太陽能熱水器的自動控制

太陽能熱水器的自動控制目錄摘要……………3第一章：緒論太陽能熱水器的應(yīng)用及前景……………4第二章：設(shè)計目的與設(shè)計思路TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2.1設(shè)計目的 5\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計要求 5\o"CurrentDocument"2.3設(shè)計思路 5第三章：太陽能熱水器控制系統(tǒng)的組成及原理\o"CurrentDocument"3.1控制系統(tǒng)的組成 63.2控制系統(tǒng)的原理………8第四章：硬件電路的設(shè)計1檢測電路的設(shè)計水溫檢測電路設(shè)計……………………9水位檢測電路設(shè)計…………………10TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"4.2驅(qū)動電路設(shè)計 11\o"CurrentDocument"4.3鍵盤電路設(shè)計 12\o"CurrentDocument"顯示電路設(shè)計 13\o"CurrentDocument"51系列單片機簡介 1417數(shù)字溫度傳感器簡介17第五章：軟件設(shè)計控制軟件設(shè)計…………19心得體會…………21附錄摘要太陽能熱水器很早就被人們所熟知，廣泛應(yīng)用于人們的日常生活。但是目前,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控制功能。太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計方案有很多，本設(shè)計采用MSC-51系列單片機作為中央處理器，采用12846液晶顯示模塊，本課題的設(shè)計基于單片機的軟件控制下完成時間、溫度、水位的顯示?；撅@示目標為：

顯示水溫和水位，電加熱水溫可任意設(shè)定；顯示時間，可通過鍵盤設(shè)置時間參數(shù)；設(shè)置溫度參數(shù)后，自動控制電輔助設(shè)備加熱關(guān)鍵詞：單片機，太陽能熱水器，自動控制關(guān)鍵詞：單片機，太陽能熱水器，自動控制緒論太陽能熱水器的應(yīng)用及前景太陽能熱水器應(yīng)用較好的國家有西班牙、以色列、意大利、希臘、德國、荷蘭、澳大利亞、日本、美國等國家。一些國家利用太陽能熱水器除了提供家庭熱水外，還用于采暖、空調(diào)及泳池加熱等領(lǐng)域，其中美國的太陽能熱利用主要用于泳池加熱。目前太陽能熱水器已在我國城鄉(xiāng)開始推廣使用，主要供應(yīng)生活和洗浴熱水，我國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國和應(yīng)用國。太陽能熱水器節(jié)能減排，實現(xiàn)能源替代，效果顯著。經(jīng)過兩年多的實踐，人們認識到太陽能熱利用是投資少、見效快、經(jīng)濟實用、節(jié)能減排，實現(xiàn)我國能源替代的一個好產(chǎn)業(yè)，國家也正大力扶持和支持，學校、賓館、飯店、洗浴中心紛紛建設(shè)太陽你洗浴系統(tǒng)，太陽能熱水器的市場存在擴大空間。新農(nóng)村建設(shè)與建筑節(jié)能也為太陽能熱水器的應(yīng)用推廣帶來機遇。但是市面上絕大多數(shù)的控制器結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，智能化程度低下，用戶界面不人性化，只具有水位顯示功能，不具有溫度顯示功能。并且當水位加到一定的程度的時候也沒什么措施，只能通過手動的方法來控制水位的高度。因此根據(jù)以上要求為核心，開發(fā)出一種太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)，解決了目前市面上太陽能熱水器控制系統(tǒng)存在的問題。第二章設(shè)計目的與設(shè)計思路設(shè)計目的本設(shè)計具有很強的實用性,用成本低廉的電阻式傳感器以及電極配以單片機技術(shù)對生產(chǎn)實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、實用性強、性價比高、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。設(shè)計要求1、能夠根據(jù)水位和水溫兩個條件控制是否需要進水，每次只進整個水箱的四分之一水量，也可以在手動狀態(tài)下自由進水（上滿時自由停止）或停止進水。2、控制系統(tǒng)具有手動和自動切換功能；3、具有水溫和水位顯示功能；4、具有進水超水位和超水溫報警指示；5、用水時若水溫達不到設(shè)置值時，可手動起動加熱裝置，這樣可在很大程度上節(jié)約電能；6、用水時可自由調(diào)節(jié)水溫；7、控制系統(tǒng)具體管道排空功能，這樣防止冬天時因水管內(nèi)有積水而在夜間凍裂水管。