太陽(yáng)能供熱工程智能控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、 PAGE- 41 - / NUMPAGES46畢業(yè)設(shè)計(jì)論文太陽(yáng)能供熱工程智能控制系統(tǒng)摘要目前, 太陽(yáng)能熱水器技術(shù)上比較成熟，但熱水控制器的功能還有可開(kāi)發(fā)的潛力,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(hù)使用帶來(lái)許多不便。太陽(yáng)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(cè)和控制。本次設(shè)計(jì)對(duì)太陽(yáng)能控制系統(tǒng)做出全面的了解，對(duì)其結(jié)構(gòu)與原理了解詳盡。對(duì)于水溫與水位的檢測(cè)和控制進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。本次設(shè)計(jì)有驅(qū)動(dòng)電路能夠防水管凍裂，還能夠在必要時(shí)手動(dòng)控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。該控制系統(tǒng)是以AT8

2、9C51單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)、控制與顯示等功能。文中詳細(xì)地描述了控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括：鍵盤(pán)與LED顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路、水溫、水位控制電路等。對(duì)于軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、鍵盤(pán)中斷子程序、DS12887更新周期結(jié)束中斷子程序、LED顯示子程序和提前加熱時(shí)間計(jì)算子程序等。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，太陽(yáng)能熱水器，水位檢測(cè)，溫控系統(tǒng)ABSTRACTAt present,Solar energy water heater technology more mature, but hot water controller function and its development potential，

3、most of the market in the sale of the controller only has the temperature and water level display, do not have thetemperature of the water level control function. Although some of the controller is equipped with electric heating system, but not all of the intelligent type, and caused much inconvenie

4、nce to users.Solar SCM control system is its water temperature and water level detection and control of the different. The design of the solar control system to make a full understanding of detailed understanding of its structure and principle. The water temperature and water level detection and con

5、trol were highlighted. The design of a drive circuit to water pipe cracking, but also manual control when necessary.System design including the hardware design and software design two parts. This control system based on AT89C51, realized the inspection, control and display, and other functions. This

6、 paper describes in detail the design process of the control circuit, including: the keyboard and LED display circuit, drive circuit, water temperature, water level control circuit, etc. The software design using modular structure, including the main program, keyboard interrupt subroutines, DS12887

7、update cycle ends interrupt subroutines, LED display subroutines and early heating time subroutines, etc. 朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Keywords：Microcontroller， solar water heaters，water level detection, temperature control system 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc291801096摘要HYPERLINK l _Toc291801096ABSTRACTHYP

8、ERLINK l _Toc291801096第一章 緒論1HYPERLINK l _Toc2918010971.1太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展概況與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析1HYPERLINK l _Toc2918010981.2太陽(yáng)能熱水器的研究與意義2HYPERLINK l _Toc2918010991.3本課題研究的主要容4HYPERLINK l _Toc291801100第二章 太陽(yáng)能控制系統(tǒng)5HYPERLINK l _Toc2918011012.1控制系統(tǒng)組成5HYPERLINK l _Toc2918011022.2控制裝置的工作原理9HYPERLINK l _Toc291801103第三章 硬件設(shè)計(jì)10

9、HYPERLINK l _Toc2918011043.1主要原器件介紹10HYPERLINK l _Toc2918011053.1.1AT89C51高性能8位單片機(jī)10HYPERLINK l _Toc2918011063.1.2數(shù)碼管顯示12HYPERLINK l _Toc2918011073.1.3數(shù)字溫度傳感器16HYPERLINK l _Toc2918011083.1.4 ADC0832轉(zhuǎn)換器18HYPERLINK l _Toc2918011093.1.5 繼電器19HYPERLINK l _Toc2918011103.1.6 電磁閥與晶閘管22HYPERLINK l _Toc29180

