【正文】 x 年 10 月 14 日 10 月 22 日 整理畢業(yè)論文，準備答辯 四、畢業(yè)專題（設計）結(jié)束應提交的材料： 畢業(yè)論文 實物 指導教師 尹 慧 教研室主任 尹 慧 20xx 年 9 月 日 20xx 年 9 月 日 III 論文 真實 性 承諾及指導教師 聲明 學生 論文 真實 性 承諾 本人鄭重聲明：所提交的 作品 是本人在 指導教師 的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果 ，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術(shù)不端行為 。 水位顯示功能 。 I 畢業(yè)設計（論文） 太陽能水位控制器的設計 Solar water level controller design II 一、課題名稱： 太陽能水位控制器的設計 水位控制器可安裝應用在各種需要對水位進行控制的地方。 滿水位報警功能。 制作完成 PCB 電路板 圖。 如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學術(shù)不端行為，本人 愿 承擔本聲明的法律責任 和一切后果 。 4 成果 具有一定的創(chuàng)新性、或具有一定的學術(shù)水平和獨到的見解、或具有一定的實用價值。開頭部分闡述的是研究太陽能熱水器的必要性和國內(nèi)外的研究動態(tài)，正文開始是設計要求，接著主要是方案的不足及可以加以改進的地方。太陽能熱水器就是太陽能開發(fā)和利用的一大產(chǎn)業(yè)，所以完善太陽能熱水器也成為最近的研究熱門課題。但是大部分太陽能熱水器還是存在著使用不便和小毛病多等問題。所以我認為太陽熱水器，有著廣闊的發(fā)展前景，一款好的監(jiān)測系統(tǒng)能讓整個太陽熱 水器提高不止一個檔次，讓企業(yè)樂開了花，也給百姓生活帶去了方便，是一種雙贏的研究。另一方面還設計專門開發(fā)了用于太陽能熱水器的先 進的應用軟件，從而使太陽能熱水器技術(shù)水平領先我國不少。這部分用于系統(tǒng)和人的信息交互。 圖 方案一具體流程框圖 方案二：采用 AT89S52 單片機為核心控制器的電路。水溫檢測由單片機根據(jù)溫度傳感器（ DS18B20）的操作指令和時序讀取溫度，并送達顯示電路顯示當前水溫。樓上的 AT89S52 主要利用 DS18B20 進行水溫的測量，另一方面 RC 充放電水位傳感器獲取的信號經(jīng)過電壓 比較傳送給單片機 [1]，得出結(jié)果，由單片機給出命令來控制電磁閥的開與關，另一方面信號通過雙機通信傳給樓下的單片機來控制顯示電路和報 警 。 方案二在思路上沒有任何問題，可在實際生活中比較不切實際，因為顯示器在樓頂，倘若用戶在一樓跑到五樓甚至更高，那肯定不方便，液晶成了擺設，再如液晶這樣的電子產(chǎn)品放在房頂風吹雨淋長此以往如果沒妥善保護很容易壞掉。在上水過程中，在樓下的 LCD 既可以顯示水箱的水位值又可顯示水箱內(nèi)水的當前溫度，不僅直觀方便，而且精確度高，實用性強。 排阻式水位傳感器的工作原理大致是分別用 5 根銅針分別置于水箱內(nèi)的四種不同高度的位置。用了這種方法可以省去了傳統(tǒng)的 A／ D 轉(zhuǎn)換器步驟，成本也降低。觀察傳感器可知水位傳感器 有 5 個與水接觸點，我們從上到下依次命名它們?yōu)?1— 5 觸點。 單片機的選擇 AT89S52 選擇和其功能性能 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 的 8 位微控制器 [4]，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。此外， AT89S52 如果降至 8Hz 靜態(tài)邏輯操作，可支持兩種軟件可選擇節(jié)點模式：在掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 如圖 是 AT89S52 單片機引腳圖。在單片機內(nèi)部是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。圖 為該單片機的復位電路圖。 ? ALE/PROG： 30 腳， 地址鎖存使能輸出 /編程脈沖輸入端。 ? PSEN： 29 腳， 外部程序存儲器讀選通信號 ，低點平有效。當 EA 輸入高電平時（接 Vcc 端） ， CPU 執(zhí)行程序，在低 4KB（ 0000H～ 0FFFH）地址范圍內(nèi)，訪問片內(nèi)程序存儲器； 當 程序計數(shù)器 PC 的值超過 4KB 地址時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器的程序。 輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P2 和 P3 ? P0 口： P0 口是一個雙向 I/O 口 并且 擁有 8 位漏極開路的 ，同時可以驅(qū)動8 個 LS 型的 TTL 負載。 ? P1 口： P1 口是一個具有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 可 驅(qū)動 4 個 LS型的 TTL 電平 。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8位地址。作為輸入 口 使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 各引腳的定義如 下： ：串行數(shù)據(jù)輸入口 8 第 3 章 硬件電路設計 該系統(tǒng)由主控芯片模塊 AT89S5 DS18B20 溫度檢測模塊、 LCD 液晶顯示模塊、水位檢測模塊、鍵盤控制模塊、報警模塊和電磁閥開關模塊組成。因為單片機會給電容周期性地充電和放電，然后檢測接在電容兩邊的電壓的變化。 