設(shè)計思路水位由潛入儲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；并由四個綠色LED發(fā)光二極管顯示：若無水則綠燈不亮；若有四分之一儲水箱的水亮一盞綠燈；通過觀察綠燈點亮的數(shù)量可識別水位的高低，這里取5段顯示，也可根據(jù)需要進行增減。水溫由四個LED數(shù)碼管顯示，前三個數(shù)碼管顯示的為溫度最后一個數(shù)碼管我們只用到了四段碼顯示為溫度的符號C,水溫有效值最多可顯示為99.91。第三章太陽能控制系統(tǒng)的組成及工作原理3.1控制系統(tǒng)的組成系統(tǒng)組成：本系統(tǒng)主要由控制器、自動控制閥、手動控制閥、水位檢測電極、水溫檢測傳感器、電阻加熱絲、儲水箱等組成?？刂破鳎褐饕ㄟ^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熱。自動控制閥：主要通過控制器控制，當水箱中的水的實際溫度大于所設(shè)置的溫度時，自動閥就自動打開往水箱中上水，直到上到上一個目標水位為止。手動控制閥：當自動閥損壞時，可以通過手動閥進行上下水。水位檢測電極：主電阻加熱絲7V6Z-水位檢測電強□II要用來檢測水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五個電極，接地的電極放在最水箱的最底下，其余分別放在四等分點上，比如當水箱中的水在YV1衲噴頭自來水控制黑Z-|IYV3自動控制閥：主要通過控制器控制，當水箱中的水的實際溫度大于所設(shè)置的溫度時，自動閥就自動打開往水箱中上水，直到上到上一個目標水位為止。手動控制閥：當自動閥損壞時，可以通過手動閥進行上下水。水位檢測電極：主電阻加熱絲7V6Z-水位檢測電強□II要用來檢測水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五個電極，接地的電極放在最水箱的最底下，其余分別放在四等分點上，比如當水箱中的水在YV1衲噴頭自來水控制黑Z-|IYV3YV5TT地漏系統(tǒng)組成示意圖第一等分和第二等分之間，則顯示水箱中有四分之一的水，當超過第二等分，則顯示二分之一的水。（5）水溫檢測傳感器：主要用來檢測水箱中水的實際溫度。（6）電阻加熱絲：主要用來加熱水箱中水，使其達到用戶所需要的溫度。太陽能熱水器利用微機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陽光較弱，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點之間對水箱進行電加熱，具體控制過程如下：首先，關(guān)閉冷水閥門F2和循環(huán)水閥門F1,然后微機開始進行水箱的溫度采集，同時進行溫度的比較，當水箱的溫度小于30攝氏度時，電熱器D接通進行加熱，同時微機繼續(xù)對熱水箱的溫度進行采集。當溫度加熱到大于30攝氏度時電熱器斷開，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（7?9點），設(shè)定當日的水箱溫度N（由兩位BCD次齒輪開關(guān)設(shè)定），輸入微機，再利用微機控制系統(tǒng)，通過太陽光能對熱水箱加熱以達到理想溫度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-T1>5攝氏度，T2>T1）為止。如若T1=N，那么循環(huán)水集熱過程結(jié)束,進入冷水集熱控制過程。（3）冷水集熱控制此時熱水箱溫度已達到了N,冷水要進入太陽能集熱器，這時溫度為T3,和當日的設(shè)定溫度值相比較，若T3>N則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時段大概為9點?20點。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T3>N,打開熱水閥門F3并將保持一段時間，若T3〈N,關(guān)閉F3繼續(xù)給太陽能集熱器加熱，知道溫度答應(yīng)N,當打開F3時此時比較水管水溫T2與N的值，若T2>N閥門F3繼續(xù)保持打開狀態(tài)，否則關(guān)閉F3?？梢?，次過程充分利用太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，方便快捷。（4）水箱加熱控制此時，也許你會問如果沒有日照或者日照較弱時，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從系統(tǒng)，這時它就要發(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，控制時段為下午，具體過程如下：若T1<N，電加熱接通；否則，電加熱斷開，而且，15點?20點中的每個小時有下表的關(guān)系：表一溫度比較時間（時）溫度比較加熱值（度）15T1〈35〈N3516T1〈40〈N4017T1〈45〈N4518T1〈50〈N5019T1〈55〈N5520T1〈60〈N60最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值N。