【正文】 的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) III III 目 錄 1 緒論 ..........................................................................................................................1 課題研究的背景 ............................................................................................1 論文研究的目的意義 ....................................................................................1 論文的實(shí)際應(yīng)用前景分析 ............................................................................2 2 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 ................................................................................3 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 ....................................................................3 顯示模塊的選擇方案和論證 ........................................................................3 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 ........................................................................4 溫度傳感器的選擇方案和論證 ....................................................................4 電路設(shè)計(jì)最終方案確定 ................................................................................4 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ..............................................................................................5 系統(tǒng)功能模塊劃分 ........................................................................................5 時(shí)鐘模塊 ........................................................................................................5 溫度模塊 ........................................................................................................6 顯示模塊 ........................................................................................................8 獨(dú)立鍵盤(pán)模塊 .............................................................................................. 11 蜂鳴器模塊 ..................................................................................................12 單片機(jī)模塊 ..................................................................................................13 電路原理圖的繪制和電路的焊接 ..............................................................14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .....................................................................................................18 軟件系統(tǒng)的流程圖 ......................................................................................18 溫度信息的采集 ..........................................................................................19 時(shí)鐘的讀取 ..................................................................................................19 溫度的顯示控制 ..........................................................................................20 鍵盤(pán)模塊 ......................................................................................................20 蜂鳴器模塊 ..................................................................................................21 5 總結(jié) ........................................................................................................................22 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................23 致 謝 ................................................................................................................24 附 錄 ................................................................................................................25 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 1 緒論 課題研究的背景 太陽(yáng)能是一種古 老能源 ,也是一種安全、潔凈、價(jià)廉、無(wú)污染的綠色能源。 2020 年 03 月 ~ 2020 年 04 月： 完成軟件編程及軟硬件調(diào)試 。 電加熱模塊 當(dāng)室外光強(qiáng)不足（陰天、下雨）時(shí)，對(duì)水箱的水提前加熱是很必要的，本系統(tǒng)將電加熱模塊與單片機(jī) I/O口接上，由鍵盤(pán)設(shè)定需加熱的設(shè)定值，并由紅黃綠三色的 LED，紅黃綠用數(shù)碼管顯示。 AT89S52是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器，片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫(xiě)程度存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入擦除解 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它充分利用太陽(yáng)能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)考慮到在陰天及夜間無(wú)法利用太陽(yáng)能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽(yáng)能熱水器和電熱水器的 各自?xún)?yōu)勢(shì)，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。 