基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)顯示的設(shè)計(jì).doc

1、電子與信息工程學(xué)院 本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 論文題目 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系 統(tǒng)顯示的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 胡大 學(xué) 號(hào) 063722048 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 06 電氣（2） 指導(dǎo)教師 劉宏章 2010 年 5 月 摘摘 要要 該設(shè)計(jì)以單片機(jī) at89s52 為核心，結(jié)合單線數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 與數(shù)碼管 7seg 設(shè)計(jì)一種數(shù)字化、智能化的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主控芯片模塊、 ds18b20 溫度檢測(cè)模塊、led 顯示模塊、水位檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊和電磁閥控制模塊 組成。給出了各個(gè)模塊地結(jié)構(gòu)及其工作原理、系統(tǒng)硬件原理圖、程序流程圖和部分 源程序

2、，并結(jié)合理論設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)物制作。此系統(tǒng)解除了熱水器上水時(shí)需人工守候和 過量溢水的問題，達(dá)到了省時(shí)、環(huán)保、節(jié)水的目的。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械式控制系 統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，使用方便等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) at89s52； 溫度傳感器 ds18b20； 智能控制；led 顯示 abstract this design takes monolithic integrated circuit at89s52 as the core, combining the single digital temperature sensor ds18b20 and led 7seg to desi

3、gn a kind of digital, intelligent control system of solar energy water heater.the system consists of main chip module, ds18b20 temperature detection module, led display module, the water level detection module, alarm module and solenoid valve control module. given to the structure of each module and

4、 its working principle, system hardware, schematics, process flow charts, and some source code, and theoretical design of physical production. the system needs to lift the water heater in sheung shui and excessive artificial overflow problem waiting to reach a time-saving, environmental protection,

5、water conservation purposes. the system with the traditional mechanical control systems compared to simple structure, strong anti-interference ability, easy to use and so on. keywords: microcontroller; at89s52; transducer; ds18b20; intelligence control;leddisplay 目目 錄錄 1 緒論.1 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和方案論證.2 2.1 系統(tǒng)的

6、設(shè)計(jì)要求.2 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與比較.2 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).4 3.1 主控芯片 at89s52 單片機(jī).4 3.2 溫度檢測(cè)模塊.6 3.3 led 顯示模塊.9 3.4 水位檢測(cè)模塊.10 3.4.1 a/d 轉(zhuǎn)換 adc0832 轉(zhuǎn)換器.11 3.4.2 lm339 放大器.12 3.4.3 水位接口電路.12 3.5 電磁閥控制模塊.13 3.6 整體電路圖.14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).15 4.1 ds18b20 工作過成及時(shí)序.15 4.2 串行 ad 轉(zhuǎn)換器 adc0832 程序設(shè)計(jì) .17 4.3 led 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) .18 5 系統(tǒng)硬件調(diào)試.20 5.1 溫度顯示

7、仿真.20 5.2 水位顯示仿真.21 5.3 水位控制仿真.23 5.4 仿真結(jié)果分析 .25 6 結(jié)論與展望.26 致 謝.27 參考文獻(xiàn).28 附錄 系統(tǒng)總原理圖.29 附錄 系統(tǒng)源程序.30 1 1 緒緒 論論 由于近年來常規(guī)能源的緊缺，開發(fā)和利用太陽(yáng)能這樣的綠色能源有著重要的意 義，它既是可再生能源，也不會(huì)污染環(huán)境。太陽(yáng)能熱水器也是其中的一大產(chǎn)業(yè)。 目前，中國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約為世界各國(guó)之 和，已有一百多家太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)廠。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)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(yáng)能熱水器能夠?qū)⑻?yáng)輻射能轉(zhuǎn) 換熱能，供生產(chǎn)和生活

8、使用。太陽(yáng)能熱水器是環(huán)保、無污染，人們用著安全放心。 利用太陽(yáng)的能源，大量節(jié)約現(xiàn)有的能源，是以后能源發(fā)展的趨勢(shì)。 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)給人民提供低耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎。世 界各國(guó)的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)發(fā)展也很快。例如：澳大利亞政府規(guī)定，在北區(qū)新建房 屋一定要設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，已經(jīng)有 25的新住宅安裝了太陽(yáng)能熱水器。日本現(xiàn)在 每年安裝太陽(yáng)能熱水器近 50 萬臺(tái)，計(jì)劃今后普及率更高。有些國(guó)家法令規(guī)定所有新 建筑物必須配備太陽(yáng)能熱水器。 太陽(yáng)能熱水器時(shí)存在的問題：不可缺水，空曬情況下上水會(huì)爆炸；春、秋天， 水溫升高蒸發(fā)

9、，造成熱能損失；冬天水溫不夠，須用電等等?，F(xiàn)在人們對(duì)家用電器 的要求越來 趨向數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化。采用太陽(yáng)能熱水器水溫水位測(cè)控系統(tǒng) 12，能解決上述問題,使用戶省心，使用方便，智能操控，用戶不必作任何操作。 本系統(tǒng)是針對(duì)上述問題設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)，由 at89s52 單片機(jī)和一些外圍設(shè) 備，充分運(yùn)用軟件和硬件結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前水位高度顯示、水箱溫度顯示，以 及當(dāng)水位下降到最低刻度線時(shí)自動(dòng)上水三種主要功能。本系統(tǒng)可使用在水池，鍋爐， 水塔等裝置上，當(dāng)水位下降到最低設(shè)置水位時(shí)，系統(tǒng)可通過自動(dòng)上水使水位保持在 一定的水位高度。上水過程的自動(dòng)控制省去人工守候環(huán)節(jié)，節(jié)省了大量的人力，帶 來了工作效

