【正文】 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 題目： 太陽能熱水器中央控制器的設計與實現(xiàn) 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 2 摘 要 當今計算機技術在飛速發(fā)展，微機應用日益普及深入，微機在通信自動化、工業(yè)自動控制、電子測量、信息管理和信息系統(tǒng)等方面得到廣泛的應用。嵌入 式計算機系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟、硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能，可靠性，成本，體積，功效等嚴格要求的專業(yè)計算機系統(tǒng)。其最初應用是基于單片機的。單片機小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。它面向控制，能針對性的解決從簡單到復雜的各種控制任務。 目前，國內(nèi)的太陽能熱水器還處于研發(fā)階段，這種控制器只具有溫度和水位的顯示功能，不具有溫度控制功能。由于加熱時間不能控制而導致過燒，從而浪費大量電能。本設計是以 89c51 單片機為檢測控制中心，采用 ds12887 實時時鐘，實現(xiàn)了溫度，水位，時間三種參數(shù)的實時顯示 功能。 關鍵詞 ：單片機；太陽能熱水器；智能控制； 水位；溫度；時間； 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 3 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 ???????????????????????? 1 目前太陽能熱水器的研發(fā)面臨的問題??????????? 1 第二章 系統(tǒng)總體設計方案 ?????????????????? 2 系統(tǒng)任務和功能???????????????????? 2 AT89C51 功能和特點?????????????????? 3 通用四運算放大器 LM324???????????????? 5 LM324 作反相交流放大器?????????????? 6 LM324 作測溫電路????????????????? 6 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器 ??????????????? 7 DS18B20 與單片機的典型接口設計?????????? 8 鎖存器 LM373????????? ??????????? 10 I/O 接口電路 8255A????????????????? 11 第三章 太陽能熱水器中央控制器的硬件設計 ?????????? 14 前端的模擬電路設計????????????????? 14 溫度傳感器的選用???????????????? 16 DS18B20 與單片機的典型接口??????????? 16 8255A 與單片機的典型接口設計???????????? 17 ADC0809 與 89C51 單片機的接口設計???????? 17 鍵盤和顯示器接口設計 ???????????????? 18 鍵盤工作原理 ?????????????????? 18 LED 顯示器工作原理 ??????????????? 20 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 4 接口芯片的選擇及其原理 ????????????? 20 單片機復位電路的設計???????????????? 22 單片機時鐘電路的設計???????????????? 24 系統(tǒng)原理綜述 ????? ??????????????? 25 第四章 太陽能熱水器中央控制器的軟件設計 ?????????? 27 系統(tǒng)總體軟件設計?????????????????? 27 數(shù)據(jù)采集軟件設計?????????????????? 27 中斷服務子程序???????????????? 27 水位檢測子程序???????????????? 29 顯示和鍵盤軟件設計???????????????? 30 動態(tài)顯示子程序設計 ???????????? ?? 30 鍵盤子程序設計??????????????? 32 第五章 抗干擾技術設計 ?????????????????? 34 主要抗干擾技術?????????????????? 34 提高系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法??????????? 34 第六章 結論 ??????????????????????? 37 參考文獻 附錄 致謝 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 1 太陽能熱水器中央控制器的設計與實現(xiàn) 第一章 緒論 當今計算機技術在飛速發(fā)展，微機應用日益普及深入，微機在通信自動化、工業(yè)自動控制、電子測量、信息管 理和信息系統(tǒng)等方面得到廣泛的應用。嵌入式計算機系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟、硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能，可靠性，成本，體積，功效等嚴格要求的專業(yè)計算機系統(tǒng)。其最初應用是基于單片機的。單片機小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。它面向控制，能針對性的解決從簡單到復雜的各種控制任務。 單片機具有體積小，功耗低，價格便宜等優(yōu)點，近年來還開發(fā)了一些以單片機母片為核，在片中嵌入更多的專用型單片機，因此單片機在計算機控制領域中應用越來越廣泛。單片機的應用意義不僅限于它的廣泛及所帶來的巨大的經(jīng)濟效益。更重要的是 在于單片機的應用正是從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件的方法實現(xiàn)。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制技術，稱之為微控制技術。微控制技術標志著一種全新概念的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。隨著單片機應用的推廣和普及，微控制技術必將不斷發(fā)展，日益完善。作為目前炙手可熱的太陽能熱水器，以其智能化和人工化為其顯著特點。其中就是以單片機為中央處理器核心，完成了諸多的功能，發(fā)揮了至關重要的作用。 目前太陽能熱水器的研發(fā) 面臨的問題 太陽能熱水器使用方便，節(jié)能，無污染，普及推廣迅速。 目前市場上太陽能熱水器的控制系統(tǒng)大部分都存在著或多或少的缺點 :功能單一、操作復雜、控制不方便等。隨著人們生活水平的提高和電子技術的發(fā)展 ,這樣的太陽能熱水器控制系統(tǒng)越來越不適應人們的生活需求 ,開發(fā)一種控制方便 ,操作靈活的太陽能熱水器的控制系統(tǒng) ,已經(jīng)成為當務之急。本文設計了一種以單片機 AT89C51 為核心 ,顯示直觀 ,操作方便 ,太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 2 控制靈活的控制器。 第二章 系統(tǒng)總體方案設計 隨著計算機在各種智能控制系統(tǒng)應用中的不斷深入與蓬勃發(fā)展 , 單片機 更以其小巧的外形、較高的性價比、靈活的控制方式廣泛地應用在這一領域。