由此可見，即使沒有日照我們照樣可以洗上熱水澡了。綜上所述，太陽能供熱控制系統(tǒng)不僅節(jié)約而且高度只能化，方便省事，不論日常家居，還是對賓館、學校等都是最佳選擇。3.2控制裝置的工作原理本控制系統(tǒng)分為手動和自動兩種控制方式，在系統(tǒng)處于自動狀態(tài)下，當檢測溫度高于設(shè)置溫度，且水位未達到最高時，控制器打開電磁水閥YV1和YV2進行上水，同時點亮上水指示燈，當水位上至上一目標水位時，自動停止上水（即關(guān)閉電磁水閥YV1和YV2）,若水箱內(nèi)無水，則自動上水至最低水位處。在系統(tǒng)處于手自動狀態(tài)下，可自由上水或停止上水（上水時水箱水位必須未滿），若水位達到最高則自動停止上水；若需要啟動加熱器則必須先設(shè)定加熱溫度，然后按下加熱鍵進行加熱；若需洗浴時，則需打開手動閥YV4，系統(tǒng)自動打開電磁水閥YV2，可通過YV5自由調(diào)節(jié)水溫；當電磁水閥YV1和YV2損壞或停電時，可通過打開YV5和YV6進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低引起水管因內(nèi)有積水而凍裂（即手動打開此閥放完水管中的積水）第四章硬件電路設(shè)計4.1檢測電路設(shè)計①水溫檢測電路設(shè)計R36+5NC R36+5NC 匚二15Ki—lF卜O2[-■寸6-12VSCSVDO112[-■寸6-12VSCSVDO11U匚CH1DOVssDI+JVJCLK:LSDATAADC0332GNDAD590A訕7saicUvcc 丄水溫檢測電路本設(shè)計溫度傳感器選用AD590。AD590屬于半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器，測溫范圍-55°C-+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：±1、±0.5、±0.3C，本設(shè)計中選取土0.5C品種。OP07為高精度運算放大器，AD590電流流經(jīng)R1、RP1轉(zhuǎn)換為電壓信號，R2、RP2為運算負反饋電阻，成反相比例放大器，將溫度信號轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓信號，ADC0832再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入CPU。控制器的操作使用方式自然合理。S1用來切換操作狀態(tài)?？刂破饔小爸苯涌刂啤焙汀皡?shù)修改”兩種工作狀態(tài)。按S1鍵顯示“00”，控制器進入“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)定定時上水時間”、“設(shè)定定時加熱時間”、“設(shè)定加熱溫度”。進入“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，并切換到下一個參數(shù)，S4取消本次修改。進入“直接控制”后，S2用來手動上水，S3用來手動加熱，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個水位，上限水位可以由用戶設(shè)置，水

位上限設(shè)置范圍為位置3、4、5、6。設(shè)定定時上水時間：每天在規(guī)定時間檢查水位，并上滿。若設(shè)定時間為00或大于等于24,則取消自動定時上水。設(shè)定定時加熱時間：每天在規(guī)定時間檢查水溫，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)定時間為00或大于等于24，則取消自動定時加熱。設(shè)定加熱溫度：定時加熱溫度也可以由用戶設(shè)定，可設(shè)定范圍為20T?60°C。②水位檢測電路設(shè)計水位檢測電路P3.2F3.3F3水位檢測電路P3.2F3.3F34P3.5W5AT89S51實驗證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩幸欢ǖ腗g2+、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)電性來完成的。