10、益。所以該控制器具有使用方便、性價(jià)比高、工作可靠、精度高等特點(diǎn)， 為太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)一步推廣具有積極的推動(dòng)作用。 從未來的發(fā)展來看,以投資少、無污染、節(jié)約能源、多功能、智能化為設(shè)計(jì)目標(biāo)， 將會(huì)帶來客觀的經(jīng)濟(jì)效益。 2 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和方案論證系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和方案論證 設(shè)計(jì)要求是一個(gè)設(shè)計(jì)必須要求達(dá)到的目標(biāo)或完成的目標(biāo)，而設(shè)計(jì)方案是一個(gè)設(shè) 計(jì)實(shí)現(xiàn)的重要途徑，同樣必不可少。 2.12.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前水位高度、水箱溫度的顯示，以及當(dāng)水位下降到最低 設(shè)置水位時(shí)，系統(tǒng)可通過自動(dòng)上水使水位保持在一定的水位高度。 2.22.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與比較系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與比較 方

11、案一：采用半導(dǎo)體邏輯器件構(gòu)成的控制器，主要應(yīng)用定時(shí)器構(gòu)成。在此控制 方案里，定時(shí)器和加減計(jì)數(shù)器共同構(gòu)成水位顯示器。由于水溫的變化具有未知性， 在水溫檢測(cè)電路里，利用熱敏電阻測(cè)量的水溫信號(hào)是模擬量，需要經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換成 半導(dǎo)體邏輯器件能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。這類控制電路過于龐大復(fù)雜，操作也不方便， 成本也較高。 方案二：采用可編程邏輯器件。結(jié)果簡(jiǎn)單的 plc 控制成為首選。由于控制電路 簡(jiǎn)單，檢測(cè)電路要求也不高，所以必然造成接口資源和內(nèi)部資源的浪費(fèi)，顯然不夠 經(jīng)濟(jì)。 方案三：采用單片機(jī)為核心控制器的電路。單片機(jī)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉， 可靠性高，便于實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制功能。水位由設(shè)置在水箱內(nèi)的四個(gè)浮子式微

12、動(dòng)開關(guān)獲 得的電信號(hào)檢測(cè)，通過單片機(jī)處理送達(dá)顯示電路顯示當(dāng)前水位。由于實(shí)際操作的原 因，本設(shè)計(jì)水位檢測(cè)用滑動(dòng)變阻器來代替，通過阻值的改變來實(shí)現(xiàn)水位的改變。然 后通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換把信號(hào)輸入到單片機(jī)，獲得當(dāng)前水位顯示。水溫檢測(cè)由單片機(jī)根據(jù) 溫度傳感器（ds18b20）的操作指令和時(shí)序，讀取溫度，并送達(dá)顯示電路顯示當(dāng)前水 溫。 從結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、可操作性等方面來看，方案三都是最佳選擇。方案三以單片機(jī) at89s52 為核心控制器件，結(jié)合單線數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 與 7 段數(shù)碼管 led 和 dac0832 等芯片，設(shè)計(jì)一種太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)13。該系統(tǒng)原理框圖如圖 2- 1 所示。 單片機(jī)

13、 at89s52 led 顯 示模塊 電磁閥控 制模塊 溫度檢 測(cè)模塊 水位檢 測(cè)模塊 圖 2-1 系統(tǒng)原理框圖 用戶在使用熱水器后，當(dāng)水位下降到低于最低設(shè)置水位時(shí)，單片機(jī)接受此信號(hào) 并開始執(zhí)行指令，電磁閥打開，水位不斷升高，當(dāng)達(dá)到最高設(shè)置水位時(shí)便給單片機(jī) 發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)電磁閥關(guān)閉，停止工作。在上水過程中，led2 顯示水箱的水位 值，led1 水箱內(nèi)水的當(dāng)前溫度，不僅直觀方便，而且精確度高，實(shí)用性強(qiáng)。此系統(tǒng) 解決了熱水器上水時(shí)需人工守候和過量溢水的問題，達(dá)到了省時(shí)、環(huán)保、節(jié)水的目 的。 3 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)由主控芯片模塊 at89s52、ds18b20 溫度檢

14、測(cè)模塊、led 顯示模塊、水位 檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊和電磁閥開關(guān)模塊組成。下面分別對(duì)各個(gè)模塊作具體介紹。 3.13.1 主控芯片主控芯片 at89s52at89s52 單片機(jī)單片機(jī)2 21111 at89s52 是一種低功耗、高性能 cmos 8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲(chǔ)器。at89s52 單片機(jī)采用 40 條引腳，雙列直排的封裝形式。在單片機(jī)的 40 條引腳中，有 2 條專用于主電源的引腳，2 條外接晶振的引腳，4 條控制和其它 電源復(fù)用的引腳，32 條 i/o 引腳。圖 3-2 是 at89s52 引腳圖。 圖 3-2 at89s52 單片機(jī)引腳圖 下面分別簡(jiǎn)要

