【正文】 系統(tǒng)重復(fù)上述過(guò)程。 電源檢測(cè)6 4位R O M和 單線 接口存儲(chǔ)器溫 度 傳 感 器高 溫 度 觸 發(fā)低 溫 度 觸 發(fā)存 儲(chǔ) 器 控 制 邏 輯8 位 C R C 觸 發(fā) 器 圖 2— 2 DS18B20 內(nèi)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，內(nèi)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) , 9 低溫時(shí) ,振蕩器的脈沖可以通過(guò)門電路。 數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 測(cè)溫范圍為 55～ +125 ℃ ， 增量值為 ℃ (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。 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。它具有體積小 ,分辨率高 ,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。 溫濕度 傳感器是 溫濕度 測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分，其基本功能是將 庫(kù)房的溫度 和 濕度 這樣一些物理量 (非電量 )轉(zhuǎn)換成為便于測(cè)量的電量。其顯示信息數(shù)量較為簡(jiǎn)單，所以可以選擇數(shù)碼管顯示。 5 時(shí)間讀取 電路：此電路主要為此系統(tǒng) 提供較為準(zhǔn) 確的時(shí)間，使整個(gè)系統(tǒng)能正確的判斷出白天與夜晚和何時(shí)是用水高峰等，是其能達(dá)到智能控制的關(guān)鍵 。 因?yàn)樘?yáng) 能熱水器的測(cè)溫點(diǎn)距加熱控制器有一定的距離，因而在選擇溫度傳感器時(shí)最好選用數(shù)字量的器件。 圖 2— 1 太陽(yáng)能熱水器輔助加熱系統(tǒng) 硬件原理圖 其各部分電路具體功能如下： 第三章：介紹以單片機(jī) AT89S52 為信息處理核心的 太陽(yáng)能熱水器 輔助加熱系統(tǒng) 設(shè)計(jì)電路，詳細(xì)分析各單元的硬件電路，并給出相關(guān)電路原理圖。 自動(dòng)上水時(shí)會(huì)有燈光常亮，和一聲提示音。本裝置電路簡(jiǎn)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。 目前，我國(guó)城鄉(xiāng)居民對(duì)洗浴熱水的需求增長(zhǎng)迅猛。 目前我國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)，該產(chǎn)業(yè)也成為我國(guó)唯一在生產(chǎn)能力和利用規(guī)模上處于世界領(lǐng)先水平的可再生能源產(chǎn)業(yè)。其主要功能包括熱水器溫度顯示 ，液位顯示，輔助電加熱溫度控制，輔助電加熱時(shí)間控制、預(yù)約控制等。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(yáng)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。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。 1 山東職業(yè)學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題目 ： 太陽(yáng)能熱水器 智能控制器的設(shè)計(jì) 系別 ： 電氣工程系 專業(yè) ： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班級(jí) ： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 1033 班 學(xué)生姓名 ： 閆珊珊 指導(dǎo)老師 ： 杜洋 完成時(shí)間 ： 2020120 2 摘 要 太陽(yáng)是距地球最近、與地球關(guān)系最密切的一顆恒星 ，太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，沒(méi)有污染的巨大能源。現(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。在人類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。 目前 ,太陽(yáng)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。 做到智能的、功能完善的、操作簡(jiǎn)便的太陽(yáng)能輔助加熱系統(tǒng)。隨著太陽(yáng)能熱利用行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)的日趨激烈，有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展眼光的太陽(yáng)能企業(yè)開始將創(chuàng)新放在各項(xiàng)工作的重中之重，無(wú)論是在核心技術(shù)還是外觀形象，無(wú)論是集熱技術(shù)、保溫技術(shù)還是高能效技術(shù)、太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)，都取得了飛速的發(fā)展與進(jìn)步。在農(nóng)村地區(qū)和中小城市，太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)成為提高人民生活質(zhì)量、全面建設(shè)小康社會(huì)的重要手段?？蓮V泛應(yīng)用于家庭生活對(duì)太陽(yáng)能熱水器的水位顯示與水溫控制。 ⑧上水方式：自動(dòng)上水時(shí)是在設(shè)定加熱水位小于 25%時(shí)，當(dāng)水位上升至 75%時(shí)自動(dòng)上水停止，用戶可以手動(dòng)上水，也可以通過(guò)水管的并聯(lián)使用手動(dòng)開關(guān)上水 。 第四章：根據(jù)儀器的硬件構(gòu)成和功能要求，給出相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)及主要程序流程圖 。 1 水位監(jiān)測(cè)電路 ： 在家用太陽(yáng)能熱水器中對(duì)水位要求的精確度不高，因而不需要購(gòu)買價(jià)格昂貴的水位監(jiān)測(cè)儀器，可以根據(jù)實(shí)際需要搭建簡(jiǎn)易電路檢測(cè)水位 。 4 單片機(jī)信息處理電路：不言而喻，這部分電路對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言相當(dāng)人的大腦，其主要包括了整個(gè)單片機(jī)（ 51 系列）的最小系統(tǒng)，各個(gè)模塊電路連接等。 溫濕度 傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了溫濕度傳感器 測(cè)量精度，因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有決定性的作用。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≈ 218 1014 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)。 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(cè)溫。溫度傳感器 。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)門電路。 （ 3） DS18B20 的操作協(xié)議 DS18B20 單純通信功能是分時(shí)完成的。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)。 DS18B20 傳感器精度高、互換性好 。 ② EMC 單片機(jī)：是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品 ,有很大一部分與 PIC 8 位單片機(jī)兼容 ,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比 PIC 的多 ,價(jià)格便宜 ,有很多系列可選 ,但抗干擾較差 。 ⑤ HOLTEK 單片機(jī)：臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī) ,價(jià)格便宜 ,種類較多 ,但抗干擾較差 ,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品 。 AT89S52 單片機(jī)參數(shù)等相關(guān)信息 ① AT89S52 主要性能 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz；三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 32 個(gè)可編程 I/O 口線；三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；八個(gè)中斷源；全雙工 UART 串 行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時(shí)器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識(shí)符。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P1 口： 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。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。否則， ALE 將被微弱拉高。 EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 IE 還包括一個(gè)中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。它們?yōu)?AT89 系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 標(biāo)志位TF0 和 TF1 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2 被置位。 16位是指他們都是由 16 個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成，故最大計(jì)數(shù)模值為 1216? 。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以 64K 尋址。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。例如，下面的直接尋址指令訪問(wèn) 0A0H（ P2 口）存儲(chǔ)單元 MOV 0A0H , data 使用間接尋址方式訪問(wèn)高 128 字節(jié) RAM。 數(shù)碼管的選擇以及相關(guān)的參數(shù) 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）。 圖 2— 4 數(shù)碼管 硬件結(jié)構(gòu)圖 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。 為了節(jié)省單片機(jī) I/O 口的數(shù)量，將各位數(shù)碼管的 a—— g 對(duì)應(yīng)筆畫并聯(lián)起來(lái)分別與單片機(jī)的 —— 引腳連接。 LED（ Light Emitting Diode）顯示器是由發(fā)光二極管 g f C om a b 10 9 8 7 6 1 2 3 4 5 e d C om c Dp Dp （ a ） （ b ） Dp g f e d c b a + 5 v 15 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（ a~g7 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。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。 2）字段碼。 顯示字符 共陰極字段碼 0 C0H 1 F9H 2 A4H 16 3 3DH 4 99H 5 92H 6 82H 7 F8H 8 FFH 9 98H F 8EH 表 2— 2 共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)二進(jìn)制表 3） N 位 LED 顯示器。 N 位 LED 顯示器有 N 根字位選線（ 簡(jiǎn)稱：“位選線”）和 N*8 根字段選線（簡(jiǎn)稱：“段選線”）。 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。 LED 顯示器是由電流型控制器件，其工作電流為 2mA~20mA，使用時(shí)須加限流電阻。同樣，在下一瞬間，只顯示下 1 位 LED。 時(shí)鐘芯片的選擇以及相關(guān)的參數(shù) 用單片機(jī)延時(shí)不但不準(zhǔn)確而且還會(huì)浪費(fèi)單片機(jī)的處理其他信息的時(shí)間 。工作電壓寬達(dá) ～ 。 ② DS1302 引腳排布圖 及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 18 圖 2— 5 DS1302 引腳排布圖 圖 2— 5 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ③ 各引腳的功能 Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。 ④ DS1302 有下列幾組寄存器： DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有 12 個(gè)，其中有 7 個(gè)寄存器 （讀時(shí) 81h～ 8Dh，寫時(shí) 80h～ 8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式， 如 表 2— 3 所示。在 24 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是第二個(gè) 10 小時(shí) 位。在任何的對(duì)時(shí)鐘和 RAM 的寫操作之前， WP 位必須為 0。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。 位 6：如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)； 位 5 至位 1（ A4～ A0）：指示操作單元的地址； 位 0（最低有效位）：如為 0，表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖 2— 6。但在 輔助電加熱溫度控制，輔助電加熱時(shí)間控制、預(yù)約控制 功能沖突（同時(shí)被設(shè)定）時(shí)，優(yōu)先完成輔助電加熱溫度控制。 5． 當(dāng)系統(tǒng)開始工作，咱運(yùn)行加熱功能時(shí)，如果溫度在 3分鐘內(nèi)沒(méi)有變化，則判斷加熱器損 22 壞。 30pF 的陶瓷電容協(xié)助晶振起振。 向右第四端與第三根相同，長(zhǎng)度比第三根短一些，檢測(cè)水位為 100%。 25 系統(tǒng) 單片機(jī)及按鍵 電路硬件設(shè)計(jì) 方案 圖 3— 4 單片機(jī)及按鍵硬件電路圖 單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其硬件電路如圖 3— 4 單片機(jī)及按鍵硬件電路圖。 R1~8 電阻主要起限流作用。控制閥和加熱器電源選用市電供電。 在沒(méi)有按下任何功能按鈕而同事按下加按鈕和減按鈕時(shí)，自動(dòng)上水功能取消 ，再次同時(shí)按下，自動(dòng)上水功能恢復(fù)。而水位只需要顯初始化 讀取 DS1302 時(shí)間芯片信息讀取 DS18B20 芯片信息 讀取水位信息 讀取后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字符，并在數(shù)碼管上顯示 行其他程序 判斷水位是否合理 上水閥打開上水