【導(dǎo)讀】水位控制器可安裝應(yīng)用在各種需要對(duì)水位進(jìn)行控制的地方。太陽(yáng)能水位控制器主要。起到太陽(yáng)能中水位顯示，無(wú)水和水滿報(bào)警的作用。成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。1選題選題符合人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。開(kāi)頭部分闡述的是研究太陽(yáng)能熱水器的必要性和國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，正文開(kāi)始。是設(shè)計(jì)要求，接著主要是方案的不足及可以加以改進(jìn)的地方。此設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較系統(tǒng)解決。了熱水器上在水時(shí)需人工等待和過(guò)量溢水的問(wèn)題，達(dá)到了省時(shí)、省水的目的。

　　

【正文】 456789PR123456789101112131415161718P1LCDGNDVCCVCC 圖 12864 液晶顯示電路 16 鍵盤控制模塊 本設(shè)計(jì)中的鍵盤控制模塊由 3 個(gè)電鍵組成，分別 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常應(yīng)具有人機(jī)對(duì)話功能，能隨時(shí)發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以及報(bào)告應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。鍵盤是操作人員可以通過(guò)按鍵輸入數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行功能設(shè)置，它是本系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備。鍵盤由一組按鍵開(kāi)關(guān)所組成。按鍵開(kāi)關(guān)所組成的鍵盤可以分為兩種形式：獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵。本設(shè)計(jì)由于按鍵較少，使用的是獨(dú)立式按鍵。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)功能鍵不是很多時(shí)，采用該種方式比較合適。獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電 路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 口線。每根 I/O 口線的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。 按鍵電路的設(shè)計(jì) ， 當(dāng) S2,按下時(shí)， AT89S52 的 ， 置成低電平，通過(guò)單片機(jī)將 TXD制成高電平，輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò) DS75452在 3 腳由于內(nèi)部是與非門，近而輸出低電平，通過(guò)光耦導(dǎo)通，另提個(gè) AT89S52的 RXD 口接收到低電平信號(hào)，將 置成高電平，電磁閥門開(kāi)始工作。 顯示，當(dāng) S3,按下時(shí)， ， 輸出 高電平， LCD 關(guān)斷。 ， S4 按下時(shí)，將 置成低電平，三極管 Q5 處于截止?fàn)顟B(tài)，報(bào)警電路不工作。 電鍵連接如圖 。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52S2SWPBS3SWPBS4SWPBGND1KR41KR51KR6VCC 圖 鍵盤控制電路 17 報(bào)警模塊 蜂鳴器是 采用直流電壓供電的 一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 目前 廣泛應(yīng)用于 我們的生活中，比如說(shuō)在電腦 、 各種 報(bào)警器、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等 常見(jiàn)的 電子產(chǎn)品中作 為 發(fā)聲器。 本設(shè)計(jì) 采用的 蜂鳴器 為 電磁式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、磁鐵、電磁線圈、振動(dòng)膜片以及外殼組成，電磁式蜂鳴器 基本原理是在 電源接通后 ， 在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，振 蕩膜片周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 因?yàn)?蜂鳴器通常工作電流比較大， 但是 單片機(jī) I/O 口輸出 的 電流很小驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，所以 還得 選用的NPN 型三極管 9013 來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。 報(bào)警電路設(shè)計(jì)原理：當(dāng)水箱的水位降到一定值時(shí)，輸出的低電平信號(hào)，將AT89S52 的 端口置成低電平，通過(guò)雙機(jī)通信，光耦截止，將信號(hào)傳送給，將其置成高電平，輸出到 AT89S52 單片機(jī) 端口接受到低電平，單片機(jī)通過(guò)指令將 置成高電平，三極管 Q5 導(dǎo)通，揚(yáng)聲器工作，發(fā)出吱吱的聲音。同理當(dāng)水箱的水過(guò)高時(shí)， 為高電平，報(bào)警電路開(kāi)始工作。 蜂鳴器報(bào)警 電路如圖 所示 。 Q52N390412345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52LS1SpeakerVCC1KR3GND 圖 電磁式蜂鳴器報(bào)警電路圖 電磁閥控制模塊 電磁閥 在本設(shè)計(jì)中 屬于執(zhí)行器是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件， 是執(zhí)行進(jìn)水放水的執(zhí)行部分。 電磁閥 的組成 包括磁鐵 、 線圈和 拉 桿 。基本工作原理是打開(kāi)電源 線圈通電時(shí)， 線圈 便產(chǎn)生磁性， 近而和 跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會(huì)拉動(dòng) 拉 桿進(jìn)行電磁閥開(kāi)和關(guān) 。 當(dāng) 電源關(guān)閉 時(shí) ，磁鐵和 拉 桿就 得到了 復(fù)位 。 