【正文】 作。至 2021年，全國(guó)有 1000多家有一定規(guī)模的太陽(yáng)熱水器生產(chǎn)企業(yè)，年總產(chǎn)值達(dá) 150多億元，出口創(chuàng)匯 2021萬(wàn)美元，全行業(yè)提供約 30多萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。 4 第二章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng) 技術(shù)性能要求 許多太陽(yáng)能熱水器的功能有： 開機(jī)自檢 、 溫控上水 、 強(qiáng)制上水 、 水位預(yù)置 、 水質(zhì)設(shè)置 、 水溫指示 、 低水壓上水 、 水位顯示 、 防高溫空曬 、 缺水報(bào)警 、 自動(dòng)防溢流 、 缺水上水 、 手動(dòng)上水 、 故障提示 等許多功能。根據(jù)水位情況進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)上水控制 。電熱水控制器的總體布局如圖 。 RTCC 工作狀態(tài)由 OPTION 寄存器控制 ,其中 OPTION 寄存器的 RTS 位用來(lái)選擇 RTCC 的計(jì)數(shù)信號(hào)源 ,當(dāng) RTS 為“ 1”時(shí) ,信號(hào)源為來(lái)自 RTCC 引腳的外部信號(hào) ,RTS 為“ 0”時(shí) ,信號(hào)源為內(nèi)部時(shí)鐘。 當(dāng)設(shè)置定時(shí)加水功能時(shí) ,初始化 RTCC、 OPTION、 F0EH、 F0FH,開始進(jìn)行定時(shí) ,每隔256ms 查詢一次 RTCC 的值 ,RTCC 每循環(huán)一次 ,F0EH－ F0FH 增 1,當(dāng)增到 1318 時(shí) ,24 小時(shí)定時(shí)到 ,寄存器復(fù)位 ,自動(dòng)加水。 圖 22 太陽(yáng)能熱水器基本框圖 位選控制線 +12v 控制線 P1 P0 AT89C51 T0 T1 RXT 溫度與水量數(shù)據(jù)采集 LED 顯示接口 電平 轉(zhuǎn)換 繼電器 電磁閥 蜂鳴器 鍵盤 輸入 +5v 控制加熱 控制上水 7 該系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51 為核心 ,分別來(lái)自溫度傳感器和水量傳感器的兩路信號(hào) ,經(jīng)過 ADC 器件變換后輸入單片機(jī) P0 口 ,經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后 ,在 P2 口輸出顯示 ,P1口為鍵盤輸入端 ,單片機(jī)掃描后判斷鍵的功能并在 T0、 T RXD 端執(zhí)行對(duì)外部控制器的控制 ,實(shí)現(xiàn)加熱、上水和水量不足報(bào)警功能。 太陽(yáng)能熱水器 體硬件 電路 基本框 圖 見附錄 2所示 。這里一般采用橋式整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，即可用四個(gè)二極管來(lái)組成，也可用整流橋堆來(lái)完成，只是參數(shù)一定要選擇合理。由于它體積小，使用方便，價(jià)格較低，已成為常用整流元件。 接口電路的作用就是將來(lái)自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給微處理器，微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)加工，再通過接口電路傳回外部設(shè)備。 顯示模塊 本設(shè)計(jì)中采用了共 陽(yáng) 極接法，對(duì)于顯示水溫的程序如下說(shuō)明： 在 靜態(tài) 掃描過程中， 本系統(tǒng)使用的是共陽(yáng) LED 數(shù)碼管，譯碼器使用的是 74LS47 使用了 AT89C51 的 P1 口，通過程序進(jìn)行進(jìn)位顯示。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。 表 2 共陰極 LED 顯示器七段碼 顯示字符 共陰極七段碼 顯示字符 共陰極七段碼 0 3FH 9 6F 1 06 A 77 2 5B B 7C 3 4F C 39 4 66 D 5E 5 6D E 79 13 6 7D F 71 7 07 P 73 8 7F U 3E ③ N 位 LED 顯示器。 本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。 由傳感器的結(jié)構(gòu)圖可看出： 當(dāng)水位未達(dá)到 a 時(shí)，即 ha 時(shí)、這時(shí)傳感器的總阻值 為 4R，對(duì)應(yīng) 系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。實(shí)際上，中國(guó)也開發(fā)出了同類型的產(chǎn)品 SG590。 