【正文】 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（圖 ）的 TXD和 RXD 分別通過雙機通信連接到房間的單片機（圖 ）的 RXD 和 TXD 端口。其電路圖如圖 所示。 2 個單片機間的具體雙機通信電路如圖 ，串行數(shù)據(jù)從 DS75452 的 YI 口輸出后，通過電纜傳送到樓下房間內(nèi)，通過 FOD617 光電耦合器隔離后，由光電耦合器的 4 腳發(fā)出一個反相信號，之后這個信號經(jīng)過 SN7414 也就是斯密特觸發(fā)型反相后得到一個適合房間里的AT89S52 的 RXD 適合的信號，這樣便完成了從房頂?shù)椒块g的通信 過程。當數(shù)位檢測到水位過高時， 置成低電平， AT89S52 控制 也置成低電平，此時二極管 Q1 處于截止狀態(tài)，繼電器斷開，電磁閥門停止工作，指示燈 D2 滅掉?；竟ぷ髟硎谴蜷_電源 線圈通電時， 線圈 便產(chǎn)生磁性， 近而和 跟磁鐵相互吸引，磁鐵就會拉動 拉 桿進行電磁閥開和關 。同理當水箱的水過高時， 為高電平，報警電路開始工作。 本設計 采用的 蜂鳴器 為 電磁式蜂鳴器。 顯示，當 S3,按下時， ， 輸出 高電平， LCD 關斷。獨立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電 路。按鍵開關所組成的鍵盤可以分為兩種形式：獨立式按鍵和矩陣式按鍵。 本系統(tǒng)的顯示電路如圖 所示 。 或者 寫控制線 為單選 ， 必須加讀 或者 寫信號轉(zhuǎn)換電路 （ 對讀、寫控制線分開的單片機 ） 。 ST7920A可以顯示三種字型，分別是 顯示 半寬的 HCGROM 字型、中文 CGRAM 字型 和CGRAM 字型 ， 在 DDRAM 中寫入編碼來進行設定 選擇哪種字型 ，各 個 字型的詳細編碼如下： 半寬字型顯 示 ： 只 將一位字節(jié)寫入 DDRAM 中，編碼范圍為 027FH。 IR 為指令寄存器 ： 簡稱 IR，負責存儲 MCU 要寫給 LCD 的指令碼，當 RS及 R／ W 引腳信號為 0 且 Enable 引腳信號由 1 變?yōu)?0 時， D0～ D7 引腳上的數(shù)據(jù)便會存入到 IR 寄存器中。其管腳說明如 下 表 所示。 要顯示一個完整是漢字最起碼要在 16*16 的點 陣下才方可完成 ， 換句話說如果你要 顯示一個 完整的 漢字需要 16 行，每行有 16 個點 ， 而顯示一個字符只需要8*8 點陣或者 5*7 點陣 即可 。液晶屏顯示模塊與數(shù)碼管相比，它顯得更為專業(yè)、漂亮。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。配置存儲器則主要用來設置它的工作模式和分辨率。在單線端口的條件下， 首先要建立 ROM 協(xié)議，才能進行存儲和控制操作?？?應用 在 溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、溫度計或 著其他溫度感知測量 系統(tǒng) 。 ? 可 以 通過數(shù)據(jù)線供電 ， 供電范圍為 ～ ， 測溫 的 范圍為 55～＋125℃ （－ 67～＋ 257℉ ）， 當 － 10～＋ 85℃ 范圍內(nèi)精確度為 177。 VDD： 外接供電電源輸入端 ， 在寄生電源接線方式時 此引腳必須 接地 。 圖 DS18B20 的引腳圖和封裝 DS18B20 的引腳介紹 DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸 出 端 。如下表 DS18B20 溫度于數(shù)字對應表。 DS18B20 擁有 9～ 12 位測溫分辨率，精度為 ℃ 。 但由于取材方面的原因，也考慮到經(jīng)濟成本我 選用了型號為 DS18B20 的溫度傳感器， 這是市場上很多見并且應用范圍很廣的一種溫度傳感器， 因為它獨特的單線接口，且具有精準度高、 穩(wěn)定性強、廉價 等 好處，因此我設計中用 DS18B20 作為溫度 傳感器。由于水的高低也有一定的電阻，如圖 ，當水位較低時，傳感器將信號傳給單片機 端口，輸出低電平信號輸入到 U7A 電壓相應變的?。ǖ陀?6v）， 1 腳輸出低電平，經(jīng)過U7A 電壓跟誰器，輸入到 U7B 反相輸入端，與 U7B 同相端電壓進行比較，在同相端設置的基準電壓為 6V，輸出高電平，作用于 端口制成高電平， AT89S52接受到高電平信號后，將指 令給 端口，制成高電平，使三極管導通，繼電器吸合，電磁閥門開始工作。 ：采用 LM393 為比較器加以 +5V 給其供電，由于 LM393 的輸出為集電極開路，它的輸出高電平與 LM393 的電源無關，但須接外部電源和上拉電阻。 單片機中的定時器可以提供電壓變化時間的紀錄，接下來就是如何將電壓的變化傳遞給單片機。 水位檢測模塊 水位測量原理 1．檢測原理圖如圖 。 P3口的每一條引 腳 都 可 分別 定義為第 二 功能的輸入 功能 或第二 輸出 功能。 ? P3 口： P3 口是一個 8 位 雙 向 I/O 口具有內(nèi)部上拉電阻的， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 ? P2 口： P2 口是一個 雙口功能、字節(jié)地址為 0H、位地址為 A0H~A7H。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不 出現(xiàn)。當不訪問外部存儲器程序時 ， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將 使得 單片機復位 。在單片機內(nèi)部接至上述的振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。 ? GND：為接地。 AT89S52 引腳功能介紹 AT89S52 單片機采用雙列直排的 40 條引腳的封裝形式。AT89S52 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容 得益于它使用高密度非易失性存儲器制造技術(shù) 。 公共 水位 CD 4069 74LS244 AT89S52 水箱 5 表 輸出電阻值表 短接方式 無短接 2 3 4 5 輸出電阻值 極大值 25kΩ kΩ kΩ 方案選擇 以 RC 充放電式水位傳感器來測量水位有較大優(yōu)勢， RC 充放電式水位傳感器只要兩根線就可以，這里相對于排阻法就省下不少的導線，另一方面占用較少的 I/O 口，僅需兩個 I/O 口就能完成水位檢 測任務，極大地節(jié)約了單片機的 I/O 口資源。 