【正文】 D2k2kW 1 0W 1 1W 1 2W 1 3 圖 12 一種分段式水溫傳感器 [3] 課題的研究?jī)?nèi)容 本課題主要是對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品的仿制，要能夠?qū)崿F(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的完整功能。給系統(tǒng)提供時(shí)間顯示和參考時(shí)間。它們的輸出接至電子開關(guān) CD4069，經(jīng)過 CD4069 反向并經(jīng) 74LS244 驅(qū)動(dòng)后分別接入 89C52 的 P1． 0~P1． 3 引腳。 由上述測(cè)試結(jié)果的電阻值得出這樣的規(guī)律，那就是電阻的并聯(lián)短接，其原理如圖 33 所示。一種簡(jiǎn)單的方案是：用 口給 RC 電路周期性的充放電，然后用 口監(jiān)測(cè)電容的電平變化，完成計(jì)時(shí)，這種方案看上去簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際則行不通。電 壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來(lái)說，輸入阻抗要達(dá)到幾兆歐姆是很容易做到的。 INT0、 INT1 的內(nèi)部電路類似于 P1 口如圖 36 所示。這樣方波的周期就受定時(shí)器定時(shí)時(shí)間的限制。 P1_4=!P1_4。 25T T R C m s? ? ? (35) 又由式 38 得： 160u s T 2 (65 53 6) us?? (36) 結(jié) 論 這樣由公式 3 36 得到 T T 65536us? ? 。L0=1。L2=1。 } } 水溫測(cè)量電路 水溫測(cè)量電路的設(shè)計(jì)包括傳感器的選擇和測(cè)量電路的選擇。另外與 A/D 轉(zhuǎn)換式溫度傳感器相比，其優(yōu)勢(shì)還是十分突出的： （ 1） 僅需 2 個(gè) I/O 口就能完成對(duì)溫度的檢測(cè)，節(jié)約了單片機(jī)的 I/O，有利于降低成本。 將 T0 、 0N 、 ? 值代入上式并用攝氏溫度表示時(shí)水膽溫度為； 1 2 7 3 .1 511ln4 0 5 0 1 6 3 8 4 2 9 8 .1 5T N??? (310) 因?yàn)?89C52 單片機(jī)無(wú)法進(jìn)行直接的對(duì)數(shù)運(yùn)算，按上述公式計(jì)算溫度值將是十分困難的。定時(shí)器 0 和 1 已經(jīng)被水位測(cè)量電路，和充電定時(shí)占用，所以這里需可以編程序?qū)崿F(xiàn)水位和水溫中斷輪流開關(guān)，來(lái)輪流使用定時(shí)器 0,計(jì) 算溫度傳感器的上升時(shí)間。 } 水位、水溫測(cè)量電路的整體設(shè)計(jì) 由上面的分析知道，兩者的電路原理一樣，都是用 P1 口給電容充電，用中斷檢測(cè)電容電壓變化。鍵盤采用復(fù)用方式，仍需要至少 4 個(gè) I/O口。 端 口 A、 B、 C 又可組成兩組端口（ 12 位） ： A 組 和 B 組，參見圖 52。 特別注意，當(dāng)將 C 口的低 4 位設(shè)置成同一傳送方向時(shí)，則端口 C 可用作為獨(dú)立的端口，因此， 8255A 提供了 3個(gè)獨(dú)立的 8 為端口 [9]。 8255A 擴(kuò)展顯示及鍵盤電路如圖 54 所示。 8255A 的 RESET 引腳與單片機(jī)的 RESET 引腳直接相連，當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)， 8255A 同時(shí)復(fù)位。 //顯示緩沖區(qū)首址 uchar delay。 DIGPORT=digit。 WORDPORT=TABLE[disp]。本章對(duì)這些綜合介紹。當(dāng) 輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器有較大電流通過，開關(guān)閉合，電加熱器開始工作。 結(jié) 論 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D O C U M E ~ 1 \ p c \ L O C A L S ~ 1 \ T e m p \ R a r \ M yD e s i g n. dd bD r a w n B y:1234D1I N 4 0 01T12 20 / 8C11 04C21 04E11 00 0 u F+5V i n1GND2V o ut3U6 7 80 5 圖 62 系統(tǒng)直流電源總圖 結(jié) 論 本課題設(shè)計(jì)了一個(gè)以 89C52 單片機(jī)為核心配合其他外圍電路的太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)，完成了對(duì)太陽(yáng)能熱水器容器內(nèi)的水位、水溫測(cè)量、顯示；時(shí)間顯示；缺水時(shí)自動(dòng)上水，水溢報(bào)警；手動(dòng)上水、參數(shù)設(shè)定；定時(shí)水溫過低智。