10、11113.1.7 OP07低噪聲單運(yùn)放22HYPERLINK l _Toc2918011123.1.8晶振23HYPERLINK l _Toc2918011133.2水位檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)23HYPERLINK l _Toc2918011143.3水溫檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)24HYPERLINK l _Toc2918011153.4 鍵盤(pán)電路的硬件設(shè)計(jì)25HYPERLINK l _Toc2918011163.5驅(qū)動(dòng)電路的硬件設(shè)計(jì)27HYPERLINK l _Toc2918011173.6顯示電路的硬件設(shè)計(jì)27HYPERLINK l _Toc291801119第四章 軟件設(shè)計(jì)30HYPERLINK

11、 l _Toc2918011204.1軟件設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)所用工具30HYPERLINK l _Toc2918011214.2顯示子程序32HYPERLINK l _Toc291801123參考文獻(xiàn)34HYPERLINK l _Toc291801124結(jié)束語(yǔ)35HYPERLINK l _Toc291801125致36HYPERLINK l _Toc291801126附錄37第一章 緒論目前，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。但是與之配套的太陽(yáng)能熱水器控制器卻一直處在研究與開(kāi)發(fā)階段。這種控制器只具有溫度和液位顯示功能，而且為分段顯示，

12、溫度顯示誤差為10%，水位顯示誤差為25%。這種顯示器(還稱(chēng)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(hù)帶來(lái)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(guò)燒，從而浪費(fèi)大量的電能。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器控制器以80C51單片機(jī)為檢測(cè)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24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能利用中最常見(jiàn)的一種裝置，

13、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。1.1太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展概況與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析現(xiàn)有電熱型熱水器費(fèi)用昂貴與燃?xì)庑偷牟话踩裕遗欧哦趸嘉廴敬髿?，北方用煤氣取暖造成城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽(yáng)能熱水器良好的外部生存環(huán)境。太陽(yáng)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(jiǎn)單、方便。太陽(yáng)能熱水器順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，滿(mǎn)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。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽(yáng)能熱水器的用量很大。新建商住樓安裝熱水

14、器，已是房屋開(kāi)發(fā)公司計(jì)劃之的事，配套熱水器的商品房銷(xiāo)勢(shì)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(wú)光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽(yáng)能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)考慮到在陰天與夜間無(wú)法利用太陽(yáng)能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽(yáng)能熱水器和電熱水器的各自?xún)?yōu)勢(shì)，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。1.2太陽(yáng)能熱水器的研究與意義眾所周知，太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，沒(méi)有污染的巨大能源。隨著世界上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)已日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的課題已提到人類(lèi)的面前。有人預(yù)測(cè)：二十一世紀(jì)太陽(yáng)

15、能將由輔助能源上升為主要能源。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，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(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)給人民提供少耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎。太陽(yáng)能熱水器是以太陽(yáng)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(yáng)能熱水工程系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)水箱管線、補(bǔ)水箱組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(yáng)能熱水

16、器是指將上述各種不見(jiàn)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(yáng)能熱水器。太陽(yáng)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(guó)從“六五”計(jì)劃期間開(kāi)始推廣太陽(yáng)能熱水器，到目前全國(guó)已有250萬(wàn)平方米采光面積的太陽(yáng)能熱水器，廠家又幾家發(fā)展到全國(guó)約有180家左右，是目前世界上推廣最大的國(guó)家之一，而且形成了規(guī)模，形成了中國(guó)特色的太陽(yáng)能企業(yè)，有中國(guó)太陽(yáng)能協(xié)會(huì)為中心的學(xué)術(shù)中心，以中國(guó)農(nóng)村能源企業(yè)協(xié)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專(zhuān)業(yè)委員會(huì)為中心，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試條件、產(chǎn)品合格證頒發(fā)等一系列措施。 世界各國(guó)的

