【正文】 5678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52S2SWPBS3SWPBS4SWPBGND1KR41KR51KR6VCC 圖 鍵盤控制電路 17 報警模塊 蜂鳴器是 采用直流電壓供電的 一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 目前 廣泛應(yīng)用于 我們的生活中，比如說在電腦 、 各種 報警器、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等 常見的 電子產(chǎn)品中作 為 發(fā)聲器。 電磁閥 的組成 包括磁鐵 、 線圈和 拉 桿 。 DS75452 是一個“與非“信號驅(qū)動集成電路，在設(shè)計中的其主要功能是用來提高 TXD 輸出的串行能力 [10]。 10KR110PC3GNDVCCVCCSWPB 圖 復(fù)位電路 設(shè)計總電路圖 下圖 和圖 為設(shè)計的太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)的總電路圖。 20 22PC122PC212X1XTALGND 圖 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 復(fù)為電路的作用是 使單片機(jī)的程序計數(shù)器清零 [12]。 圖 電磁閥控制電路 雙機(jī)通信及其他電路設(shè)計 由于單片機(jī)的串行口的電平比較低大概只有 5V 左右，因此兩個單片機(jī)之間要實現(xiàn)通信不能直接將 TXD 和 RXD 進(jìn)行直接連接。 蜂鳴器報警 電路如圖 所示 。 ， S4 按下時，將 置成低電平，三極管 Q5 處于截止?fàn)顟B(tài)，報警電路不工作。本設(shè)計由于按鍵較少，使用的是獨(dú)立式按鍵。 模塊確定的編碼地址， 應(yīng) 選擇 相 對應(yīng)的譯碼電路。 BF 為忙碌信號 ： 簡稱 BF，當(dāng) BF 為 1 時，不接收微機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令；當(dāng) BR 為 0 時，接收外 部數(shù)據(jù)或指令，所以，在寫數(shù)據(jù)或指令到 LCD 之前，必須查看 BF 是否為 0。這樣 的 TS12864－ 3 液晶如果顯示字符的話，每行能顯示 16 個字符 ， 可以顯示 4 行漢字，每 行 最多 能顯示 8 個漢字 這，對于我的設(shè)計來說已經(jīng)足夠多了，本設(shè)計中只需要 2 行漢字即可。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前就被光刻好的，是 DS18B20 的地址序列號，使每個 DS18B20 都有各不相同，這樣就可以在一根總線上掛多個 DS18B20 了。5 ℃。開漏單總線接口引腳。 DS18B20可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號，因此特別適合和單片機(jī)配合使用，直接讀取溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)水位過高時，傳感器將信號傳個單片機(jī)，由 輸出一個高電平信號， U7A 電壓跟隨器輸出一個 12V 電壓，輸入給 U7B 電壓比較器反相端，與同相端進(jìn)行電壓比較輸出一個低電平信號即（ 端口置成低電平），通過 AT89S52 將指令傳給 端口，將其置成低電平，此時繼電器斷開，電磁閥門停止工作。本設(shè)計與 I/O 隔離并用中斷監(jiān)測電容電壓的電路，這樣就需要把電容電壓和單片機(jī)端口如圖 這樣隔離開來。實際在使用中， 一般都是 是先按需 求 優(yōu)先 選擇 它的第二功能，剩下不用的才作為第一功能口線使用。P2 口作為地址輸出線時可以輸出高 8 位 到外部存儲器，與 P0 輸出的低8 位的地址一齊夠成 16 位地址，可以尋址的地址空間為 64KB。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài) 。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 控制信號引腳 RST、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/Vpp ? RST： 9 腳也就是 RESET， 復(fù)位輸入 ，單片機(jī)上電后如果要使單片機(jī)復(fù)位，只要在該引腳輸入 24 個振蕩周期寬度以上的高電平就可達(dá)到。 AT89S52 的 40 條引腳中，有 2 條只用于主電源的引腳，還有 2 條外接晶振的引腳，另外 4 條控制和其它電源復(fù)用的引腳， 32 條 I/O 引腳。 綜上比較可見選用第二種方案較為優(yōu)越。顯示共分 4 檔 ，每檔為滿水位的 20% 。