我們把儲水箱大致分為四個等份，水位由潛入太陽能熱水器的儲水箱不同深度的水位電極和潛入儲水箱底部的公共電極（導(dǎo)線）進行檢測；由單片機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行電位轉(zhuǎn)換，水位到達的電極，轉(zhuǎn)換電位為低（0）;水位沒有到達的電極，轉(zhuǎn)換電位為高（1）;每檢測一位便得到一位數(shù)據(jù)，5個電極檢測一遍以后便得到了5個串行數(shù)據(jù)，然后把這5個數(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)來顯示水位的高低。（若沒有發(fā)光二極管亮則表示箱內(nèi)沒有水或者只有少量的水，若有一個發(fā)光二極管燈亮則表示箱內(nèi)有四分之一箱的水，以此類推，若有四個發(fā)光二極管亮，則表示水箱水是滿的。）當水位未達到a時，即h<a時、這時傳感器的總阻值□為4R，對應(yīng)L系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。當aDh〈b時，傳感器電阻阻值□為3R，對應(yīng)，系統(tǒng)處于20%水位。當bDh〈c時，傳感器電阻阻值□為2R,對應(yīng)，系統(tǒng)處于50%水位。當cDh〈d時，傳感器電阻阻值□為R,對應(yīng)，系統(tǒng)處于80%水位。當h=d時，傳感器電阻阻值□為0,對應(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）可通過單片機P87LPC744BN的兩個定時/計數(shù)器（T0、T1）來確定，T1用來計數(shù)，T0用來定時。4.2驅(qū)動電路設(shè)計在單片機控制系統(tǒng)中，需要用開關(guān)量去控制和驅(qū)動一些執(zhí)行元件，如發(fā)光二極管、繼電器、電磁閥、晶閘管等。但AT89S51單片機驅(qū)動能力有限，且高電平比低電平驅(qū)動低那六小。一般情況下，需要加驅(qū)動接口電路，且用低電平驅(qū)動。如圖所示4.3鍵盤電路設(shè)計P1.0-Pl.7口作為按鍵的信號輸入端，鍵按下，就執(zhí)行該鍵的功能。其電路如圖所示。（為了編程簡單、方便，采用獨立式鍵盤電路）當按鈕按下后，電路與地接通時，I/U口與地面相連為低電平。按鈕沒有按下時，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)計中采用了共陰極接法，對于顯示水溫水位的程序作如下說明：在動態(tài)掃描過程中，調(diào)用延時子程序Del1,其延遲時間為1ms,這是為了使掃描到哪位顯示器穩(wěn)定的點亮一段時間，猶如掃描過程中在每一位顯示器上都一段駐留時間，以保證其顯示亮度。本設(shè)計接口電路是軟件為主的接口電路，對顯示數(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開始依次寫入十六進制數(shù)的字形代碼。為了進行查表操作，使用查表指令MOVCA,@A+DPTR，由DPTR提供16位基址，由A提供變址，因此顯示數(shù)據(jù)送A后，再由A送P0.1~P0.6輸出給顯示器。RP110KA繪小系統(tǒng).uL.2RP110KA繪小系統(tǒng).uL.234.E.6.7-----■----■-1X--PFFPFFFP4.4顯示電路設(shè)計本設(shè)計采用共陽型數(shù)碼管，8個LED燈如圖中接法，燈的負極依次接到數(shù)碼管的a-f段，采用動態(tài)掃描電路，并把顯示程序作為主程序。數(shù)碼管的段用P0口控制，P2.0口、P2.3口作為數(shù)碼管的位控制，P2.4作為指示燈的控制。rrmnfe:POIMJOO>CTftE旳皿也炮斗E彗皿PD.5TAW陽T鑿lUJi'-KDrT2XmnwsrUViFLrz.H^[z吃邸口rE.anhmiRkT|ri.ira.irrTi-F13razfRlrisrjJimPMPihTIFl5F3ATIMCFl?nnn1>七reny…時鐘顯示系統(tǒng)輸入信號有：6個液位信號、1個溫度信號、4個觸摸鍵;輸出信號有：4位LED數(shù)碼管分時顯示當前溫度和液位，3個位輸出控制繼電器分別控制上水電磁閥、加熱泵、增壓泵，1個位輸出控制蜂鳴器作為低水位報警信號和其他異常情況報警，2個位輸出指示上水、加熱狀態(tài)。用戶設(shè)定項目有水位上限、熱水溫度、上水定時、加熱定時。設(shè)定參數(shù)用EEPROM保存，停電后參數(shù)無需重新設(shè)定。系統(tǒng)具有故障自檢功能，電磁閥、加壓泵在停水時會自動切斷，水位傳感器有故障時禁止上水，以免上水時溢出。液位傳感器采用ATS173型霍爾元件，若干霍爾元件固定在一個垂直導(dǎo)槽上,浮子帶動磁鋼沿導(dǎo)槽移動，霍爾元件的輸出經(jīng)過一個電阻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成不同的電壓，經(jīng)ADC通道送入MCU。這樣，僅用一個ADC通道可以實現(xiàn)多路數(shù)字信號的輸入。溫度傳感器采用負溫度(NTC)型通用熱敏電阻，信號經(jīng)另一路ADC輸入MCU。