17、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，在北部地區(qū)新建房屋一定要設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，西澳大利亞已有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(wàn)臺(tái)，現(xiàn)在有20%的家庭安裝了太陽(yáng)能熱水器，計(jì)劃今后普與率達(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(yáng)能熱水系統(tǒng)，為工廠安裝1900套工業(yè)用太陽(yáng)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(yáng)能熱水器，目前普與率已超過(guò)60%。英、法、德、意、希臘五國(guó)到2000年底推廣熱水器600萬(wàn)平方米，比1990年增長(zhǎng)2倍多。國(guó)外太陽(yáng)能熱水器使用量增長(zhǎng)如此之快，其根本原因是：能源問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題是當(dāng)今世界各國(guó)

18、面臨的主要問(wèn)題之一。太陽(yáng)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)算與實(shí)際應(yīng)用證明，太陽(yáng)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)格較高的地區(qū)，用戶(hù)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(jiàn)：1.在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)，若此地區(qū)沒(méi)有集中熱水供應(yīng)，可給用戶(hù)安裝太陽(yáng)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

19、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(yáng)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(yáng)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，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(yáng)能熱水器的推廣應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)效益據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全國(guó)太陽(yáng)能熱水器累計(jì)安裝使用總量已達(dá)300萬(wàn)平方米以上。所以該控制器具有使用方便、性?xún)r(jià)比高、工作可靠、精度高等特為太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)一步推廣具有積極的推動(dòng)作用。1.3本課題研究的主要容 本文對(duì)于影響太陽(yáng)能控制

20、系統(tǒng)等方面研究，主要容是研究水位、水溫方面以與時(shí)鐘電路方面的研究。 目前太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)方面存在很多問(wèn)題，如：不能準(zhǔn)確的控制水溫、水位，冬天防凍、防漏電等方面。本設(shè)計(jì)針對(duì)這些問(wèn)題都提出了方案能很好的解決防凍防、防漏電。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(cè)；并由四個(gè)綠色LED發(fā)光二極管顯示：若無(wú)水則綠燈不亮；若有四分之一儲(chǔ)水箱的水亮一盞綠燈；通過(guò)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)，水溫有效值最多可顯示為99.9。第二

21、章 太陽(yáng)能控制系統(tǒng)2.1控制系統(tǒng)組成現(xiàn)在市場(chǎng)上的太陽(yáng)能熱水器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，但總和看來(lái)，主要有三個(gè)部分：1.循環(huán)（保溫）水箱；2.集熱器；3.連接管道。而各個(gè)部分發(fā)揮了不同的作用：1.集熱器： 系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃?xì)鉄崴鞑煌氖?，太?yáng)能集熱器利 用的是太陽(yáng)的輻射熱量，故而加熱時(shí)間只能在有太陽(yáng)照射的白晝。 2.保溫水箱： 和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。 因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用 熱水，所以必須通過(guò)保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ) 存起來(lái)。容積是每天晚上用熱水量的總和。采用同樂(lè)搪瓷 膽承壓保溫水箱，保溫效果好

22、，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽 命可長(zhǎng)達(dá)20年以上。 3.連接管道（循環(huán)水管）： 將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保溫 水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。 設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最 佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須 有很高的質(zhì)量，保證有20年以上的使用壽命。圖2.1為熱水器的總體結(jié)構(gòu)。圖2.1熱水器的總體結(jié)構(gòu)圖以下是控制系統(tǒng)的容系統(tǒng)組成：如圖2.2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)水箱等組成圖2.2 系統(tǒng)組成示意圖 圖 2-1 系統(tǒng)組成示意圖控制器：主要通過(guò)里面的電

23、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與控制電阻加熱絲加熱。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

24、熱絲：主要用來(lái)加熱水箱中水，使其達(dá)到用戶(hù)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：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(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

25、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T(mén)3，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)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T

26、3N，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?？梢?jiàn)，次過(guò)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(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T(mén)1，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)有下表的關(guān)系：表2.1 溫度比較時(shí)間（時(shí)）溫度比較加熱值（度） 15 T135N 35 16 T140N 40 17 T145N 4

27、5 18 T150N 50 19 T155N 55 20 T160N 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)約而且高度只能化，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。2.2控制裝置的工作原理 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

