【導讀】雖然有的控制器配有電加熱輔助裝置,但都不是全智能型的,給用。戶使用帶來許多不便。太陽能單片機控制系統(tǒng)是對其水溫與水位的不同進行檢測和控制。對太陽能控制系統(tǒng)做出全面的了解，對其結構及原理了解詳盡。本次設計有驅(qū)動電路能夠防水管凍裂，還能夠在。必要時手動控制。系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計兩部分。該控制系統(tǒng)是以AT89C51單片機。為基礎，實現(xiàn)了檢測、控制與顯示等功能。斷子程序、LED顯示子程序和提前加熱時間計算子程序等。

　　

【正文】 V/℃ 。 超穩(wěn)定，時間： 2μ V/month 最大 高電源電壓范圍： 177。 3V至177。 22V 寧夏理工學院畢業(yè)設計 晶振 為給單片機提供工作所需要的時鐘信號，本設計中采用了 6MHZ 的晶振。故系統(tǒng)中 CPU 執(zhí)行的每一個機器周期為 2us. 水位檢測電路的硬件設計 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 1R 1 54 7 0 kR 1 64 7 0 kR 1 74 7 0 kR 1 84 7 0 k+ 5 VG N Dw1w2w3w4w5 圖 實驗證明，純凈水幾乎是不導電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩幸欢ǖ?Mg2+、 Ca2+等離子，它們的存在使水導電。本控制裝置就是利用 我們把儲水箱大致分為四個等份，水位由潛入太陽能熱水器的儲水箱不同深度的水位電極和潛入儲水箱底部的公共電極（導線）進行檢測；由單片機依次使各水位電極呈現(xiàn)高電平，由公共電極所接的三極管進行電位轉(zhuǎn)換，水位到達的電寧夏理工學院畢業(yè)設計 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。） 當水位未達到 a時，即 ha 時、這時傳感器的總阻值為 4R，對應，系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。 當 ahb 時，傳感器電阻阻值為 3R，對應，系統(tǒng)處于 20%水位。 當 bhc 時，傳感器電阻阻值為 2R，對應，系統(tǒng)處于 50%水位。 當 chd 時，傳感器電阻阻值為 R，對應，系統(tǒng)處于 80%水位。 當 h=d 時，傳感器電阻阻值為 0，對應，系統(tǒng)處于 100%水位。 其中，環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波周期 T（或 f）可通過單片機 P87LPC744BN 的兩個定時 /計數(shù)器（ T0、 T1）來確定， T1 用來計數(shù)， T0 用來定時。 水溫檢測電路的硬件設計 CS1C H 02C H 13G N D4V C C8C L K7DI5DO6U2A D C 0 8 3 232674 81U3O P 0 7R 1 91 5 kR 1 44 .7 kR 1 16 8 kR 1 32 0 kR23 0 kG N D+ 5 V+12V12V+ 5 VV C CA D5 9 0 圖 水溫檢測電路 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寧夏理工學院畢業(yè)設計 成 線性關系， 1uA/℃ ，誤差有幾種等級 :177。 177。 、177。 ℃，本設計中選取177?！嫫贩N。 OP07 為高精度運算放大器， AD590 電流流經(jīng) R1 R19 轉(zhuǎn)換為 溫度 信號， R1 R13 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 單片機 。圖 和 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 控制器的操作使用方式自然合理。 S1 用來切換操作狀態(tài)。控制器有“直接控制”和“參數(shù)修改”兩種工作狀態(tài)。按 S1鍵顯示“ 00”，控制器進入“直接控制”狀態(tài)，顯示“ 01”、“ 02”、“ 03”、“ 04”分別表示“設定水位上限”、“設定定時上水時間”、“設定定時加熱時間”、“設定加熱溫度”。 進入“參數(shù)修改”狀態(tài)后， S S3 用來修改規(guī)定的參數(shù)， S1 接受本次修改，并切換到下一個參數(shù)， S4 取消本次修改。進入“直接控制”后， S2 用來手動上水， S3用來手動加熱， S4用來停止加熱或上水 。