當(dāng)水位下降到低于設(shè)定的最低刻度線時，單片機(jī)接受此信號并開始執(zhí)行指令，報警電路工作，同時電磁閥打開，水位不斷升高，當(dāng)達(dá)到最高水位時便給單片機(jī)發(fā)出中斷請求，此時電磁閥關(guān)閉，停止加水。 圖 方案二流程框圖 方案三：在方案二的整體思路基礎(chǔ)上稍做更改，設(shè)計分為房頂和房間，利用兩個單片機(jī) AT89S52 分別控制。 2 第 2 章 方案論證 和單片機(jī)的選擇 方案論證和方案的選擇 方案一：利用單片機(jī)進(jìn)行水位檢測和控制，基于數(shù)字電路的全自動控制，其工作過程是被測水位經(jīng)過模擬信號采集模塊進(jìn)行 采樣，然后把采樣得到的模擬信號送入 ADC0804 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換讀如單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)行處理，得出結(jié)果是否啟動 /停止控制電路執(zhí)行信號以達(dá)到水位的控制，具體硬件流程框圖入圖 所示。以美國歐沃斯利諾依斯公司的發(fā)明的全玻璃真空管太陽集熱器最為普及，使用了高真空技術(shù)，使集熱器的熱損失比普通平板式太陽能集熱器的熱損失降低了一大塊（該集熱器選擇性吸收涂層的吸收陽光的效率 83%）。很多國內(nèi)外太陽能熱水器商家為了使自己的產(chǎn)品能在市場上有一席之地，在不斷提高太陽能熱水器性能的同時，也不斷加大力度滿足消費(fèi)者對于太陽能使用方便的要求，于是太陽能熱水器的智能化程度也一年比一年高。 此外，文中給出了主控芯片模塊、 LCD 顯示板、水位監(jiān)測控制、電鍵控制、報警器和電磁閥控制等模塊的結(jié)構(gòu)及其工作原理、系統(tǒng)硬件原理圖、程序流程圖，并結(jié)合相應(yīng)的理論設(shè)計進(jìn)行研究。對本文的研究 做 出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以 明確方式標(biāo)明。 二、畢業(yè)專題（設(shè)計）主要內(nèi)容： 基本要求： 低水位報警功能 。 拓展要求： 可具有溫度顯示功能。 指 導(dǎo) 教 師簽名： 日 期： IV 徐 州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)教師評閱表 學(xué) 號 100081005 學(xué)生姓名 陳小偉 論文成績 系 部 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用電子 班 級 102 導(dǎo)師姓名 尹慧 職 稱 講師 題 目 太陽能水位控制器的設(shè)計 指導(dǎo)教師評語 （ 包含對論文的性質(zhì)、難度、份量、學(xué)生實際完成情況，論文撰寫格式、學(xué)生學(xué)術(shù)道德等方面的評價，是否同意答辯等 ） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 V 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)教師交叉評閱表 學(xué) 號 100081005 學(xué)生姓名 陳小偉 專業(yè) 應(yīng)用電子 班級 102 題目 太陽能水位控制器的設(shè)計 序號 評審項目 指標(biāo) 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 1 選題 選題符合人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，具有一定的理論意義和實用價值。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價 格低廉、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。 國內(nèi)外研究動態(tài) 我國在太陽能熱水器的發(fā)展迅猛，已經(jīng)一躍成為太陽熱水器第一生產(chǎn)大國，但現(xiàn)狀是我國很多企業(yè)生產(chǎn)的太陽熱水器仍然有著功能單一、數(shù)字化低、智能化低的不足。這部分用于采集水位水溫信號給單片機(jī)，是太陽能熱水器控制 器最關(guān)鍵的部位。水位檢測由本設(shè)計使用的 RC 充放電水位傳感器通過檢測來實現(xiàn)水位的改變。 具體流程框圖如圖 2. 3。加設(shè)的缺水報警系統(tǒng)和液晶顯示部分，使整個系統(tǒng)更實用，更趨向數(shù)字化、智能化。 房頂 AT89S52 房間 AT89S52 水 溫 檢 測 水 位 檢 測 電 壓 比 較 鍵 盤 輸 入 控制 電磁閥 顯 示 電 路 蜂 鳴 電 路 雙機(jī)通信 4 圖 2. 4 排阻式水位檢測系統(tǒng)示意圖 方案二： RC 充放電式水位傳感器測量電路其基本形狀如圖 所示。