28、水或停止上水（上水時(shí)水箱水位必須未滿(mǎn)），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)低引起水管因有積水而凍裂（即手動(dòng)打開(kāi)此閥放完水管中的積水）第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1主要原器件介紹3.1.1HYPERLINK :/ atmel /dyn/resources/prod_documents/doc1920.pdf t _blankAT89C51高

29、性能8位單片機(jī)AT89C51是一個(gè)低功耗高性能CMOS 8位單片機(jī)，4k Bytes Flash只讀程序存儲(chǔ)器(ROM),512 Bytes 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),該微處理器采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，引腳兼容80C51和80C52芯片，片的Flash存儲(chǔ)器可以像常規(guī)程序存儲(chǔ)器一樣進(jìn)行燒寫(xiě)，AT89C51片總共有256字節(jié)的用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)，而128字節(jié)的部擴(kuò)展數(shù)據(jù)區(qū)需通過(guò)清SFR(8EH)的位1并用MOVX指令訪問(wèn)，片置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，另一個(gè)256BytesRAM區(qū)與ATMEL之AT89系列8052兼容的單片機(jī)是一致的，

30、AT89C51結(jié)合通用的8位微處理器和Flash存儲(chǔ)技術(shù)構(gòu)成功能強(qiáng)大單片微處理器，可提供許多高性能低價(jià)位的系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)是在AT89C51的基礎(chǔ)上，加復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、EA引腳信號(hào)與電源即可。 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R1、C1構(gòu)成復(fù)位電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個(gè)脈沖，AT89C51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(zhǎng)數(shù)。取電容C=10uF，電阻R=10K。 時(shí)鐘電路：該水位自動(dòng)顯示控制器采用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

31、C2、C3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(lái)自反向振蕩器的輸出。 圖3.1復(fù)位電路 圖3.2 時(shí)鐘電路最小系統(tǒng)：所謂最小系統(tǒng)，即指使單片機(jī)能正常工作的所需的最少的電路，即應(yīng)包含CPU與輔助電路、ROM、RAM與I/O端口等電路。如圖3.3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(mǎn)足系統(tǒng)復(fù)位時(shí)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平的要求。 圖3.3 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.2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

32、由四位數(shù)碼管顯示出來(lái)。四位數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x采用0.5英寸共陽(yáng)極連接的LED數(shù)碼管。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L(zhǎng)ED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，另一只發(fā)光二極管DP作為小數(shù)點(diǎn)，因此這種LED顯示器稱(chēng)為八段數(shù)碼管。（如圖3.4所示） 圖3.4LED數(shù)碼管共陽(yáng)極型LED數(shù)碼管，是將各段發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起，作為公共端com,應(yīng)接高電平。ag、Dp各筆段中，某筆段接低電平時(shí)發(fā)光，高電平時(shí)不發(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(huà)并聯(lián)起來(lái)分別與單片機(jī)的P2.0P2.7引腳連接。

33、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(jué)暫留，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(cè)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(jiàn)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(lái)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L

34、ED顯示器也可稱(chēng)為7段數(shù)碼顯示器（或8段數(shù)碼顯示器）。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(yáng)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(yáng)極輸入高電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陽(yáng)極輸入低電平。共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)：把各段發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，如圖b 所示。使用時(shí)，公共陽(yáng)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(guò)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、字母以與其他符號(hào)。2）字段碼。為了顯示各個(gè)數(shù)字或字符，就需要為L(zhǎng)E

35、D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(chēng)為字段碼（也可以稱(chēng)為段選碼或字形碼）。七段發(fā)光二極管再加上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 D4D3 D2 D1D0dpg f e d c b a下圖所示為共陰極LED所顯示的不同字符的字段碼，測(cè)量圍為099 0C，當(dāng)溫度超出圍時(shí)，顯示器均顯示F。 表3.1字符對(duì)應(yīng)字段碼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