15、說明這些引腳的名稱和功能。 （1） 主電源引腳 vcc 和 gnd vcc：接+5v 電源。 gnd：接地。 （2） 時(shí)鐘電路引腳 xtal1 和 xtal2 xtal1：接外部晶振的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端。該放 大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 xtal2：接外部晶振的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器 的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。 在本設(shè)計(jì)中，xtal1 和 xtal2 端外接石英晶體作為定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大 器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。石英晶體的振蕩頻率為 12mhz，其原理圖如圖 3-3 所示： 圖 3-3 晶體振蕩電路 （3） 控制信號(hào)引腳 rst、/、

16、和/vppaleprogpsenea rst：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電后，只要在該引腳輸入 24 個(gè)振蕩周期寬度以上的高電平就會(huì) 使單片機(jī)復(fù)位。圖 3-4 是復(fù)位電路圖。在通電瞬間，電容 c 通過電阻 r 充電，rst 端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。關(guān)于參數(shù)的選定，應(yīng)保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè) 機(jī)器周期。當(dāng)采用晶振為 12mhz 時(shí)，可取 c=10uf,r=10k。 vcc c 10u r 10k 圖 3-4 復(fù)位電路圖 /：地址鎖存使能輸出/編程脈沖輸入端。當(dāng) cpu 在訪問外部程序存aleprog 儲(chǔ)器時(shí)，ale 的輸出作為外部鎖存地址的低位字節(jié)的控制信號(hào)；當(dāng)不訪問外部存儲(chǔ) 器程序期間，ale 端仍以

17、 1/6 的時(shí)鐘振蕩頻率固定地輸出脈沖。因此，它可用作對(duì) 外輸出地時(shí)鐘或用于定時(shí)。 ：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。cpu 在訪問外部程序存儲(chǔ)器期間，每個(gè)psen 機(jī)器周期中，信號(hào)兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這psen 兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)負(fù)載 lsttl。psenpsen /vpp：外部訪問允許/編程電源輸入端。當(dāng)輸入高電平時(shí)，cpu 執(zhí)行程eaea 序，在低 4kb（0000h0fffh）地址范圍內(nèi)，訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；在程序計(jì)數(shù) 器 pc 的值超過 4kb 地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)輸入ea 低電平時(shí)，cpu 僅訪問片外程序存儲(chǔ)器。

18、 （4） 輸入/輸出（i/o）引腳 p0、p1、p2 和 p3 p0.0p0.7：p0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每位能驅(qū) 動(dòng) 8 個(gè) ttl 邏輯電平。 p1.0p1.7：p1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖 器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。 p2.0p2.7：p2 口是一個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口。 p3.0p3.7：p3 口是一個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向 i/o 口。它是一個(gè)復(fù)用功能口。作為第一 功能使用時(shí)，為普通 i/o 口，其功能和操作方法與 p1 口相同。作為第二功能使用時(shí)， 各引腳的定義如表 1 所示。 表 1 p3

19、各口線的第二功能表 口線 第二功能 p3.0 rxd（串行輸入） p3.1 txd（串行輸出） p3.2 int0（外部中斷 0） p3.3 int1（外部中斷 1） p3.4 t0（定時(shí)器 0 的外部輸入） p3.5 t1（定時(shí)器 1 的外部輸入） p3.6 wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通道） p3.7 rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通道） 3.23.2 溫度檢測(cè)模塊溫度檢測(cè)模塊 傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來，溫度傳感器的 發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：（1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件） ； （2

20、）模擬集成溫度傳感器/控制器；（3）智能溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型 溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成式向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳 感器的主要特點(diǎn)是功能單一、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低廉、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、 體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控制，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn) 單。太陽(yáng)能熱水器溫度傳感器有很多種，本設(shè)計(jì)可選用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 來測(cè)水溫，熱敏電阻與普通電阻不同，它具有負(fù)的溫度特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻 值減小，它的應(yīng)用是為了感知溫度。由于取材原因，本設(shè)計(jì)選用了型號(hào)為 ds18b20 的溫度傳感器，因?yàn)樗?dú)特的單線接口，且具有精準(zhǔn)度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 實(shí)驗(yàn)

21、中用它來代替溫度傳感器。 ds18b20 的簡(jiǎn)介1015 dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 ds18b20 是世界上第一片支持“一線總 線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（on-board）專利技術(shù)。全部傳感元 件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級(jí)管的集成電路內(nèi)。ds18b20 具有微型化、低功耗、 高性能、抗干擾能力強(qiáng)、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，測(cè)溫分辨率高，為 912 位，精度為 0.5。ds18b20 可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，因此特別適合和單片機(jī)配合使 用，直接讀取溫度數(shù)據(jù)。 （1） ds18b20 的引腳圖和封裝如圖 3-5 所示 圖 3-5 ds18b20 的引腳圖和封裝 （2

22、） ds18b20 的引腳介紹: dq 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸入端 gnd 為電源地 vdd 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地） （3） ds18b20 的主要特性: 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳 進(jìn)行通訊 每個(gè)器件有唯一的 64 位的序列號(hào)存 儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用 可通過數(shù)據(jù)線供電。供電范圍為 3.0v5.5v 測(cè)溫范圍為-55125（67257） ，在1085范圍內(nèi)精確度 為5 溫度計(jì)分辨率可以被使用者選擇為 912 位 最多在 750ms 內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為 12 位數(shù)字 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件

23、）的器件 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng) （4） ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻 rom、溫度傳感器、非 揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存器。ds18b20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-6 所示。 圖 3-6 ds18b20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ds18b20 使用一根單線端口進(jìn)行通訊。在單線端口的條件下，要先建立 rom 操 作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)和控制操作。光刻 rom 中的 64 位序列號(hào)是出廠前就被光刻好 的，是 ds18b20 的地址序列號(hào)，使每個(gè) ds18b20 都有各不相同，這樣就可以在一根 總線上掛多個(gè) ds18b20 了。其