保存設(shè)定參數(shù)的EEPROM采用HT93LC46，采用串行方式與MCU接口，整個控制器的硬件及對MCU的資源要求降到最低。MCU根據(jù)檢測到的水位信號、水箱溫度信號，以及用戶的設(shè)定或操作，通過軟件進行數(shù)值計算和邏輯運算,以確定當前應(yīng)該進行的操作，并通過輸出口控制進水閥、加壓泵、加熱泵的狀態(tài),以實現(xiàn)要求的控制功能。由于SN8P1706的I/O口驅(qū)動能力可高達15mA，采用高亮度的LED顯示無須再使用驅(qū)動器件，可以由SN8P1706的I/O口直接驅(qū)動。4.551系列單片機簡介單片機種類繁多，而且還在不斷推出新的更高性能的單片機品種。從使用情況來看，MCS-51型系列單片機的應(yīng)用最為廣泛。MCS-51型單片機系列共有十幾種芯片?？煞譃?1和52兩個子系統(tǒng)，并以芯片型號的最末位數(shù)字作為標志。其中8X51片內(nèi)集成有8位CPU，4KBROM（8031片內(nèi)無R0M,128BRAM,兩個16位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信接口（UART）,擁有乘除運算指令和位處理指令。采用CHMOS工藝的基本型8XC51，由種功耗控制方式，能有效降低功耗。增強型8X52,于8X51不同的是片內(nèi)ROM增加到8KB,RAM增加到256B,定時/計數(shù)器增加到3個，串行接口的通信速率快了6倍。MCS-51系列單片機片內(nèi)的程序存儲器由多種配置形式：沒有ROM、掩膜ROM.EPROM和FPEROM。不同配置形式分別對應(yīng)不同的芯片，使用時可根據(jù)需要進行選擇。MCS-51型系列單片機芯片主要特性子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)存儲容量片外尋址能力I/O特性中斷源無ROMEPROMROMRAMEPROMRAM計數(shù)器并行口串行口5518031805187514KB128B64KB64KB2X16位4X8位1580C3180C5187C514KB128B64KB64KB2X16位4X8位155528032805287528KB256B64KB64KB3X16位4X8位1580C3280C5287C528KB256B64KB64KB3X16位4X8位15TZ/P1.0T2EH/P1.TZ/P1.0T2EH/P1.1T1.2P1.3P1.4P15II.6Pl.1RSTEHD/P3.0TKD/T3.1ITO/P3.2IWTI/P3.3io/rs.4TL/P3.5^/P3.6ED/I3.7KTAL2XTAL1itp 匸MT匚1J40E239匚338匚437匚5匚635匚7$斗匚833C932匚1031匚1130匚1229匚1328匚1427匚1526匚1625匚17M匚1823匚1?22E2021UVccpa.omdopa.i/adiUPO.2MD2pa.3/AD3Pft.4/AD4PO.5/AD5PO.6/kD61PO.7/AD7Ek/VFPZ1ALE/PR0&PESSP2.7?A15F2.6/A14PZ.5/kl3P2.4/A12Pt3/A11F2.Zr'AlOZ1PZ.1ZA3P2.0?A8AT89S51主要特點40個引腳,32kBytes的程序存儲器，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，內(nèi)置時鐘振蕩器，其Flash存儲器，可反復(fù)擦寫1000次的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。軟件設(shè)置電源省電模式，睡眠其間，定時/計數(shù)器，串行口和中斷口均停止工作，RAM中的數(shù)據(jù)被“凍結(jié)”，直到下次被中斷激活或硬件復(fù)位方可恢復(fù)工作。AT89S51引腳圖AT89S51主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)32k可反復(fù)擦寫（＞1000次）FlashROM32個雙向I/O口硬件看門狗WDT電路3個16位可編程定時/計數(shù)器時鐘頻率0-33MHZ兩個串行中斷512X8bit內(nèi)部RAM2個外部中斷源內(nèi)置時鐘振蕩器中斷激活睡眠模式3級加密位雙重數(shù)據(jù)存儲器軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能AT89S51單片機的最小系統(tǒng)所謂最小系統(tǒng)，即指使單片機能正 +5VVccEAGND常工作的所需的最少的電路，即應(yīng)包含CPU及輔助電路、ROM、RAM及I/O端口等電路。由于AT89S51內(nèi)部已經(jīng)包含4KB的FlashMemory程序存儲器，所° ^11 1 ——[]|——以無需再擴展片外程序存儲器。