(yùn)算放大器， AD590電流流經(jīng) R1、RP1轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， R2、 RP2為運(yùn)算負(fù)反饋電阻，成反相比例放大器，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-5V 的電壓信號(hào)， ADC

52、0832再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入 CPU。圖 2-8 為溫度檢測和 A/D 轉(zhuǎn)換 電路圖 控制器的操作使用方式自然合理。S1 用來切換操作狀態(tài)。控制器有“直 接控制”和“參數(shù)修改”兩種工作狀態(tài)。按 S1 鍵顯示“00”，控制器進(jìn)入“直 接控制”狀態(tài)，顯示“01”、“02”、“03”、“04”分別表示“設(shè)定水位上限”、 “設(shè)定定時(shí)上水時(shí)間”、“設(shè)定定時(shí)加熱時(shí)間”、“設(shè)定加熱溫度”。進(jìn)入“參數(shù) 修改”狀態(tài)后，S2、S3 用來修改規(guī)定的參 數(shù)，S1 接受本次修 改，并切換到下 一個(gè)參數(shù)，S4 取消 本次修改。進(jìn)入“直接 控制”后，S2 用來 手動(dòng)上水，S3用來手動(dòng)加熱，S4 用來停止加熱或上水;若水位已經(jīng)超過設(shè)定水 位上限，或水溫已經(jīng)超過設(shè)定溫度，“直接控制”將不起作用。設(shè)定水位上限：控制器可以監(jiān)測 6 個(gè)水位，上限水位可以由用戶設(shè)置，水 位上限設(shè)置圍為 位置 3、 4、 5、6。設(shè)定定時(shí)上水時(shí)間：每天在規(guī)定時(shí)間檢查水位，并上滿。若設(shè)定時(shí)間為 00或大于等于 24，則取消自動(dòng)定時(shí)上水。設(shè)定定時(shí)加熱時(shí)間：每天在規(guī)定時(shí)間檢查水溫，若水溫低于設(shè)定溫度，則接通電加熱器，將水溫加熱到設(shè)定溫度。若設(shè)定時(shí)間為00或大于等于 24，則取消自動(dòng)定時(shí)加熱設(shè)定加熱溫度