隨著世界上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)已日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的課題已提到人類(lèi)的面前。在傳統(tǒng)化石燃料日趨枯竭 的今天 ,太陽(yáng)能作為新能源的一種 ,在多元化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有重要地位 ,正越來(lái)越 受到 人們的重視 [1]。熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣利用太陽(yáng)光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電 2 熱水器，它在無(wú)光照的情況下利用電輔助加熱。 內(nèi)置 2KBEPROM的 20腳 AT89C2051以及內(nèi)置 1KBEPROM的 20腳 AT89C1051。如此根據(jù)在相應(yīng)等分點(diǎn)檢測(cè)到的水位信息判斷水箱中的水位 ,并通過(guò)采用 LED數(shù)碼管顯示水位。 2020 年 02 月 ~ 2020 年 03 月： 購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)元器件， 完成硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及焊接。本課題是以 MCS51 系列單片 AT89S52 為核心，并采用 12864 液晶顯示模塊，傳感器溫度采集模塊，鍵盤(pán)，水溫采集模塊水位采集模塊等，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能熱水器水位和水溫的測(cè)量與控制，報(bào)警，做到既能手動(dòng)操作，又能實(shí)現(xiàn)控制，從而很好的解決太陽(yáng)能熱水器使用過(guò)程中易受季節(jié)、氣候影響、浪費(fèi)水資源等缺點(diǎn)。課題涉及到的內(nèi)容測(cè)控系的學(xué)生都學(xué)過(guò)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，有利于鞏固所學(xué)單片機(jī)、 C語(yǔ)言等方面的知識(shí)，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力。 12864 液晶顯示器內(nèi)部含有簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形其顯示分辨率為 128 64，也就是 128 64 個(gè)點(diǎn) , 內(nèi)置 8192 個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和 128個(gè) 16*8點(diǎn) ASCII字符集 .基本特性 :工作溫度 : 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 方案二： 系統(tǒng)采用 LED 顯示。體積較小，是一線總線接口的溫度 傳感器。 DS18B20 溫度傳感器提供了 9位的 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)。顯示模塊采用 12864 液晶顯示器可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和時(shí)間的直接顯示，清晰明了。 采用字模軟件直接提取了“冬臘月初”這幾個(gè)字。 圖 311 AT89S52 的 管腳 圖 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 14 ① 主電源引腳（ 2 根） VCC：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND：接地線 ②外接晶振引腳（ 2根） XTAL1：振蕩電路的輸入端 XTAL2：振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)： 復(fù)位引腳，當(dāng)引腳上出現(xiàn)了 2 個(gè)的機(jī)器周期以上高電平將就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。 （ 5）腐蝕線路板 ,回流焊機(jī)。 ○2電容的焊接：按圖將電容準(zhǔn)確裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容的極性方向不能錯(cuò)。 實(shí)物完成圖 在經(jīng)過(guò)幾次修改焊接定型后， 我完成了我的實(shí)物設(shè)計(jì)，如圖 314 圖 314 實(shí)物圖 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 18 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) Keilμ Vision32 IDE 是德國(guó) Keil 公司開(kāi)發(fā)的基于 Windows 平臺(tái)的單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它包含一個(gè)高效的編譯器、一個(gè)項(xiàng)目管理器和一個(gè) MAKE 工具。 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 20 變 量 初 始 化關(guān) 閉 D S 1 3 0 2 寫(xiě) 保 護(hù)復(fù) 位 關(guān) 閉D S 1 3 0 2 地 址 寫(xiě) 入延 時(shí)向 該 地 址 寫(xiě) 入 數(shù) 據(jù)復(fù) 位 關(guān) 閉寫(xiě) 入 D S 1 3 0 2 地 址延 時(shí)開(kāi) 始讀 地 址 的 數(shù) 據(jù) 讀 出地 址 增 加地 址 增 加顯 示 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 寫(xiě) 完 否 ？數(shù) 據(jù) 讀 完 否 ？YN YN 圖 47 DS1302 讀 寫(xiě)程序模塊流程圖 溫度的顯示控制 當(dāng)所測(cè)溫度從 DS18B20 輸送到單片機(jī)上之后，下一步就是要將其在液晶顯示器上顯示出來(lái)。 在完成軟件系統(tǒng)時(shí)，剛開(kāi)始我是用的是 12M的晶振，所有器件正常，后來(lái)我換了 的晶振，結(jié)果溫度就不正常了，經(jīng)過(guò)認(rèn)真排查才發(fā)現(xiàn)是由于DS18B20 在數(shù)據(jù)讀取時(shí)，對(duì)時(shí)間要求很精確，由于晶振的不同造成了讀數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)這次調(diào)試，讓我更清晰的認(rèn)識(shí)到了時(shí)序?qū)υ骷闹匾浴? 最后，感謝我即將離開(kāi)的母校 —— 上海電機(jī)學(xué)院，你使我的心靈得到了升華；你使我的思維更加成熟，你是我生命的歸宿，是我成長(zhǎng)的階梯，在你的培養(yǎng)下我成功的從學(xué)校走進(jìn)了社會(huì)?；趩纹瑱C(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 22 5 總結(jié) 在硬件電路焊接和軟件程序設(shè)計(jì)分別完成的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行軟硬件的結(jié)合與調(diào)試。最低有效位（位 0）如果為 0就表示 MCU 要進(jìn)行寫(xiě)操作，如果為 1的話就表示 MCU 要進(jìn)行讀操作， MCU 控制字節(jié)的方式總是從最低位開(kāi)始輸出。 ○4焊接完成的電路板不得有斑點(diǎn)、裂紋、氣泡、發(fā)白等現(xiàn)象，銅箔及敷形涂覆層不得脫落、不起翹、不分層。 元器件的焊接 元器件裝焊順序依據(jù)的原則是：先低后高，先小后大。 （ 4）轉(zhuǎn)印電路板。 單片機(jī)模塊 AT89S52 型單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S52 是一種帶 8KB 字節(jié)的可編程可擦出只讀存儲(chǔ)器 （ FPEROMFlash Prog