在 +5V4.4.7Fp°K20pf*6M#20pfAT89S51單片機最小系統(tǒng)AT89S51的基礎(chǔ)上，加復(fù)位電路、時鐘電路、EA引腳信號及電源即可。結(jié)合資料及所學過的內(nèi)容，得到如圖所示的單片機最小系統(tǒng)。圖中，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)位時兩個機器周期的高電平的要求。由于CPU的內(nèi)部已含有程序存儲器，所以EA引腳接高電平。AT89S51單片機時鐘電路該水位自動顯示控制器采用AT89C51單片機，機內(nèi)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，兩個電容C1、C2取20pF,以便于起振蕩的作用。右圖中XTAL1為內(nèi)部時鐘工作電路的輸入，XTAL2為來自反向振蕩器的輸出。XTAL1時鐘電路AT89S51單片機復(fù)位電路該水位自動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)大于兩個機器周期，這取決于R、C時間長數(shù)。取電容C=10uF，電阻R=10K。C3 -C3 -1UPFYEK J-10K^LVgcRST/VFDAT39C5L^3-3篡位電路數(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的更新?lián)Q代產(chǎn)品(由美國DAIIAS公司生產(chǎn))。它具有體積小，分辨率高,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點。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248~218X1014只DS18B20,再加上DS18B20獨特的單線總線結(jié)構(gòu)，決定了DS18B20特別適合于大型的多路溫度實時測控系統(tǒng)的溫度檢測。溫度實時測控集裝箱的設(shè)計，在實現(xiàn)測控系統(tǒng)的溫度檢測方面就較好地利用了DS18B20的獨到特點，使系統(tǒng)得到了極大的簡化。(1)DS18B20的特性獨特的單線接口方式。DS18B20在I/O處理器連接時，僅需要一個I/O口即可實現(xiàn)微處理器同DS18B20的雙向通訊。DS18B20支持組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上，實現(xiàn)多點測溫。DS18B20的測溫范圍為：-55°C?+125°C，在-10°C?+85°C時，其精度為+015°C。DS18B20的測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從9?12位，可編程進行選擇。數(shù)字化溫度傳感器DS1820測溫范圍為-55?+125°C,增量值為0.5C(9位A溫度讀數(shù)），它主要由4個數(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；高速便箋存儲器64位ROM用于存儲序列號，其首字節(jié)固定為28H，表示產(chǎn)品類型碼，后6個字節(jié)是每個器件的編碼，最后1個字節(jié)是CRC校驗碼.溫度告警觸發(fā)器TH和TL存儲用戶通過軟件寫入的報警上下限值，高速便箋存儲器由9個字節(jié)組成，其中有2個字節(jié)RAM單元用來存放溫度值前1個字節(jié)為溫度值的補碼低8位，后1個字節(jié)為符號位和溫度值的補碼高3位。（2）DS18B20測溫原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示。DS18B20內(nèi)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)，它是通過計數(shù)時鐘周期來實現(xiàn)的，內(nèi)部計數(shù)器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數(shù)，低溫時，振蕩器的脈沖可以通過門電路。而當?shù)竭_某一設(shè)置高溫時，振蕩器的脈沖無法通過門電路。計數(shù)器設(shè)置為-551。同時，計數(shù)器復(fù)位在當前的溫度值時，電路對振蕩器的溫度系數(shù)進行補償，計數(shù)器重新開始計數(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完成的。單線信號包括復(fù)位脈沖,響應(yīng)脈沖,寫“0”,寫“1”,讀“1”。它們有嚴格的時隙概念。系統(tǒng)對DS18B20的操作以ROM命令（5個）和存儲器命令（6個）形式出現(xiàn)。對它的操作協(xié)議是：初始化DS18B20發(fā)復(fù)位脈沖）f發(fā)ROM功能命令一處理數(shù)據(jù)一發(fā)存儲器命令處理數(shù)據(jù)。