36、個(gè)，N位LED顯示器的顯示要從兩個(gè)方面來(lái)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(lái)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(guò)一定接口來(lái)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(jiǎn)稱(chēng)：“位選線”）和N*8根字段選線（簡(jiǎn)稱(chēng)：“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(kāi)發(fā)系統(tǒng)或

37、實(shí)驗(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)較多時(shí)，為了簡(jiǎn)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(lèi)推，然后由一個(gè)8位I/O接口來(lái)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(lái)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2mA20mA，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(yáng)極的為高電平，

38、共陰極的為低電平）其它各位的位選線處于段開(kāi)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(jué)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(jiǎn)化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式。3.1.3數(shù)字溫度傳感器數(shù)字溫度傳感器DS18B12主要特性與測(cè)溫原理：一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20是DS1820的更新?lián)Q代產(chǎn)品(由美國(guó)DA IIAS公司生

39、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(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)。溫度實(shí)時(shí)測(cè)控集裝箱的設(shè)計(jì), 在實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)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(jiǎn)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DS18B20的雙向通訊。2）DS18B20支持組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并

40、聯(lián)在唯一的單線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。3）DS18B20 的測(cè)溫圍為: - 55+125,在-10+ 85時(shí), 其精度為+ 0.15。4）DS18B20的測(cè)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(cè)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(lèi)型碼，后6個(gè)字節(jié)是每個(gè)器件的編碼，最后1個(gè)字節(jié)是CRC 校驗(yàn)碼. 溫度告警觸發(fā)器TH和TL 存儲(chǔ)用戶(hù)通過(guò)軟件寫(xiě)入的報(bào)警上下限值，高速便箋存儲(chǔ)器由

41、9個(gè)字節(jié)組成，其中有2個(gè)字節(jié)RAM單元用來(lái)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(cè)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(cè)溫原理：DS18B20 測(cè)量溫度采用了特有的溫度測(cè)量技術(shù)，它是通過(guò)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來(lái)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(guò)門(mén)電路。而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí), 振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門(mén)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(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零。如果門(mén)

42、電路仍未關(guān)閉, 則系統(tǒng)重復(fù)上述過(guò)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(xiě)“0”,寫(xiě)“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)，一般都采用單片機(jī)來(lái)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(cè)。DS18B20傳感器精度高

43、、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(cè)溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡(jiǎn)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(guò)程、大型糧倉(cāng)、釀酒廠，食品加工廠的溫度檢測(cè)以與賓館、儀器儀表室等處的溫度檢測(cè)和控制。3.1.4 ADC0832轉(zhuǎn)換器ADC0832引腳圖（圖3.5）:ADC0832 是美國(guó)國(guó)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?xún)r(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者與企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普與率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832 可是使我們了解A

44、/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 +70C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40C to +85C；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(yǔ)句為“MOV B,

45、#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。3.1.5繼電器 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)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(kāi)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(guò)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(kāi)觸點(diǎn)）

46、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(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)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(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)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(cè)和控制溫度的新型熱敏開(kāi)關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底與其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開(kāi)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

47、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(lèi)型可分為交流型和直流型。按開(kāi)關(guān)型式可分為常開(kāi)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(guò)萬(wàn)能表測(cè)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，

48、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(guò)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(guò)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(zhǎng)方框符號(hào)表示，如果繼電器有兩個(gè)線圈，就畫(huà)兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框或長(zhǎng)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

49、：一種是把它們直接畫(huà)在長(zhǎng)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(huà)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)注上一樣的文字符號(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(kāi)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(kāi)。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)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(kāi)和另一個(gè)閉合，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使

50、原來(lái)斷開(kāi)的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開(kāi)狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱(chēng)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)。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

51、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。 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(8.58.57.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二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)的普與使得微機(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(guó)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

52、人目前以每年3.5的速度增長(zhǎng)，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)完成多種操作與測(cè)試工作。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(mǎn)足空間要求，必須加強(qiáng)可靠性研究，并建立專(zhuān)門(mén)的高可靠生產(chǎn)線。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