圖 42 外形電路及電路符號(hào) AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4～ 30V； 工作溫度：－ 55～＋ 150℃ ； 保存溫度：－ 65～＋ 175℃ ； 正向電壓：＋ 44V； 反向電壓：－ 20V； 焊接溫度（ 10秒）： 300℃ ； 靈敏度： 1μA ／ K。 Q1NPNC1T12R1 R2Q2PNPQ3PNPQ2NPNQ3NPNQ4PNPR3Q5PNPV+R4R1R2Q3NPNQ4NPNQ6PNPQ7PNP18V 圖 44 ADC590核心電路 圖 44 所示是 AD590 的內(nèi)部電路，圖中的 T1～ T4 相當(dāng)于圖 43 中的 T T2，而 18 T9， T11 相當(dāng)于圖 43 中的 T T4。該電路的設(shè)計(jì)使得 T9， T10， T11 三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流 I 的 1／ 3。s。此時(shí)，由 ADC0804 片內(nèi)部設(shè)置的分壓電路可自行提供2REFV參考電壓()，“2REFV”端不必外接電源，浮空即可 . ADC0804 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“ CLKR”和“ CLK”兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生 DA 轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)鐘，其振蕩頻率為 CLKf ≈ RC。 WR由低跳高時(shí) DA 轉(zhuǎn)換開始， 8位逐次比較需用 8 8=64 個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要 66～ 73個(gè)時(shí)鐘周期。 ADC0804 轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)需調(diào)整，而輸入電壓的范圍可以通過調(diào)整2REFV端處的電壓加以改變。選片及讀信號(hào)置低，發(fā)讀信號(hào) CLR NOP MOV A, P1 。 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。只要買來(lái)晶振，電容，連上就可以了，按圖 51 接上即可。注意 KBF 位必須由軟件清除。當(dāng)?shù)谝淮伟?S4 鍵時(shí)，進(jìn)入水位設(shè)置狀態(tài)，然后每按一次 S3 為設(shè)置水位加一，循環(huán)工作。 同時(shí) 口用于控制低水位上水指示燈，當(dāng)系統(tǒng)正處于低水位上水時(shí)，低水位上水指示燈亮 。 ② ~ 置 0， 置 1，高水位的顯示。學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的知識(shí)軟件，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使動(dòng)手能力和理論知識(shí)有了很大的提高， 完成了太陽(yáng)能熱水器水位、水溫的測(cè)量和顯示電路的設(shè)計(jì)，并作了硬件調(diào)試，調(diào)試結(jié)果較為理想，得到了準(zhǔn)確的分檔水位測(cè)量，和誤差較小的溫度測(cè)量，完成了時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)提供了準(zhǔn)確的時(shí)間顯示，顯示時(shí)、分。單片機(jī)基礎(chǔ) 187。94), Glasgow () 2426 August 1994. [13] Popovic D, V P Bhatkar. Distributed Computer Control for Industrial Automation. Marcel Dekker Inc, 1992. [14] Lattice Date Book. LATTICE SEMICON DATEBOOK CORPORATION. 1994. 32 附錄 1：太陽(yáng)能控制系統(tǒng) 顯示 程序 水位顯示 子 程序： ORG 00H JMP START0 ORG 03H RETI ORG 0BH RETI ORG 13H RETI ORG 1BH RETI ORG 23H RETI ORG 50H START:SETB IT0 MOV SP,60H MOV IP,01H MOV IE,81H ACALL SHSH K1: JB , L4 JB , L3 JB , L2 JB , L1 MOV A,0FFH MOV P2,A CLR CLR CLR CALL DELAY JMP K1 L4: SETB CLR CLR 33 CLR CLR SETB JMP K1 L3: SETB CLR CLR CLR SETB JMP K1 L2: SETB SETB CLR 。單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 187。 30 致 謝 在論文完成之際，謹(jǐn)向 所有曾給予我指導(dǎo)和幫助的師長(zhǎng)、同學(xué)和朋友致以忠心的感 謝！