24、中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量。內(nèi)部的存儲(chǔ)器， 包括一個(gè)高速暫存 ram 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 eepram，后者存放高溫度和低 溫度觸發(fā)器 th，tl 和結(jié)構(gòu)寄存器。配置存儲(chǔ)器則主要用來設(shè)置它的工作模式和分辨 率。 ds18b20 測(cè)溫原理如圖 7 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很 小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振 蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被 預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn) 行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的

25、值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的 預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)， 如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中 的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖 3-7 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性， 其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 斜率 累加器 預(yù) 置 比 較 計(jì)數(shù)器 1低溫度系 數(shù)晶振 預(yù) 置 =0 溫度寄 存器 計(jì)數(shù)器 2高溫度系 數(shù)晶振 =0 圖 3-7 ds18b20 的工作原理 ds18b20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì) ds18b20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初

26、始化 ds18b20（發(fā)復(fù)位脈沖） 發(fā) rom 功能命令發(fā)存儲(chǔ)器作命令處理數(shù)據(jù)。 ds18b20 可編程溫度傳感器采用 3 腳 pr-35 封裝，其中 gnd 為接地線，dq 為數(shù) 據(jù)輸入輸出接口，通過一個(gè)較小阻值的上拉電阻與單片機(jī)相連。vcc 為電源接口， 既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍可為 3.05.5v，本系統(tǒng)使用 外部電源供電。 3.33.3 ledled 顯示模塊顯示模塊 7 段 led 數(shù)碼管是利用 7 個(gè) led（發(fā)光二極管）外加一個(gè)小數(shù) 點(diǎn)的 led 組合 而成的顯示設(shè)備，可以顯示 09 等 10 個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，這類數(shù)碼管可以分為 公陰極與共陽(yáng)極兩種，共陽(yáng)極就

27、是把所有l(wèi)ed 的陽(yáng)極連接到共同的結(jié)點(diǎn)，而每 個(gè) led 的陰極分別為 a,b,c,d,e,f,g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)） ；共陰極就是把所有 led 的陽(yáng)極連接到共同的結(jié)點(diǎn)，而每 個(gè) led 的陽(yáng)極分別為 a,b,c,d,e,f,g 及 dp（小數(shù)點(diǎn)） ，如 38 示： 根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示 驅(qū)動(dòng)：每個(gè)數(shù)碼管的每個(gè)段都由一個(gè)單片機(jī)的i/o 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 bcd 碼的二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示 亮度高，缺點(diǎn)是占用 i/o 端口多。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng):動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè) 顯示筆劃“a,b,c,d,e,f

28、,g,dp”的同名端連在一起，位選通由各自獨(dú)立的 i/o 線控 制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù) 碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼 管的選通控制打開，該位就顯示出字形。 圖 3-9 單片機(jī)與數(shù)碼管連接電路 3.43.4 水位檢測(cè)模塊水位檢測(cè)模塊 水位檢測(cè)模塊中需要水位傳感器將水位的變化信號(hào)傳遞給單片機(jī)，通過單片機(jī) 來控制電磁閥上水還是不上水14。由于各種原因，本設(shè)計(jì)用滑動(dòng)變阻器來代替水位 檢測(cè)器，通過阻值的變化來形象的代替水位的變化。因?yàn)樽柚档淖兓悄M信號(hào)， 而輸入單片機(jī)的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，因此就要用到 a/d 轉(zhuǎn)

29、換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)輸入到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)水位的控制。 3 3. .4 4. .1 1 a a/ /d d 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換 a ad dc c0 08 83 32 2 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器 adc0832 引腳圖（圖 3-10）adc0832 國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率 a/d 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源 輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05v 之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能 強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 di 數(shù)

30、據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 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 +70c，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40c to +85c； 圖 3-10 adc0832 引腳 芯片各引腳說明： 1） cs_ 片選使能，低電平芯片使能。 2） ch0 模擬輸入通道 0，或作為 in+/-使用。 3） ch1 模擬輸入通道 1，或

31、作為 in+/-使用。 4） gnd 芯片參考 0 電位（地） 。 5） di 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 6） do 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 7） clk 芯片時(shí)鐘輸入。 8） vcc/ref 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。 3.4.23.4.2 lm339lm339 放大器放大器 lm339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。 兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“-” 表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為 門限電平，它可選擇 lm339 輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待

32、比較的信 號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“-” 端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別 大于 10mv 就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 lm339 用 在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。 3.4.33.4.3 水位接口電路水位接口電路 力學(xué)傳感器的種類繁多，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、 電感式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及 電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià) 格和較高的精度以及較好的線性特性。其工作原理

33、是傳感器的壓力直接作用在傳感 器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化， 用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。在水箱的 最底部安裝壓力傳感器，水位的不同，傳感器檢測(cè)到的壓力值就不同，采集到的模 擬量信號(hào)經(jīng)過處理和計(jì)算，就能換算成水位的高低，經(jīng)過單片機(jī)顯示3。 水位傳感器 r2 輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，由于輸出量微弱，要經(jīng)過 lm339 放大器 的放大轉(zhuǎn)化為 05v 的電壓信號(hào)，才能送入 adc0832 中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出為串行數(shù)字 數(shù)據(jù)，送入單片機(jī) 89s52 處理。由于在仿真軟件中無法對(duì)真實(shí)水位進(jìn)行仿真。所以 本設(shè)計(jì)用一個(gè)滑動(dòng)變阻器 r2