房頂 AT89S52 房間 AT89S52 水 溫 檢 測 水 位 檢 測 電 壓 比 較 鍵 盤 輸 入 控制 電磁閥 顯 示 電 路 蜂 鳴 電 路 雙機通信 4 圖 2. 4 排阻式水位檢測系統(tǒng)示意圖 方案二： RC 充放電式水位傳感器測量電路其基本形狀如圖 所示。單片機對這些引腳進行判斷后 ，顯示相應的水位值。加設的缺水報警系統(tǒng)和液晶顯示部分，使整個系統(tǒng)更實用，更趨向數(shù)字化、智能化。 其基本工作原理是當用戶在使用熱水器時，水箱中水位下降到一定刻度值時，單片機會發(fā)指令給報警電路，同時打開電磁閥水箱內(nèi)會水自動上水，水位達到的最高刻度 時單片機會控制電磁閥進行放水。 具體流程框圖如圖 2. 3。具體流程框圖如圖 。水位檢測由本設計使用的 RC 充放電水位傳感器通過檢測來實現(xiàn)水位的改變。上水電磁閥、報警電路，是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部分。這部分用于采集水位水溫信號給單片機，是太陽能熱水器控制 器最關鍵的部位。 在西方，尤其是美國、德國、以色列這些國家在太陽能熱水器方面的研發(fā)一直比較活躍。 國內(nèi)外研究動態(tài) 我國在太陽能熱水器的發(fā)展迅猛，已經(jīng)一躍成為太陽熱水器第一生產(chǎn)大國，但現(xiàn)狀是我國很多企業(yè)生產(chǎn)的太陽熱水器仍然有著功能單一、數(shù)字化低、智能化低的不足?，F(xiàn)在人們對家用電器的要求越來越趨向數(shù)字化、自動化、智能化。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價 格低廉、抗干擾能力強等特點。雖然本論文課題是水位控制電路設計，但水位的檢測和溫度有著密不 可分的聯(lián)系，所以溫度的檢測模塊也是論文必不可少的一部分。 指 導 教 師簽名： 日 期： IV 徐 州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 (論文 )指導教師評閱表 學 號 100081005 學生姓名 陳小偉 論文成績 系 部 機電學院 專 業(yè) 應用電子 班 級 102 導師姓名 尹慧 職 稱 講師 題 目 太陽能水位控制器的設計 指導教師評語 （ 包含對論文的性質(zhì)、難度、份量、學生實際完成情況，論文撰寫格式、學生學術(shù)道德等方面的評價，是否同意答辯等 ） 指導教師簽名： 年 月 日 V 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計 (論文 )指導教師交叉評閱表 學 號 100081005 學生姓名 陳小偉 專業(yè) 應用電子 班級 102 題目 太陽能水位控制器的設計 序號 評審項目 指標 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 1 選題 選題符合人才培養(yǎng)目標要求，具有一定的理論意義和實用價值。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 拓展要求： 可具有溫度顯示功能。太陽能水位控制器主要起到太陽能中水位顯示，無水和水滿報警的作用。 二、畢業(yè)專題（設計）主要內(nèi)容： 基本要求： 低水位報警功能 。 設計出電路原理 圖。對本文的研究 做 出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以 明確方式標明。 2 課題工作量 難易程度適中，工作量飽滿 3 設計（論文）質(zhì)量 材料豐富、內(nèi)容充實，較好地體現(xiàn)本專業(yè)基本知識、基本技能的綜合應用，觀點明確、結(jié)構(gòu)完整、格式符合《徐州工業(yè)職業(yè) 技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）規(guī)范》。 此外，文中給出了主控芯片模塊、 LCD 顯示板、水位監(jiān)測控制、電鍵控制、報警器和電磁閥控制等模塊的結(jié)構(gòu)及其工作原理、系統(tǒng)硬件原理圖、程序流程圖，并結(jié)合相應的理論設計進行研究。 關鍵詞 ： AT89S52； RC 充放電；水位檢測；溫度檢測 VII Abstract My design regards the AT89S52 SCM as the core, bining the RC chargedischarge type waterlevel sensor. I design one kind of digital and intelligent control system of solar energy water heater. Although my issue is about water monitoring system, I still mentioned something about temperature monitoring content. My subject is still mainly in water monitoring. This system consists of main chip modules, LCD display module, the water level detection module. the temperature level detection module, keyboard control module, alarm module and solenoid valve control module. At the beginning of the study describes the need for the solar water heaters , domestic and international research developments, the final part of this article also brings us the design of requirements. Then article brings us the main demonstration and determination of the program, and the choice of MCU and the working principle of the introduction. Next is the core of this design, bi