【文章內(nèi)容簡介】 極，轉(zhuǎn)換電位為低（ 0）；水位沒有到達的電極，轉(zhuǎn)換電位為高（ 1）；每檢測一位便得到一位數(shù)據(jù)， 5 個電極檢測一遍以后便得到了 5 個串行數(shù)據(jù)，然后把這 5 個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字節(jié)一路送發(fā) 光二極管；在這里我們可以用發(fā)光二極管亮的盞數(shù)來顯示水位的高低。（若沒有發(fā)光二極管亮則表示箱內(nèi)沒有水或者只有少量的水，若有一個發(fā)光二極管燈亮則表示箱內(nèi)有四分之一箱的水，以此類推，若有四個發(fā)光二極管亮，則表示水箱水是滿的。） 圖 水位檢測電路 溫度檢測模塊 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 13 頁 本設計溫度傳感器選用 AD590。 AD590 屬于半導體集成電路溫度傳感器，測溫范圍 55℃ +150℃，在其二端加上一定的工作電壓，其輸出電流與溫度變化成線性關(guān)系， 1uA/176。 K，誤差有幾種等級 :177。 177。 、177。 ℃，本設計中選取177。 ℃品種。 OP07 為高精度運算放大器， AD590 電流流經(jīng) R RP1 轉(zhuǎn)換為電壓信號， RRP2 為運算負反饋電阻，成反相比例放大器，將溫度信號轉(zhuǎn)換成 05V 的電壓信號，ADC0832 再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入 CPU。圖 為溫度檢測和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖。 圖 溫度檢測電路 鍵盤模塊 口作為按鍵的信號輸入 端 ，鍵按下，就執(zhí)行該鍵的功能。其電路如 圖 所示。 （為了編程簡單、方便，采用獨立式鍵盤電路 ）。 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 14 頁 圖 鍵盤電路 顯示模塊 本設計采用共陽型數(shù)碼管， 8 個 LED 燈如圖 中接法，燈的負極依次 接到數(shù)碼管的 af 段，采用動態(tài)掃描電路，并把顯示程序作為主程序。數(shù)碼管的段用P0口控制， 口、 口作為數(shù)碼管的位控制， 作為指示燈的控制。 圖 顯示電路 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 15 頁 第 5章 軟件設計 軟件設計原理及設計所用工具 本次設計主要利用 C 語言編寫程序，根據(jù)功能的需要進行編程，其中軟件設計所用的軟件主要是 Keil uVision3 軟件， PROTEUS ISIS 軟件。 電 熱水器在 任何時間 都能夠在設定的時間向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。當控制器在設定的時間使水溫達到設定溫度時，將 通過聲光報警提醒用戶。 根據(jù)這一要求，控制器軟件設計采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、鍵盤中斷子程序、 DS12887 更新周期結(jié)束中斷子程序、 LED 顯示子程序和提前加熱時間計算子程序等。系統(tǒng)主程序主要完成溫度和水位的檢測以及進行輔助加熱時間預算和一些初始化功能。在主程序中采用了查表方法進行輔助加熱提前量預算。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 所示。 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 16 頁 圖 系統(tǒng)程序流程圖 顯示子程序 系統(tǒng)正常工作子程序 當 K2 處于第一狀態(tài)時，單片機執(zhí)行正常工作子程序，正常工作時 K3， K4 無效。系統(tǒng)正常工作子程序主要功能是交替顯示實際的 熱水器水位，判斷是否超過設定和水溫水位，其子程序流程圖如圖 所示。 若熱水器未加滿水，水溫又偏高時，單片機控制進水閥加水，至合適水溫 50℃左右，單片機響應中斷，停止加水；當水位低于預置水位時，調(diào)用延遲子程序，15分鐘自動上水至預置水位；當實際水溫低于設定溫度時，系統(tǒng)響應中斷，控制啟動加熱器，直至水溫升到所設定溫度；當缺水時（位于缺水檔）系統(tǒng)響應中斷，蜂鳴器報警，延遲 15分鐘自動進入自動上水。水溫水位在正常時由 8 位 LED 數(shù)碼電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 17 頁 管同時顯示。如果接觸不良，頻率為零，在 LED 上顯示 ℃ 。 圖 正常狀態(tài)子程序流程圖 設定預置溫度子程序 當 K1 處于第二個狀態(tài)時，單片機執(zhí)行設定水溫子程序。其程序流程圖圖 所示。設定預設溫度由 K3 和 K4 完成， K3 加 1 攝氏度 K4 減 1 攝氏度；此時控制端口均為低 。 圖 設定預置溫度子程序流程圖 關(guān)閉閥門和加熱器 調(diào)節(jié)預置溫度 RET 調(diào)節(jié)預置溫度 顯示實時溫度和水位交替顯示 正常狀態(tài) 判斷是否超過預置水位或預置溫度 是 報警 并關(guān)閉加熱器和閥門 RET 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 18 頁 設定預置水位子程序 當 K2 處于第三個狀態(tài)時，單片機執(zhí)行設定預置水位子程序其程序流程圖如圖。設定預置水位 ,此時按下 K3,系統(tǒng)檢測到 K3為低電平 ,水 位預置值 KEY2加 20%，加到 100%時 KEY2 賦 20%,KEY3 無效。此時控制端口均為低 。 