34、 來代替水位傳感器，阻值的變化代表水位的變化。水位 接口電路如圖 3-11 所示14。 gnd do clk ch1 ch0 vcc/ref adc0832 gnd +5v 10k gnd +5v p2.1 p2.2 p2.3 12 3 lm339 圖 3-11 水位接口電路 3.53.5 電磁閥控制模塊電磁閥控制模塊 電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。 電磁閥包括：線圈、磁鐵和頂桿。 當(dāng)線圈通電時(shí)，便產(chǎn)生磁性，跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會(huì)拉動(dòng)頂桿。關(guān)閉電源， 磁鐵和頂桿就復(fù)位了，這樣電磁閥就完成了作功過程。這就是電磁閥的工作原理。 電磁閥一般用于液壓系統(tǒng)，來關(guān)

35、閉和開通油路。實(shí)際上，根據(jù)流過介質(zhì)的溫度， 壓力等情況，比如管道有壓力和自流狀態(tài)無壓力。電磁閥的工作原理是不同的。 比如在自流狀態(tài)下需要零壓?jiǎn)?dòng)的，就是通電后，線圈整個(gè)把閘體吸起來。 而 有壓力狀態(tài)的電磁閥，則是線圈通電后吸出插在閘體上的一個(gè)銷子，用流體自身的 壓力把閘體頂起來。 這兩種方式的不同之處是，自流狀態(tài)的電磁閥，因?yàn)榫€圈要吸起整個(gè)閘體，所 以體積較大，而帶壓狀態(tài)的電磁閥，只需要吸起銷子，所以體積可以做得比較小。 本設(shè)計(jì)的電磁閥起控制是否上水，其電路如圖 3-12 所示7。在系統(tǒng)中用晶體 管來驅(qū)動(dòng)電磁閥，當(dāng)晶體管基極輸入高電平時(shí)，晶體管飽和導(dǎo)通，集電極變?yōu)榈碗?平，因此電磁閥閉合，開始

36、工作；當(dāng)晶體管基極輸入低電平時(shí)，晶體管截止，電磁 閥斷開，停止工作。其中二極管并聯(lián)在線圈的兩端，起保護(hù)作用。后接發(fā)光二極管， 顯示電磁閥是否工作。 由于實(shí)際做實(shí)物中的各種原因，本設(shè)計(jì)用發(fā)光二極管來代替電磁閥的工作狀態(tài)， 燈亮就表明電磁閥打開，水箱上水中；燈滅就表明電磁閥關(guān)閉，水箱停止上水。 圖 3-12 電磁閥控制電路 3.63.6 整體電路圖整體電路圖 根據(jù)系統(tǒng)的各模塊電路而設(shè)計(jì)的整體電路如圖 3-13 所示： 圖 3-13 系統(tǒng)整體電路圖 4 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)思想：軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方式，將各個(gè)功能分成獨(dú)立模塊，有系 統(tǒng)和監(jiān)控程序一起管理執(zhí)行。本設(shè)計(jì)的軟件包括主程序

37、，顯示子程序，水位值設(shè)定 子程序以及有關(guān)的 ds18b20 的程序。 主程序完成功能：系統(tǒng)對(duì)傳感器 ds18b20、顯示器 12864 進(jìn)行初始化，并且讀 取設(shè)置的水位信息，隨之系統(tǒng)自動(dòng)讀取當(dāng)前水位并將當(dāng)前水位與設(shè)置的水位進(jìn)行比 較，最后系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)功能，完成后等待下一次的啟動(dòng)命令。當(dāng)檢測(cè)到水位低于設(shè) 置水位時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)上水至最大設(shè)置水位。程序清單見附錄 1 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體流程圖如圖 4-1 所示： 圖 4-1 系統(tǒng)總體流程圖 4.14.1 ds18b20ds18b20 工作過程及時(shí)序工作過程及時(shí)序 ds18b20工作過程中的協(xié)議如下： 1. 初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始。 2

38、. rom 操作指令 主機(jī)檢測(cè)到 ds18b20 的存在，便可以發(fā)出 rom 操作命令之一，這些命令如指令 代碼 read rom(讀 rom) 33h match rom(匹配 rom) 55h skip rom(跳過 rom cch search rom(搜索 rom) f0h alarm search(告警搜索) ech 3. 存儲(chǔ)器操作命令 指令 代碼 write scratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器) 4eh read scratchpad(讀暫存存儲(chǔ)器) beh copy scratchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器) 48h convert temperature(溫度變換) 44h re

39、call eprom(重新調(diào)出) b8h read power supply(讀電源) b4h 4. 時(shí)序 主機(jī)使用時(shí)間隙(time slots)來讀寫 dsl820 的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位9。 (1)初始化 時(shí)序見圖 4-2 主機(jī)總線 to 時(shí)刻發(fā)送一個(gè)復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平信號(hào))， 接著在 tl 時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)，dsl8b20 在檢測(cè)到總線的上升沿之后，等 待 15-60us 接著 ds1820 在 t2 時(shí)刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù) 60-240 us)如圖中虛 線所示 圖 42 初始化時(shí)序圖 (2)寫時(shí)間隙 當(dāng)主機(jī)總線 to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫時(shí)間