18 電磁閥控制電路基本原理 如圖 所示 ：當(dāng) RC 充放電水位傳感器檢測(cè)到水位過(guò)低時(shí)，傳感器通過(guò)電壓比較電路通過(guò) AT89S52 單片機(jī)將 端口置成高電平輸出，使三極 管 Q1 導(dǎo)通，繼電器 K1 吸合，電磁閥門開(kāi)始工作。此時(shí)發(fā)光二極管 D2 亮了，提示，電磁閥門正在工作當(dāng)中。當(dāng)數(shù)位檢測(cè)到水位過(guò)高時(shí)， 置成低電平， AT89S52 控制 也置成低電平，此時(shí)二極管 Q1 處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器斷開(kāi)，電磁閥門停止工作，指示燈 D2 滅掉。 圖 電磁閥控制電路 雙機(jī)通信及其他電路設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)的串行口的電平比較低大概只有 5V 左右，因此兩個(gè)單片機(jī)之間要實(shí)現(xiàn)通信不能直接將 TXD 和 RXD 進(jìn)行直接連接。這樣我們選擇了 DS75452驅(qū)動(dòng)器 ，原理是提高信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力再由電纜傳輸，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè) AT89S52單片機(jī)進(jìn)行通信 [9]。 DS75452 是一個(gè)“與非“信號(hào)驅(qū)動(dòng)集成電路，在設(shè)計(jì)中的其主要功能是用來(lái)提高 TXD 輸出的串行能力 [10]。 2 個(gè)單片機(jī)間的具體雙機(jī)通信電路如圖 ，串行數(shù)據(jù)從 DS75452 的 YI 口輸出后，通過(guò)電纜傳送到樓下房間內(nèi)，通過(guò) FOD617 光電耦合器隔離后，由光電耦合器的 4 腳發(fā)出一個(gè)反相信號(hào)，之后這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò) SN7414 也就是斯密特觸發(fā)型反相后得到一個(gè)適合房間里的AT89S52 的 RXD 適合的信號(hào)，這樣便完成了從房頂?shù)椒块g的通信 過(guò)程。反之從房間的單片機(jī) TXD 發(fā)送信號(hào)到房頂單片機(jī)也是經(jīng)過(guò)這么一個(gè)過(guò)程。不過(guò)需要注意的是 2 個(gè)單片機(jī)中 2 個(gè)給 DS75452 供電的 +5V 電源不能是同一個(gè)電源，而是要分開(kāi)的，這樣才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙機(jī)通信。 Q12N3904GNDD2LED0GND123溫度傳感器MHDR1X3K1RelaySPSTVCCVD1Diode 1N91412電磁閥門1KR4Res2GNDVCC1KR1 28 腳 26 腳 19 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52GNDA11A26B12B27VCC8GND4Y13Y25U3DS75452NGNDVCCR1050ΩU?光電耦合器GNDR1210KVCC12U?ASN74AC14N12U?ASN74AC14NOptoisolator1R20xxKVCCGND100KRes2VCCA11A26B12B27VCC8GND4Y13Y25U4DS75452N1K R13100KVCCVCCGND50Ω R?22P C1C212X1XTAL12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U2AT89S52GND1K R622P C3GNDVCCk4SWPB1K R5VCC 圖 雙機(jī)通信電路圖 ．其他電路設(shè)計(jì) 晶振產(chǎn)生電路 [11]：本設(shè)計(jì)設(shè)置的時(shí)鐘頻率設(shè)置 1us 使用采用 12M 晶振，晶體振蕩電路作用 是給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào) ，由 XTAL1 和 XTAL2 端外接振蕩頻率為 12MHZ的石英晶體作為本設(shè)計(jì)的定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大器進(jìn)行自激振蕩，產(chǎn)生時(shí) 鐘。其電路圖如圖 所示。 20 22PC122PC212X1XTALGND 圖 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 復(fù)為電路的作用是 使單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器清零 [12]。 圖 為復(fù)位電路。 10KR110PC3GNDVCCVCCSWPB 圖 復(fù)位電路 設(shè)計(jì)總電路圖 下圖 和圖 為設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器水位控制系統(tǒng)的總電路圖。由于版面不夠大的原因，總電路圖由兩部分組成，由樓頂單片機(jī)（圖 ）的 TXD和 RXD 分別通過(guò)雙機(jī)通信連接到房間的單片機(jī)（圖 ）的 RXD 和 TXD 端口。 21 Q12N3904100pF C4Cap 100pF C3Cap12Y1XTAL12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U4AT89C52GND1KR10C1GNDVCCS1SWPBGNDD2LED0GND123溫度傳感器MHDR1X3K1RelaySPSTVCCVD1Diode 1N9141 2電磁閥門1K R4Res2VCCGND23418U7ALM393AD4 8657U7BLM393ADGNDVCC1K R91K R12Res2GNDVCC1K水位傳感器100pF C2CapGNDGNDVCCA11A26B12B27VCC8GND4Y13Y25U2DS75452NGNDVCC1K R5Res2U3Optoisolator1GND1K R3Res2VCC12U1ASN74AC14N34U1BSN74AC14NU6Optoisolator11K R7Res2VCCGND1K R2Res2VCCA11A26B12B27VCC8GND4Y13Y25U5DS75452N1K R6Res2VCCVCCGNDTXDRXD1KR8VCC1K R11K R11Res2 圖 太陽(yáng)能熱水器水位控制系統(tǒng)總電路 圖（上） 22 Q52N3904100pF C1Cap100pF C2Cap1 2Y1XTAL12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52GND1K R1100pFC3GNDVCCLS1SpeakerS1SWPBS2SWPBS3SW