圖 設定預置水位子程序流程圖 關(guān)閉閥門和加熱器 調(diào)節(jié)預置水位 RET 調(diào)節(jié)預置水位 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 19 頁 第 6章 系統(tǒng)調(diào)試與原理圖 本次設計主要在系統(tǒng)軟件調(diào)試方面。困難主要出現(xiàn)在軟件的編寫。雖然沒有錯誤，但是進行仿真時，不能達到預期的效果。經(jīng)過多次調(diào)試，程序也修改過好幾次，仍然走不通。而問題也主要集中在掃描顯示這一模塊。 最后經(jīng)過與同題目的其他的同學交流，結(jié)合設計思想，以及對以前的一個 單片機編程作業(yè)的代碼，進行了修改、調(diào)試，也終于達到了方案的總體要求。對軟件方面逐步進行分析之后，重新進行系統(tǒng)的軟件上的仿真。 圖 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 20 頁 第 7章 總結(jié)與體會 本系統(tǒng)使用了性價比較高的 AT89C51 單片機實現(xiàn)了對 電 熱水器水位水溫的預置、檢測、控制、顯示和缺水報警等功能。利用數(shù)字技術(shù)和頻率技術(shù)分別檢測水溫和水位 ,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。利用電梯繼電器控制加熱器和進水閥的通斷 ,可以遠距離控制但由于實際的制作的過程中，其制作電容用的板子 沒有很好的絕緣材料的密封，使得其容值不斷的變化，因而其震蕩的頻率（在看似相同的情況下）也不斷的改變，并且改變的數(shù)值的范圍與理論值相差很大，在此很抱歉，沒有做成功。 但是， 通過對這次基于單片機的 太陽能溫控進水及水溫水位顯示控制裝置的設計，我將在大學里所學的專業(yè)知識在這次畢業(yè)設計中的到了廣泛的運用，加深了理論與實際的聯(lián)系。提高了思維與動手能力，增長了 才干；培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識，使自己在單片機應用方面得到了全面提高，為今后的工程實際 應用，新產(chǎn)品開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 通過這次課程設計，自己進一步熟悉和掌握了 ISIS 仿真 軟件 PROTEL 軟件 ,體會到 ISIS、 PROTEL 等功能強大的設計軟件，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計中發(fā)揮的強大的作用?？傊?，此次課程設計經(jīng)過自己獨立思考、查找資料，自己受益匪淺。而且，通過這次設計，更深切地感覺到團隊合作的重要性。是全體組員的共同努力，才完成了此次智能儀器課程設計任務！ 總之，以往的課程設計都是停留在理論層面上，而這次課程設計的實際意義非常明顯。經(jīng)過這次課程設計，自己從心理上就成長了不少，這將是自己以后人生路上一筆寶貴的財富。 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 21 頁 參考文獻 [1] 劉剛 、 秦永左 . 單片機 原理 及應用 [M]. 北京： 北京 大學 出版社， 20211. [2] 胡漢才 . 單片機原理及其接口技術(shù) [M]. 北京：清華大學出版社， 2021. [3] 蔡美琴、張為民 .MCS51 系列單片機系統(tǒng)及其應用（第二版） [M]. 高等教育出版社， 2021. [4] 楊振江、杜鐵軍 .流行單片機實用子程序及應用實例 . 西安： 西安電子科技大學出版社， 2021. [5] 劉迎春、葉湘濱 .現(xiàn)代新型傳感器原理與應用 國防工業(yè)出版社， 1998. [6] 張毅剛 、 彭喜元 .單片機原理及應用 . 高等教育出版社 ， 2021. [7] 何立民 . 單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng) .北 京： 北京航空航天大學出版社 ,2021 [8] 王幸之 .單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .北京： 北京航空航天大學出版社 ,2021 [9] 徐煜明 ．單片機原理及接口技術(shù) 電子工業(yè)出版社 .2021 [10]張迎新 ．單片微型計算機原理應用及接口技術(shù) (第 2版 ) 國防工業(yè)出版社 ， 2021 [11]曹巧媛 .單片機原理及應用 [M].北京電子工業(yè)出版社 ,1997 [12]劉大茂 .單片機應用系統(tǒng)監(jiān)控主程序的設計方法 [J].上海人民出版社 ,2021 [13] Jannot Y, Coulibaly Y. The “evaporative capacity as a performance” index for solar drier air . Solar Energy 1998。63(6):387– 91. [14] Jansen TJ. Solar engineering technology, chap. 7. New Jersey: PrenticeHall, Inc, 1985. [15] Jinap S, Thien J, Yap TN. Effect of drying on acidity and cocoa beans. J. Food 。65:67– 75. [16] Kolb A, Winter ERF, Viskanta R. Experimental studies on a solar air collector with metal matrixabsorber. J. Solar Energy 1999。65(2):91– 8 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 22 頁 附錄 1 電熱水器水溫水位 控制系統(tǒng) 設計 第 23 頁 附錄 2 主程序清單 主程序 : include include incl