若水位已經(jīng)超過設定水位上限，或水溫已經(jīng)超過設定溫度，“直接控制”將不起作用。 設定水位上限：控制器可以監(jiān)測 4 個水位，上限水位可以由用戶設置，水位上限設置范圍為位置 4。 設定定時上水時間：每天在規(guī) 定時間檢查水位，并上滿。若設定時間為00 或大于等于 24，則取消自動定時上水。 設定定時加熱時間：每天在規(guī)定時間檢查水溫，若水溫低于設定溫度，則接通電加熱器，將水溫加熱到設定溫度。若設定時間為 00 或大于等于 24，則取消自動定時加熱。 設定加熱溫度：定時加熱溫度也可以由用戶設定，可設定范圍為 20℃ ～60℃ 。 鍵盤電路的硬件設計 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） 當按鈕按下后，電路與地接通時， I/U 口 與地面相連為低電平。按鈕沒有按寧夏理工學院畢業(yè)設計 下時，電路不與地面相接， I/U 口與電壓高端相連為高電平。 本設計中采用了共陰極接法，對于顯示水溫水位的程序作如下說明： ① 在動態(tài)掃描過程中，調(diào)用延時子程序 Del1，其延遲時間為 1ms，這是為了使掃描到哪位顯示器穩(wěn)定的點亮一段時間，猶如掃描過程中在每一位顯示器上都一段駐留時間，以保證其顯示亮度。 ② 本設計接口電路是軟件為主的接口電路，對顯示數(shù)據(jù)以查表方法得到其字形代碼，為此在程序中有字形代碼 Table,從 0開始依次寫入十六進制數(shù)的字形代碼。為了進行查表操作，使用查表指 令 MOVC A， @A+DPTR，由 DPTR 提供 16位基址，由 A 提供變址，因此顯示數(shù)據(jù)送 A后，再由 A送 ~ 輸出給顯示器。X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 1G N DS8S7S6S5S4S3S2S1+ 5 VRP 1 圖 寧夏理工學院畢業(yè)設計 驅(qū)動電路的硬件設計 在單片機控制系統(tǒng)中，需要用開關量去控制和驅(qū)動一些執(zhí)行元件，如發(fā)光二極管、繼電器、電磁閥、晶閘管等。但 AT89S51 單片機驅(qū)動能力有限，且高電平比低 電平 小 。一般情況下，需要加驅(qū)動接口電路，且用低電平驅(qū)動。 如圖所示 D8L E DR L 1W 1 7 2 D I P 7R L 2W 1 7 2 D I P 7D 1 0L E DD 1 1L E DD 1 2L E DD9L E DR33 6 0 kR43 6 0 kR53 6 0 kR61 0 0 kR83 0 0 kR91kQ62 N 1 7 1 1Q72 N 1 7 1 1Q89 0 1 3Q99 0 1 3D1D I A CC40 .1 FU4L 2 0 0 6 L 5R71 0 0 kD 1 31 0 A 0 3D 1 41 0 A 0 3R 1 21kR 1 01kF U 2F U 1GNDG N D+5V+ 5 VY V 1Y V 2Y V 3dp220V~2 2 0 V~2 2 0 V+ 5 V 圖 驅(qū)動電路 顯示電路的硬件設計 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。 寧夏理工學院畢業(yè)設計 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 1D2L E DD3L E DD4L E DD5L E DD6L E DD7L E DD8L E DQ12 N 3 9 0 6Q22 N 3 9 0 6Q32 N 3 9 0 6Q42 N 3 9 0 6Q52 N 3 9 0 6D9L E D+ 5 VRP 2abcdefgdp+ 5 V 圖 時鐘顯示 系統(tǒng)輸入信號有： 6個液位信號、 1個溫度信號、 4 個觸摸鍵 。輸出信號有：4位 LED 數(shù)碼管分時顯示當前溫度和液位， 3個位輸出控制繼電器分別控制上水電磁閥、加熱泵、增壓泵， 2個位輸出指示上水、加熱狀態(tài)。用戶設定項目有水位上限、熱水溫度、上水定時、加熱定時。設定參數(shù)用 EEPROM 保存，停電后參數(shù)無需重新設定。系統(tǒng)具有故障自檢功能，電磁閥、加壓泵在停水時會自動切斷，水位傳感器有故障時禁止上水，以免上水時溢出。 液位傳感器采用 ATS173 型霍爾元件，若干霍爾元件固定在一個垂直導槽上，浮子帶動磁鋼沿導槽移動，霍爾元件的輸出經(jīng)過一個電阻網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換成不同的電壓，經(jīng) ADC 通道送入 MCU。這樣，僅用一個 ADC 通道可以