各種操作都有相應(yīng)的時序圖。DS18B20在使用時，一般都采用單片機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將DS18B20信號線與單片機1位I/O線相連，且單片機的1位1/O線可掛接多個DS18B20,就可實現(xiàn)單點或多點溫度檢測。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，傳輸距離遠且抗干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點測溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡化，系統(tǒng)擴充維護十分方便。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。第五章軟件設(shè)計5.1控制軟件設(shè)計主程序流程圖如圖所示。子程序流程圖如圖所示。主程序首先完成串行口、定時器、中斷源的初始化，設(shè)置初始運行參數(shù)、開中斷，然后循環(huán)讀取鍵盤狀態(tài)、檢測系統(tǒng)是否漏電。一旦檢測到系統(tǒng)漏電，進行聲音和顯示報警，將所有執(zhí)行機構(gòu)斷電；若系統(tǒng)不漏電則根據(jù)存儲的鍵盤狀態(tài)和檢測的水溫、水位等狀態(tài)信號進行相應(yīng)得處理并等待中斷服務(wù)程序的執(zhí)行。系統(tǒng)正?？刂茣r，首先顯示水溫和水位，若檢測到水流開關(guān)打開用水時，自動斷開上水閥和電加熱體電源，即實現(xiàn)水電聯(lián)動，用水停電。當檢測到水位過低時打開電磁閥上水；到達最高水位后，自動關(guān)

閉電磁閥。在水位超過第二檔時，將檢測的實際水溫與設(shè)置水溫進行比較，若實際水溫低于設(shè)置水溫，則加熱體通電進行輔助電加熱；若實際水溫高于設(shè)置水溫時，切斷加熱體電源；若檢測到水位低于第二檔，不管設(shè)置溫度高低，總是停止加熱，以防止加熱體干燒。主捏序主捏序系統(tǒng)初始化開中斷廟有執(zhí)疔機拘斷電就耽鋌盤狀態(tài)i聲音'顯示報警讀水溫r水位尊總制了-羽.廳牡示水細.水位水位低于第榔；門？*打開上水

電雀網(wǎng)水位達到第四櫛嗎？加熱侔撕電實際翔陵大丁挾磴值嗎851?^?水就弭關(guān)打幵凹2水住低于弟一朽嗎？關(guān)閉他竝曲R]4如熱體斷電円音報轉(zhuǎn)程庁返同LED顯示子程序:DISI:SETBP1.7;滅顯示MOVR0,#SBCDMOVA,@R0;取出要顯示的數(shù)ADDA,#2DH;加上偏移量MOVCA,@A+PC;查表取出段選碼MOVSBUF,A;送出顯示DL1:JNBTI,DL1;輸出完否?CLRTI;完,清中斷標志INCR0MOVA,@R0ADDA,#21HMOVCA,@A+PCANLA,#OEFH;個位加小數(shù)點MOVSBUF,ADL2:JNBTI,DL2CLRTIINCR0

MOVA,@R0ADDA,#13HMOVCA,@A+PCMOVSBUF,ADL3:JNBTI,DL3CLRTIMOVA,#0FFHMOVSBUF,ADL4:JNBTI,DL4CLRTICLRP1.7；亮顯示RETSEGTAB:DB11H,0D7H,32HDB92H,0D4H,98HDB18H,0D3H,10H,0D0H心得體會這次畢業(yè)設(shè)計是對所學知識的一次綜合性運用。其中包括對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機、傳感器等知識的運用。從而完成了本次設(shè)計。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自身知識的不足，也發(fā)現(xiàn)我們必須具備專業(yè)基礎(chǔ)知識以外，才能成功的設(shè)計出一件合格的東西。這次畢業(yè)設(shè)計收獲很多，體會也很深刻，并且對我們所學的東西也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在設(shè)計過程中，也學會了很多新的東西，比如傳感器的知識，以及一些仿真軟件的應(yīng)用。當然最重要的是學到了關(guān)于基本電子設(shè)計的一些基本方法，同時也加深了對一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握。除此之外，我覺得在這次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)團隊精神的重要性，很多時候一個人的力量是有限的，一個人不可能什么都會，什么都能自己解決，還是有需要他人幫助的時候，我覺得伙伴的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還能提高我們每個