有 口控制報(bào)警電路，當(dāng)水位超標(biāo)時(shí) ，不報(bào)警時(shí)將 口置低電平。 上水控制電路 由單片機(jī) 口的輸出來(lái)控制上水電磁閥。delay=200。 結(jié) 論 for(delay=0。 //顯示內(nèi)容 uchar digit。 在 、 都輸出高電平時(shí) ,即 A1=1， A2=1 時(shí)， WR =0，單片機(jī)輸出寫信號(hào)，訪問控制寄存器，將方式控制字 10001001 通 過單片機(jī)的 P0 口與 8255A的 D0D7 數(shù)據(jù)口送給 8255 的控制字寄存器。 7407 是 TTL 門集成的六路輸出緩沖器 /驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是共陰極 LED 顯示器，位選應(yīng)接低電平，可能有幾十毫安的電流 輸出，而單片機(jī)的 I/O 口最大能承受幾毫安的灌電流，所以需用 7407 來(lái)接受較大的輸出電流。 8255A 在太陽(yáng)能熱水器控制電路中的作用 單片機(jī)與 8255A 的連接如圖 53 所示，如圖所示分別將 8255A 的 讀、寫、復(fù)位端口與單片機(jī)的讀、寫、復(fù)位端口相連。 在 8255A 中，除了這三個(gè)端口外，還有一個(gè)控制寄存器，用于控制 8255A的工作方式。 8255A芯片介紹 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行接口芯片 8255A 已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，例如 8255A 與 A/D、 D/A 配合構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過 8255A 連接的兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成相互之間的通信，系 統(tǒng)與外設(shè)之間通過 8255A 交換信息，等等，所有這些系統(tǒng)都將 8255A 用作為并行接口。 LM393和 LM358 都是雙運(yùn)放、 8 腳 DIP 封裝，恰好用于水位和水溫檢測(cè)兩路。下面列出數(shù)據(jù)處理程序，其中 buf[3]、 buf[2]為中斷 1 得到的定時(shí)器 1 中的值，中斷程序見附件。但此種方法需占用較多的程序儲(chǔ)存空間本設(shè)計(jì)采用一次線性插值法對(duì)溫度與 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果之間的關(guān)系進(jìn)行分段線性化，以少量單片機(jī)能直接進(jìn)行的運(yùn)算的組合去逼近目標(biāo)函數(shù)。 水溫測(cè)量電路的設(shè)計(jì)及溫度計(jì)算方法 1． 水溫測(cè)量電路 圖 310 水溫測(cè)量電路原理圖 對(duì)太陽(yáng)能熱水器中水的溫度進(jìn)行控制及顯示，需對(duì)熱水器水溫與出水溫度進(jìn)行檢測(cè)。下面主要論述測(cè)量電路。L0=1。 //顯示 2 水 位 L3=1。 編程實(shí)現(xiàn)水位處理 由于水電阻的波動(dòng)性和電容的不穩(wěn)定性等原因，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值會(huì)有一定的波動(dòng)，所以需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理顯示水位。 //定時(shí)器 0 賦初值 0 TR0=1。當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器在方式 1 下做定時(shí)器用時(shí)，其定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為： ( 1 2TN? ? ? ?計(jì) 數(shù) 初 值 ) 晶 振 周 期 （ 33） 采用 12M 的晶振，晶振周期為 61/12 10?? S，因?yàn)椴扇《〞r(shí)器終端方式，所以 N=0XFFFF=65536。 圖 38 電容電壓與比較器輸出信號(hào) (仿真和實(shí)測(cè) ) 3． 充電時(shí)間的設(shè)定和電容的選擇 電容充電時(shí)間的計(jì)算公式為： T RC? (31) T 即位電容電壓上升時(shí)間。 LM358 的輸出電壓幅度為 0 至 ,而要跟隨的電壓范圍為 0— 5V，所以應(yīng)選用大于 + 的電源供電，這里 選用 +12V 單電源供電 2． LM393 的作用 給比較器設(shè)置 +3V 的參考電壓，將電容電壓的指數(shù)曲線變成矩形波， 波形圖 如圖 38 所示。 這樣做得到的結(jié)果是 的電壓一直保持高電平，即電容電壓一直保持高點(diǎn)平。