40、隙見圖，從 to 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上 dsl8b20 在 t 后 15-60us 間對(duì)總線采樣若低電 平寫入的位是 0 見圖，若高電平寫入的位是 1 見圖，連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。 圖 43 寫 0 時(shí)序圖 圖 44 寫 1 時(shí)序圖 (3)讀時(shí)間隙 主機(jī)總線 to 時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平 l 7ts，之后在 t1 時(shí)刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t2 時(shí)刻前有效。t2 距 to 為 15u，s 也就是說，t2 時(shí)刻前主機(jī)必須完成讀位，并在 to 后的 60us 一 120 us 內(nèi) 釋放總線。讀位子程序(讀得

41、的位到 c 中)10。 圖 4-5 讀時(shí)序圖 5.ds18b20 工作流程圖 開 始 ds18b2 0 復(fù)位 讀取溫 度 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換 顯示 結(jié) 束 圖 4-6 ds18b20 工作流程圖 4.24.2 串行串行 adad 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 adc0832adc0832 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) adc0832 有 8 只引腳，ch0 和 ch1 為模擬輸入端，cs 為片選引腳，只有 cs 置 0 才能對(duì) adc0832 進(jìn)行配置和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。clk 為 adc0832 的時(shí)鐘輸入端。cs 在整個(gè)轉(zhuǎn) 換過程中都必須為低，當(dāng) cs 為低時(shí)，在數(shù)據(jù)輸入端 di（數(shù)據(jù)輸入端）加一個(gè)高電 平（這個(gè)高電平是算在送到 d

42、i 的一位之中，那么后面就只要再送兩位。這個(gè)高電平 是作為起始標(biāo)志） ，接著在 clk 上加一個(gè)時(shí)鐘，di 上的邏輯 1 就會(huì)使 adc0832 的 di 脫離高阻態(tài)，然后通道配置數(shù)據(jù)伴隨著時(shí)鐘通過 di 端移入多路器，當(dāng)最后一位數(shù)據(jù) 移入多路器時(shí)（數(shù)據(jù)是三位，前一位標(biāo)志輸入開始，后兩位是用來作通道設(shè)置和選 擇） ，di 變?yōu)楦咦钁B(tài)，在這以前 do（數(shù)據(jù)輸出端）都為高阻態(tài)（就是 cs 從高跳到低 到現(xiàn)在） 。在經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘（是指在最后一個(gè)數(shù)據(jù)從 di 移入后，還要再經(jīng)過一個(gè)時(shí) 鐘，當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移入 di，需要再加一個(gè)時(shí)鐘使 do 脫離高阻態(tài)） ，do 脫離高阻狀 態(tài)并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。接著從處理器接

43、收時(shí)鐘信號(hào)，每經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會(huì) 從高位到低位逐次從 do 移出，經(jīng)過 8 個(gè)時(shí)鐘后，數(shù)據(jù)又以從低位到高位的形式從 do 移出（也是每個(gè)時(shí)鐘移一位） 。當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)移出時(shí)轉(zhuǎn)換完成。當(dāng) cs 從低變?yōu)?高時(shí)，adc0832 內(nèi)部所有寄存器清零。如想要進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換，cs 必須做一個(gè)從高 到低的跳變，后跟著地此配置數(shù)據(jù)重復(fù)上面的過程6。 根據(jù)上述 adc0832 的相關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)序，進(jìn)行單片機(jī)和 adc0832 的連接時(shí)，因?yàn)?di 和 do 并不是同時(shí)使用，所以 di 和 do 可以共用單片機(jī)的一條 i/o 線，再加上一條時(shí) 鐘線和一條片選線就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和 adc0832 的連接，

44、流程圖如圖 47 所示。 開始 結(jié)束 使能芯片 產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 輸入通道控制字 讀取兩字節(jié)數(shù)據(jù) 字節(jié)數(shù)據(jù)校驗(yàn) 數(shù)值送入指定寄存器 圖 47 adc0832 工作流程圖 4.34.3 ledled 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) 將所得到的結(jié)果用 led 數(shù)碼管顯示出來，給人直觀的了解當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)，數(shù) 碼管要顯示當(dāng)前系統(tǒng)的值,就要有一定的端口往數(shù)碼管送入數(shù)據(jù)，還要有點(diǎn)亮數(shù)碼管 的信號(hào)為，我們要將 09 這十個(gè)數(shù)字的碼字定義成一個(gè)數(shù)組14，通過檢驗(yàn)輸出的 數(shù)據(jù)查斷碼表，就能顯示相應(yīng)的數(shù)字。 表 4-1 7 段 led 的字型碼 顯 示字符 共陽(yáng)極 字型碼 共陰極 字型碼 顯示字 符 共陽(yáng)極

45、字型碼 共陰極 字型碼 03fhc0h56dh92h 106hf9h67dh82h 25bha4h707hf8h 34fhb0h87fh80h 466h99h96fh90h 由于在硬件電路中，是將 p0 口和數(shù)碼管的段碼位相連，位選信號(hào) p2 口與數(shù)碼 管亮滅有關(guān)，掌握著是哪個(gè)數(shù)碼管亮，接下來程序就要定義相關(guān)端口： （1）定義字位和字型口 #define sled_dm_port p0 /*定義數(shù)碼管段碼的控制腳*/ #define sled_wm_port p2 /*定義數(shù)碼管位碼的控制腳*/ （2）定義字型編碼表（數(shù)字 09） uchar code du_char=0 xc0,0 xf9,