文章所介紹的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng) , 將低價位的單片機引入太陽能熱水器中 , 以單片機作為核心部件 ,實時采集溫度和水位數(shù)據(jù) , 并設置報警系統(tǒng)，當水位不符合某一標準時發(fā)出報警信號，還有定時提醒加水的電路。本系統(tǒng)實現(xiàn)了多重功能的有機結合和智能控制。 系統(tǒng)任務和功能 (1) 多點水溫水位輸入及顯示功能。 (2) 輔助能源加熱控制功能 : 定時加熱、自動加熱控制。 (3) 上水控制功能 : 自動上水、定溫上水控制。 (4) 報警控制功能 : 高 、低溫及高、低水位報警控制。 (5) 檢測控制功能 : 手動輸出檢查。 圖一系統(tǒng)結構圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 3 AT89C51 結構和特點 AT89C51是 MCS 51單片機的基礎上精心設計 ， 由美國 ATMEL公司生產(chǎn)的高性能八位單片機。 內(nèi)置 2KBEPROM的 20腳 AT89C2051以及內(nèi)置1KBEPROM的 20腳 AT89C1051。 AT89C51是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器 ， 片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程度存儲器 ， 能重復寫入擦除解 1000 次 ， 數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與 MCS51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 ， 不僅可完全代替 MCS51系列單片機 ， 而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。 AT89C51可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng) ， 縮小系統(tǒng)體積 ， 增加系統(tǒng)的可靠性 ， 降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于 4KB， 四個 I/O口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程 ， 而且擦寫時間僅需 10ms， 僅為 87C51的擦除時間的百分之一 ， 與 87C51的 12V電壓擦寫相比 ， 不易損壞器件 ， 沒有兩種電源的要求 ， 改寫時不拔下芯片 ， 適合許多嵌入式控制領域。工作電壓 范圍寬 2. 7V～ 6V， 全靜態(tài)工作 ， 工作頻率寬 ， 在 0Hz～ 24MHz內(nèi) ， 比 8751及 87C51等 51系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ， 系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51芯片提供三級程序存儲器加密 ，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段 ， 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 另外 ， AT89C51還具有 MCS51系列單片機的所有優(yōu)點。 128179。 8位內(nèi)部 RAM， 32位雙向輸入輸出線 ， 兩個十六位定時 /計時器 ， 5個中斷源 ，兩級中斷優(yōu)先級 ， 一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等 [5]。 AT89C51 結構和功能： 1． 特點： 178。 AT89C51與 MCS51系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 ； 178。片內(nèi)有 4K字節(jié)在線可重復編程快擦寫程序存儲器 ； 178。全靜態(tài)工作 ， 工作范圍： 0Hz～ 24MHz； 178。三級程序存儲器加密 ； 178。 128179。 8位內(nèi)部 RAM ； 178。 32位雙向輸入輸出線 ； 178。兩個十六位定時器 /計數(shù)器 ； 178。五個中斷源 ， 兩級中斷優(yōu)先級 ； 178。一個全雙工的異步串行口 ； 178。間歇和掉電工作方式。 2． 管腳功能： AT89C51單片機為 40引腳芯片如圖 22所示。 1) I/O口線 ： P0、 P P P3共四個口 P0口是三態(tài)雙向口 ， 通稱數(shù)據(jù)總線口 ， 因為只有 該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。 P0口也太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 4 用以輸出外部存儲器的低 8位地址。由于是分時輸出 ， 故應在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存 ， 地址鎖存信號用 ALE的 P1口是專門供用戶使用的 I/O口 ， 是準雙向口。 P2口是從系統(tǒng)擴展時作高 8位地址線用。不擴展外部存儲器時 ， P2口也可以作為用戶 I/O口線使用 ， P2口也是準雙向口。P3口是雙功能口 ， 該口的每一位均可獨立地定義為第一 I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時操作同 P1 口。 P3口的第二功能如表 21所示 。 2) 控制口線 ： PSEN (片外取控制 )、 ALE( 地址鎖存控制 )、 EA (片外儲器選擇 )、 RESET (復位控制 )。 3) 電源及時鐘 :VCC、 GND、 XTAL XTAL2。 AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設置的 ， 當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時 ， CPU可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài) ， 內(nèi)部 RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。掉電模式是 VCC電壓低于電源下限 ， 振蕩器停振 ， CPU停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi) RAM和特殊功能寄存器值保持不變 ， 直到掉電模式被終止。只有 VCC電壓恢復到正常工作范圍 而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后 ， 通過硬件復位掉電模式可被終止。 8 9 C 5 11234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0 P 1 . 0P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 1 . 1P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7R X DT X D0IN T1IN TT 0T 1WRRDX T A L 1X T A L 2CCVP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7/PPE A V/A L E P R O GP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2