水箱 水位 檢測口 4*25K 公共 充放電口 9 圖 P1 口的位結(jié)構(gòu) [6] 電壓跟隨器的構(gòu)成：將 LM358 的正向輸入端接入電容電壓正端，反向輸入端則與輸出相連。電壓跟隨器和比較器的接法如圖 所示。 D Q 鎖存器 CP Q MUX 地址 /控制 Vcc VCC 讀引腳 內(nèi)部總 線 寫入 讀存儲器 10 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U4AT89C52VCC23418U7ALM393AD48657U7BLM393ADGNDVCC1KR91KR12Res2GNDVCC1K水位傳感器100pFC2CapGND1KR11Res2 圖 水位檢測電路 溫度檢測模塊 溫度傳感器的主要特點是功能單一、測溫 精良 、價格低廉 （ 10 快錢左右） 、響應 反應 快 、 傳輸距離遠、 功耗 小、易配處理器 等 優(yōu)點 ， 非常 適合遠距離測溫 和控制，外圍電路簡單 且 不需要進行非線性校準。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級管的集成電路內(nèi)。 DS18B20 溫度與數(shù)字對應表如表 2 所示。 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 ～ ，本 設計 使用 的是 外部電源供電。在寄生電源中，也可以向器件提供電源。 ? 每個 DS18B20 器件有 對應且 唯一的 64 位的序列號 。 溫度 ℃ 二進制數(shù)據(jù)輸出 十六進制數(shù)據(jù)輸出 +125 0000 0111 1101 0000 07D0h +85 0000 0101 0101 0000 0550h + 0000 0001 1001 0001 0191h + 0000 0000 1010 0010 00A2h + 0000 0000 0000 1000 0008h 0 0000 0000 0000 0000 0000h 1111 1111 1111 1000 FFF8h 1111 1111 0101 1110 FF5Eh 1111 1110 0110 1111 FE6Eh 55 1111 1100 1001 0000 FC90h DALLAS 18B20 1 2 3 G ND DG Vcc 1 2 3 TO92 DS18B20 12 ? 可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示 。其中的溫度傳感器完成對溫度的測量。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送給計數(shù)器 1。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預置值。 液晶顯示屏能讓這些電子設備的顯示更加逼真 ，目前已廣泛應用于電子手 表、復印機、 IC 卡 電話機、電腦 顯示屏 、液晶電視等許多方面 ，尤其是電腦屏幕和液晶電視是最貼近每個人的生活的液晶產(chǎn)品。本設計采用的液晶因為是自帶字庫的，所 采用的驅(qū)動電路是 ST7290， 對于其驅(qū)動大致可以分為：初始化 、 設置起始顯示 、 數(shù)據(jù)輸送幾大塊。因此，可將 DR視為一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當 RS 及 R／ W 引腳信號為 1 且 Enable 引腳信號由 1 變?yōu)?0 時，讀取數(shù)據(jù)；當 RS 引腳信號為 1， R／ W 引腳信號為 0 且 Enable 引腳信號由 1 變?yōu)?0 時，存入數(shù)據(jù)。 只要把數(shù)據(jù)寫到文本顯示 RAM 中， 就能顯示文本內(nèi)容，具體 流程如下： 先設定工作模式 ，接著 信號 的 檢測 ， 再數(shù)據(jù) 的 傳送。 顯示 CGRAM 字型： 需 兩個字節(jié)的編碼寫入 DDRAM 中來實現(xiàn) 這種字型 ，總共有四種編碼方式 它們分別是 0000H、 0002H、 0004H、 0006H。 本設計用的液晶 4 行漢字第一行為溫度，第二行為水位，第三行、第四行空缺，在 GB2312 編碼中查詢“溫度”和“水位”的四個字得到的 16 位編碼分別為： CEC B6C CBAE、 CEBB，每個字的編碼分為高 8 位和低 8 位，寫入時先寫入高 8 位，再寫入低 8位即可。鍵盤是操作人員可以通過按鍵輸入數(shù)據(jù)和命令進行功能設置，它是本系統(tǒng)中不可缺少的輸入設備。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。每根 I/O 口線的工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。 電鍵連接如圖 。 因為 蜂鳴器通常工作電流比較大， 但是 單片機 I/O 口輸出 的 電流很小驅(qū)動不了蜂鳴器，所以 還得 選用的NPN 型三極管 9013 來驅(qū)動蜂鳴器。 Q52N390412345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52LS1SpeakerVCC1KR3GND 圖 電磁式蜂鳴器報警電路圖 電磁閥控制模塊 電磁閥 在本設計中 屬于執(zhí)行器是用來控制流體的自動化基礎元件， 是執(zhí)行進水放水的執(zhí)行部分。 18 電磁閥控制電路基本原理 如圖 所示 ：當 RC 充放電水位傳感器檢測到水位過低時，傳感器通過電壓比較電路通過 AT89S52 單片機將 端口置成高電平輸出，使三極 管 Q1 導通，繼電器 K1 吸合，電磁閥門開始工作。這樣我們選擇了 DS75452驅(qū)動器 ，原理是提高信號的驅(qū)動能力再由電纜傳輸，就可以實現(xiàn)兩個 AT89S52單片機進行通信 [9]。不過需要注意的是 2 個單片機中 2 個給 DS75452 供電的 +5V 電源不能是同一個電源，而是要分開的，這樣才能實現(xiàn)真正意義上的雙機通信。 圖 為