46、0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,; （3）顯示：得到字型和字位口的地址后，向不同的字位送數(shù)據(jù)，進(jìn)行顯示。 （4）動(dòng)態(tài)掃描：由于使用動(dòng)態(tài)顯示法，在 led 顯示程序中，需要不停地進(jìn)行掃 描字位口，從而實(shí)現(xiàn)不同字位的數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)掃描結(jié)果。 開始 顯示緩沖區(qū)初始化 指定字型口 查表得到字型碼 送指定字位碼 延時(shí)10ms 圖 411 led 顯示程序流程圖 5 5 系統(tǒng)硬件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試 硬件電路設(shè)計(jì)中我用到了 2 個(gè) 7 段數(shù)碼管，其中 led1 表示溫度顯示，led2 表 示水位顯示。要對(duì)電路進(jìn)行仿真，一方面要用 protus 畫出總

47、電路圖，另一方面要用 keil 軟件對(duì)程序進(jìn)行編譯，使程序生成.hex 文件，再把.hex 文件傳送到 protus 電 路圖中的 at89c52 單片機(jī)中，點(diǎn)擊 protus“調(diào)試”按鈕中的“執(zhí)行” ，就開始仿真。 由于各方面條件有限，在用仿真時(shí)，我用發(fā)光二級(jí)管來模擬電磁閥，用滑動(dòng)變阻器 來模擬水位的變化。發(fā)光二級(jí)管變亮表示電磁閥打開，表示水箱上水；發(fā)光二級(jí)管 變暗表示電磁閥關(guān)閉，表示水箱停止上水。 5.15.1 溫度顯示仿真溫度顯示仿真 仿真結(jié)果表明，顯示的溫度和數(shù)字溫度傳感器 ds18b20 上顯示的數(shù)據(jù)相同，表 明程序?qū)囟葌鞲衅?ds18b20 中的溫度數(shù)據(jù)正確的讀出，達(dá)到了讀取溫度

48、和顯示溫 度的目的。 圖 5-1 當(dāng)前溫度顯示 圖5-2 當(dāng)前溫度顯示 5.25.2 水位顯示仿真水位顯示仿真 水位顯示是將傳感器檢測(cè)到的 05v 模擬信號(hào)經(jīng)過 adc0832 轉(zhuǎn)換成為 8 為二進(jìn) 制數(shù)（0255） ，經(jīng)過計(jì)算讓水位顯示在 0100 之間，通過單片機(jī)的處理讓數(shù)據(jù)顯 示在 led 數(shù)碼管上。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，可看到顯示器上顯示水位在不斷變化， 從最低變到最高，即表示系統(tǒng)可正常顯示水位的變化。 圖 5-3 當(dāng)前水位顯示 圖 5-4 當(dāng)前水位顯示 5.35.3 水位控制仿真水位控制仿真 水位控制就是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水，保持水箱中一直有水，自動(dòng)上水功能的實(shí)現(xiàn)就要 設(shè)定控制水位的上限和下限

49、，當(dāng)水位低于 20時(shí)，開關(guān)就會(huì)閉合，合向左邊啟動(dòng)電 機(jī)上水，同時(shí)發(fā)光二級(jí)管變亮。而當(dāng)水位高于 90時(shí)，開關(guān)就會(huì)斷開，合向右邊關(guān) 閉電機(jī)上水，發(fā)光二級(jí)管變暗，停止上水。達(dá)到自動(dòng)控制水位的功能?？刂品抡娼Y(jié) 果如下圖所示： 圖5-5 當(dāng)前水位高于設(shè)定水位 圖5-6 當(dāng)前水位低于設(shè)定水位 5.45.4 仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果分析 根據(jù)仿真結(jié)構(gòu)來看，硬件和軟件都基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了通過數(shù)字溫度 傳感器檢測(cè)當(dāng)前水的溫度，通過單片機(jī)的處理在 led 數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的溫度值。 水壓傳感器輸出的是 05v 的模擬量，經(jīng)過 a/d 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量送入單片機(jī)進(jìn)行處 理，在 led 數(shù)碼管上顯示水位值。自動(dòng)上水

50、是設(shè)置水位的上下限，水位小于下限時(shí) 就會(huì)閉合電磁開關(guān)，就會(huì)開始上水，水位到達(dá)上線時(shí)就會(huì)自動(dòng)斷開電磁開關(guān)，停止 上水。 6 6 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 本課題基本上實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)顯示功能：對(duì)測(cè)量的溫度和水位進(jìn) 行跟蹤顯示，并對(duì)水位的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。但由于時(shí)間和能力等各方面的原因， 設(shè)計(jì)結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)有一定差距。在預(yù)期目標(biāo)中，溫度控制采用模糊控制，用鍵盤 對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)由于天氣原因而光強(qiáng)不足時(shí)，溫度控制器可以利用輔助加熱裝 置使蓄水箱內(nèi)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 24 小時(shí)供應(yīng)熱水的 目的。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，沒有采用鍵盤設(shè)定溫度功能，從而不能達(dá)到對(duì)溫度進(jìn)行 控制