AT89S52 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容 得益于它使用高密度非易失性存儲器制造技術(shù) 。 ? GND：為接地。 當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將 使得 單片機(jī)復(fù)位 。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不 出現(xiàn)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 ? P3 口： P3 口是一個 8 位 雙 向 I/O 口具有內(nèi)部上拉電阻的， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 水位檢測模塊 水位測量原理 1．檢測原理圖如圖 。 ：采用 LM393 為比較器加以 +5V 給其供電，由于 LM393 的輸出為集電極開路，它的輸出高電平與 LM393 的電源無關(guān)，但須接外部電源和上拉電阻。 但由于取材方面的原因，也考慮到經(jīng)濟(jì)成本我 選用了型號為 DS18B20 的溫度傳感器， 這是市場上很多見并且應(yīng)用范圍很廣的一種溫度傳感器， 因為它獨(dú)特的單線接口，且具有精準(zhǔn)度高、 穩(wěn)定性強(qiáng)、廉價 等 好處，因此我設(shè)計中用 DS18B20 作為溫度 傳感器。如下表 DS18B20 溫度于數(shù)字對應(yīng)表。 VDD： 外接供電電源輸入端 ， 在寄生電源接線方式時 此引腳必須 接地 ?？?應(yīng)用 在 溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、溫度計或 著其他溫度感知測量 系統(tǒng) 。配置存儲器則主要用來設(shè)置它的工作模式和分辨率。液晶屏顯示模塊與數(shù)碼管相比，它顯得更為專業(yè)、漂亮。其管腳說明如 下 表 所示。 ST7920A可以顯示三種字型，分別是 顯示 半寬的 HCGROM 字型、中文 CGRAM 字型 和CGRAM 字型 ， 在 DDRAM 中寫入編碼來進(jìn)行設(shè)定 選擇哪種字型 ，各 個 字型的詳細(xì)編碼如下： 半寬字型顯 示 ： 只 將一位字節(jié)寫入 DDRAM 中，編碼范圍為 027FH。 本系統(tǒng)的顯示電路如圖 所示 。獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電 路。 本設(shè)計 采用的 蜂鳴器 為 電磁式蜂鳴器?；竟ぷ髟硎谴蜷_電源 線圈通電時， 線圈 便產(chǎn)生磁性， 近而和 跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會拉動 拉 桿進(jìn)行電磁閥開和關(guān) 。 2 個單片機(jī)間的具體雙機(jī)通信電路如圖 ，串行數(shù)據(jù)從 DS75452 的 YI 口輸出后，通過電纜傳送到樓下房間內(nèi)，通過 FOD617 光電耦合器隔離后，由光電耦合器的 4 腳發(fā)出一個反相信號，之后這個信號經(jīng)過 SN7414 也就是斯密特觸發(fā)型反相后得到一個適合房間里的AT89S52 的 RXD 適合的信號，這樣便完成了從房頂?shù)椒块g的通信 過程。由于版面不夠大的原因，總電路圖由兩部分組成，由樓頂單片機(jī)（圖 ）的 TXD和 RXD 分別通過雙機(jī)通信連接到房間的單片機(jī)（圖 ）的 RXD 和 TXD 端口。其電路圖如圖 所示。當(dāng)數(shù)位檢測到水位過高時， 置成低電平， AT89S52 控制 也置成低電平，此時二極管 Q1 處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器斷開，電磁閥門停止工作，指示燈 D2 滅掉。同理當(dāng)水箱的水過高時， 為高電平，報警電路開始工作。 顯示，當(dāng) S3,按下時， ， 輸出 高電平， LCD 關(guān)斷。按鍵開關(guān)所組成的鍵盤可以分為兩種形式：獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵。 或者 寫控制線 為單選 ， 必須加讀 或者 寫信號轉(zhuǎn)換電路 （ 對讀、寫控制線分開的單片機(jī) ） 。 IR 為指令寄存器 ： 簡稱 IR，負(fù)責(zé)存儲 MCU 要寫給 LCD 的指令碼，當(dāng) RS及 R／ W 引腳信號為 0 且 Enable 引腳信號由 1 變?yōu)?0 時， D0～ D7 引腳上的數(shù)據(jù)便會存入到 IR 寄存器中。 要顯示一個完整是漢字最起碼要在 16*16 的點(diǎn) 陣下才方可完成 ， 換句話說如果你要 顯示一個 完整的 漢字需要 16 行，每行有 16 個點(diǎn) ， 而顯示一個字符只需要8*8 點(diǎn)陣或者 5*7 點(diǎn)