53、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。3.1.6 電磁閥與晶閘管電磁閥是控制元件，主要用來(lái)控制氣缸。也有分析儀器或者別的噴槍用來(lái)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(kāi)幾個(gè)孔，然后用電磁感應(yīng)控制閥桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)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(kāi)關(guān)，與二極管相比，不同之處是正向?qū)ㄊ卓刂茦O電流

54、控制。3.1.7OP07低噪聲單運(yùn)放OP07功能簡(jiǎn)介:Op07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O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)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(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)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： 150V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： 2V/month最大高電源電壓圍：3V至22V3

55、.1.8晶振為給單片機(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.3.2水位檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì) 圖3.6水位檢測(cè)電路實(shí)驗(yàn)證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自然界存在的以與人們?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。本控制裝置就是利用水的導(dǎo)電性來(lái)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(yáng)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(cè)；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(méi)有到達(dá)的電極，轉(zhuǎn)換電位為高（

56、1）；每檢測(cè)一位便得到一位數(shù)據(jù)，5個(gè)電極檢測(cè)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)光二極管亮的盞數(shù)來(lái)顯示水位的高低。（若沒(méi)有發(fā)光二極管亮則表示箱沒(méi)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(lèi)推，若有四個(gè)發(fā)光二極管亮，則表示水箱水是滿(mǎn)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

57、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）可通過(guò)單片機(jī)P87LPC744BN的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0、T1）來(lái)確定，T1用來(lái)計(jì)數(shù)，T0用來(lái)定時(shí)。3.3水溫檢測(cè)電路的硬件設(shè)計(jì)圖3.7水溫檢測(cè)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(cè)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/，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)R14、R19轉(zhuǎn)換為溫度信號(hào)，R11、R13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)

58、換成0-5V的電壓信號(hào)，ADC0832再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入單片機(jī)。圖3.7為溫度檢測(cè)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(lái)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(lái)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(lái)手動(dòng)上水，S3用來(lái)手動(dòng)加熱，S4用來(lái)停止加熱或上水;若水位已經(jīng)超過(guò)設(shè)定水位

59、上限，或水溫已經(jīng)超過(guò)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(cè)4個(gè)水位，上限水位可以由用戶(hù)設(shè)置，水位上限設(shè)置圍為位置1、2、3、4。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(mǎn)。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：定時(shí)加熱溫度也可以由用戶(hù)設(shè)定，可設(shè)定圍為2060。3.4鍵盤(pán)電路的硬件設(shè)計(jì)P1.0- P1.7口作為按鍵的信號(hào)輸入端，鍵按下，就執(zhí)行該鍵的功能。其電路如圖所示。（為了編程簡(jiǎn)單、方便

60、，采用獨(dú)立式鍵盤(pán)電路）當(dāng)按鈕按下后，電路與地接通時(shí)，I/U口與地面相連為低電平。按鈕沒(méi)有按下時(shí)，電路不與地面相接，I/U口與電壓高端相連為高電平。 本設(shè)計(jì)中采用了共陰極接法，對(duì)于顯示水溫水位的程序作如下說(shuō)明：在動(dòng)態(tài)掃描過(guò)程中，調(diào)用延時(shí)子程序Del1，其延遲時(shí)間為1ms，這是為了使掃描到哪位顯示器穩(wěn)定的點(diǎn)亮一段時(shí)間，猶如掃描過(guò)程中在每一位顯示器上都一段駐留時(shí)間，以保證其顯示亮度。本設(shè)計(jì)接口電路是軟件為主的接口電路，對(duì)顯示數(shù)據(jù)以查表方法得到其字形代碼，為此在程序中有字形代碼Table,從0開(kāi)始依次寫(xiě)入十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼。為了進(jìn)行查表操作，使用查表指令 MOVC A，A+DPTR，由DPTR提供1