51、，這是本次設(shè)計(jì)中的缺陷，也是本次設(shè)計(jì)中的遺憾之處。但本設(shè)計(jì)也可進(jìn)一步 改進(jìn)，提高系統(tǒng)的功能，例如： （1）加熱控制功能。冬天可以使用，定時(shí)加熱、溫控加熱等。 （2） 溫控上水。水箱水溫超過設(shè)定溫度而水箱未滿時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行上水，直到 水溫降到設(shè)定水溫或水箱水滿時(shí)停止上水。 雖然本次設(shè)計(jì)并沒有達(dá)到預(yù)期的完美效果，但最基本的要求還是達(dá)到了，最重 要的是在本次設(shè)計(jì)的過程中，我真正的學(xué)到了那些本該在課堂上學(xué)到卻因自己的不 努力而沒學(xué)到的知識(shí)和一些課外知識(shí)，鍛煉了自己的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考的能力以 及解決問題的能力，所以雖然存在缺陷和遺憾，我依然感覺自己收獲頗豐，我相信 在以后的學(xué)習(xí)中我一定會(huì)表現(xiàn)的更加出色，

52、設(shè)計(jì)出更加完美的作品。 致致 謝謝 通過幾個(gè)月的親手實(shí)踐，查閱資料，我所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)順利完成。在此過 程中，我學(xué)到了做任何事情自己都要認(rèn)真對(duì)待，不能馬虎，要有始有終。在自己有 困難的時(shí)候請(qǐng)求老師和同學(xué)的幫助，在老師和同學(xué)的幫助下，自己克服了畢業(yè)設(shè)計(jì) 中遇到的一些困難。通過這次畢業(yè)實(shí)際人認(rèn)清了自己，但是沒有老師和同學(xué)的幫助， 我想我也難以完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，因此我要感謝那些在我困難時(shí)對(duì)我知識(shí)和 精神上幫助的朋友、老師和同學(xué)們，我的生活因你們而精彩和充實(shí)。 首先，劉宏章老師以淵博的知識(shí)教誨我、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度督促我、踏實(shí)的專研 精神感染我，使我學(xué)習(xí)到更多的專業(yè)知識(shí)和懂得更多的人生道理，這些都

53、將會(huì)在以 后的學(xué)習(xí)工作中讓我受益匪淺。老師的幫助是最重要的，劉老師經(jīng)常提醒我要好好 做，不會(huì)就去找他，他那種認(rèn)真讓我感到傾佩，非常感謝劉老師的諄諄教誨。 其次，在此過程中，同窗好友相互支持、相互撫慰、情同手足，我的舍友也給 了我很大的支持，我在碰到問題解決不了時(shí)，就覺得煩躁，他們就過來幫我解決問 題，有時(shí)一個(gè)問題要花好長(zhǎng)時(shí)間來解決，他們都一直認(rèn)真的幫助我，使我非常感激 有這么一些好舍友。 最后，衷心感謝所有老師對(duì)我的栽培、支持和鼓勵(lì)，感謝所有朋友的關(guān)心和幫 助。向在百忙中抽出時(shí)間來幫助我，沒有他們的幫助和支持，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)就 是一個(gè)很大的難題，就不能這么順利完成。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1沙占

54、友，王彥朋，孟志永等.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)m.北京:電子工業(yè)出版社，2003. 2胡乾斌，李光斌，李玲等.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用m.武漢:華中科技大學(xué)出版社， 2005. 3康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分m.第四版.北京:高等教育出版社，1999. 4曹漢芳主編.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)m.第四版.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2004. 5藺金元，車進(jìn)單片機(jī)智能控制在太陽(yáng)能熱水器中的應(yīng)用j 河西學(xué)院學(xué)報(bào)第 25 卷第 2 期.2009：2123 6楊新華，郝曉弘，邵輝基于 89c51 智能型太陽(yáng)熱水器的控制系統(tǒng)j甘肅科學(xué)學(xué) 報(bào).2001（9）：8891 7王俊杰基于 89c51 單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水

55、器智能控制器的設(shè)計(jì)j 鄭州輕工業(yè)學(xué)院 學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版) 第 20 卷第 3 期.2005：6768 8梅麗鳳，王艷秋等.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社，2004. 9陳明熒.8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例教材m.北京:清華大學(xué)出版社，2007. 10張景文，王震宏.基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)j. 西華大學(xué)學(xué)報(bào)( 自 然科學(xué)版) 第 27 卷第 5 期.2008.2528 11蔡美琴等.mcs-51 系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用m.北京:高等教育出版社，1992. 12殷為民.太陽(yáng)能水溫水位儀j .家用電子. 1999 : 372381 13鄒燦,紅李斌. 太陽(yáng)能熱水器智能控

56、制系統(tǒng)j.電子科學(xué).4243 14齊劍玲,曾玉紅. 智能水位控制系統(tǒng)j. 海淀走讀大學(xué)學(xué)報(bào) 2003 年第一期. 2003:8791 15張學(xué)峰.基于單片機(jī)控制的太陽(yáng)能熱水器全自動(dòng)電路j. 現(xiàn)代電子技術(shù) 2005 年第 4 期總第 195 期.2005：57 16陳柄和.c 語(yǔ)言與 c+語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004. 附錄附錄 系統(tǒng)總原理圖系統(tǒng)總原理圖 附錄附錄 系統(tǒng)源程序系統(tǒng)源程序 #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define sled_ad_port

57、p0 #define sled_wd_port p1 #define sled_dm_port p1 #define sled_wm_port p2 sbit dq =p35; sbit adcs =p32; sbit adclk =p33; sbit addi =p34; sbit addo =p34; sbit kai=p30; uchar code du_char=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,; uchar code we_table=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08,0 x10,0 x20,0 x40,0 x80; uchar data sled_data8=0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff,0 xff; uchar data led_lighten_bit=0 ; void delay_1ms(uchar z) uchar x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;