利用單片機(jī)的一個(gè)口周期性的給電容電路 充放電， 然后用 公共 水位4 25 KR儲(chǔ)水箱充放電口 檢測(cè)口 結(jié) 論 圖 34 RC 充放電式水位傳感器測(cè)量電路原理圖 單片機(jī)監(jiān)測(cè)電容兩端電壓的變化，因?yàn)殡娙蓦妷旱纳仙蛳陆禃r(shí)間 t=RC，所以用單片機(jī)記錄這個(gè)時(shí)間就能判別電阻的變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為水位的變化進(jìn)行顯示及其他動(dòng)作。顯示共分 4 檔 ，每檔為滿水位的 25% 。包括電加 熱、上水電磁閥、報(bào)警電路，是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行部分。另外配有鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)上水、手動(dòng)電加熱、設(shè)置水位、設(shè)置溫度等功能。 AT 89 C 51LED 顯示接口溫度與水量數(shù)據(jù)采集控制加熱電平轉(zhuǎn)換鍵盤輸入繼電器電磁閥蜂鳴器控制上水IN 0IN 1控制線位選控制線+ 12 V+ 5 VP 1 口 P 0 口T 0RXTT 1 圖 11 市場(chǎng)太陽(yáng)能熱水器基本框圖 [2] 太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水位顯示、水位控制、溫度顯示、防凍等多種功能，其中對(duì)水位的檢測(cè)、控制，實(shí)現(xiàn)水位顯示、自動(dòng)上水、超限報(bào)警是太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的核心。到目前已有許多太陽(yáng)能品牌為大家耳熟能詳，如皇明、桑樂、四季牧歌、力諾等。 .......................................................25 8255A 實(shí)現(xiàn)顯示方法 ........................................................................27 第五章 其他硬件電路設(shè)計(jì) .......................................................................................30 上水電磁閥、電加熱、報(bào)警等驅(qū)動(dòng)電路 ..................................................30 上水控制電路 ...................................................................................30 電加熱控制電路 ...............................................................................30 報(bào)警控制電路 ...................................................................................30 水位顯示電路 ...................................................................................31 電源電路 ......................................................................................................31 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................33 致 謝 .........................................................................................................................34 附 錄 .........................................................................................................................35 第一章 引 言 第一章 引 言 課題的背景意義 隨著太陽(yáng)能熱水器的迅速推廣，廣大消費(fèi)者對(duì)太陽(yáng)能熱水器特別是太陽(yáng)能熱水 器控制器的要求越來(lái)越高，太陽(yáng)能熱水器商家為使自己的產(chǎn)品能在市場(chǎng)上生存和發(fā)展，在不斷提高太陽(yáng)能熱水器熱水性能的同時(shí)，也不斷加大力度滿足消費(fèi)者對(duì)于太陽(yáng)能使用方便的要求，于是太陽(yáng)能熱水器的智能化程度越來(lái)越高。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。它與使用 A/D 轉(zhuǎn)換器相比，電路簡(jiǎn)單、制造成本低。 本系統(tǒng)對(duì)于水位傳感器、水溫傳感器的電阻數(shù)據(jù)的處理均采用獨(dú)特的 RC 充放電的方法。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