感謝指導(dǎo)老師 段德功 在這一段的學(xué)習(xí)期間給予我極大的幫助和關(guān)懷，對(duì)論文的最終完成給予了大量的指導(dǎo)和幫助。 ④ 置 0， ~ 置 1，低水位顯示蜂鳴器報(bào)警，并打開電磁閥上水。 ，當(dāng)系統(tǒng)需要上水或不上水時(shí)，即需通過軟件使 處于高低電平，將 置 0 時(shí)， 打開電磁閥上水，將 清 1時(shí)，關(guān)電磁閥。查看手動(dòng)上水鍵有沒被按下。由于機(jī)械性鍵盤在按鍵的時(shí)候都有抖動(dòng)的現(xiàn)象 ,因此必 須消除這些抖動(dòng) ,保證鍵盤輸入正確。 EA引腳： EA 引腳接到正電源端。 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 23 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。整個(gè)過程結(jié)束 SETB RET 圖 47 A/D 采集流程圖 N Y 數(shù)據(jù)處理 啟動(dòng) AD 初始化 T0中斷 ? 結(jié)束 22 第五章 中央控制器 單片機(jī)構(gòu)成 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線 、地址總線和控制總線等三大總線 。例如輸入電壓范圍是 0V 至 2V，則在2REFV端應(yīng)加 1V，但當(dāng)輸入電壓為 0～ +5V 時(shí)，2REFV端無(wú)需外加任何電壓，而由內(nèi)部電源分壓得到。 當(dāng) CS與 WR同時(shí)有效時(shí)便啟動(dòng) DA 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)產(chǎn)生 INTR 信號(hào)，可供輸出查詢或中斷信號(hào)。若采 用外部時(shí)鐘，則外部 CLKf 可從 CLK 端送入，此時(shí)不接 R、C。 1LSB。 T9 和 T11 的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5 和 R6 上，因此可以寫出： ΔUBE＝（ R6－ 2 R5） I／ 3 公式 (44) R6 上只有 T9 的發(fā)射極電流，而 R5 上除了來(lái)自 T10 的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自T11 的發(fā)射極電流，所以 R5上的壓降是 R5的 2／ 3。 T T8， T10 為對(duì)稱的 Wilson 電路，用來(lái)提高阻抗。其基本電路如圖 43所示 ： 圖 43感溫部分核心電路 圖 43 是利用 ΔU BE特性的集成 PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。該器件具有良好的線性和互換性，測(cè)量精度高，并具有消除電源波動(dòng)的特性。 當(dāng) b hc 時(shí)，傳感器電阻阻值 為 2R，對(duì)應(yīng) CRRRT ???? )2(543 ，系統(tǒng)處于 50%水位。依 次類推，然后由一個(gè) 8位 I/O 接口來(lái)控制各個(gè)段，而所有位的位選線則由另外一個(gè)相應(yīng)的 I/O接口線來(lái)控制。由 LED的顯示原理可知，要使某 N位 LED 顯示器的某一位顯示某個(gè)字符，就必須將此字符轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字段碼來(lái)控制該位的 8 個(gè)段，同時(shí)，該位的 字位線也要控制有效，這要通過一定接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用時(shí)，公共陽(yáng)極接 +5V，根據(jù)要求需要點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陰極輸入低電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陰極輸入高電平。 （ 2）水溫顯示： 本 控制 系統(tǒng) 可以時(shí)時(shí)采集熱水器內(nèi)部水溫通過 LED 顯示水溫， 由于太陽(yáng)能熱水器實(shí)際溫度不會(huì)超過 1000C，所以本系統(tǒng)采用兩位顯示， 測(cè)量范圍為 00～ 99 0C。 不同的接口電路用于不同的控制場(chǎng)合，因此其功能也各有特點(diǎn)。 （ 3） 變壓器二次繞組的電流 由于電容濾波整流電路中，整流管的電流不是正弦波，變壓器二次繞組電流的有效值 要比輸出電流 大，一般情況下，前者是后者的 ～ 3 倍。這時(shí)整流管中通過的電流的瞬時(shí)值要比平均值大得多，特別在接通電源瞬間有相當(dāng)大的沖擊電流（即充電電流）通過整流管，這一點(diǎn)要引起注意。其框圖和電路分別如下圖： 圖 31直流電源框圖 圖 32 5V DC電源 方案論證 通過框圖分析，該電路由四個(gè)部分組成，它們的功能分述如下： （ 1） 電源變