【正文】 結(jié)論 結(jié) 論本課題設計了一個以單片機為核心配合其他外圍電路的太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)，完成了對太陽能熱水器容器內(nèi)的水位測量、時間顯示；缺水時自動上水，水溢報警；手動上水、參數(shù)設定等功能。 報警控制電路報警輸出三極管的集電極接蜂鳴器，蜂鳴器的另一端接正5伏電源。三極管不導通，繼電器無電流通過，開關不開啟，電加熱器不工作。三極管9013導通，有較大的飽和電流流過繼電器，使其吸合、關閉，從而開啟電磁閥。9013的集電極通過一個單刀繼電器接正12V電源，9013射極接地。本章對這些綜合介紹。水位顯示是簡單的三極管驅(qū)動電路。傳感器電路組成的電氣原理圖如圖62所示：圖62 傳感器電路組成的電氣原理圖工作原理：當水位處于低水位的時候，傳感器的低水位探測線被+5V的電源導通進入穩(wěn)壓電路經(jīng)過處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個高電平，驅(qū)動紅燈亮，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當水位處于正常范圍內(nèi)時，水泵加水，使綠燈亮；當水位在高水位區(qū)時，傳感器的兩根探測線均被導通，均被+5V的電源導通，送入單片機，單片機經(jīng)過分析，使黃燈亮，這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水；當三燈閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。當水位在高水位時,單片機不能驅(qū)動水泵加水,黃燈亮。圖61 單片機控制結(jié)構(gòu)圖采用單片機AT89C2051作為我們的控制芯片,主要工作過程是當水箱的水在低水位時,水位探測傳感器送給單片機一個高電平,然后單片機驅(qū)動水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈變亮。//返回0} 根據(jù)讀取的值，鍵盤處理程序進行相應動作，鍵盤數(shù)據(jù)處理程序不再敘述。//記錄鍵值 return(recode)。 //延時抖動 if((KPORTamp。 if((KPORTamp。當?shù)谝淮伟碨4鍵時，進入水溫設置狀態(tài)，然后每按一次S4為設置水溫加一，循環(huán)工作。而SS4為復用鍵。 鍵盤功能介紹其中S1為手動上水鍵，S2為設置水位參數(shù)鍵，S3為電加熱鍵，S4為設置溫度鍵。然后單片機根據(jù)從8255A讀取的數(shù)據(jù)做出相應的動作。 獨立式鍵盤工作原理因為鍵盤較少所以用簡單的獨立式鍵盤，它的優(yōu)點是編程簡單，缺點是占用I/O口多，適用于鍵盤較少的電路。同時本文用8255來分別實現(xiàn)顯示和鍵盤。=0，=1，即A0=0，A1=1，=0，單片機輸出寫信號，訪問端口B，將段選碼送出，保持幾毫秒的延時，使LED顯示。、,即A0=1，A1=1時，=0，單片機輸出寫信號，訪問控制寄存器，將方式控制字10001001通過單片機的P0口與8255A的D0D7數(shù)據(jù)口送給8255的控制字寄存器。8255A的RESET引腳與單片機的RESET引腳直接相連，當單片機復位時，8255A同時復位。在單片機系統(tǒng)中通常使用的是七段LED顯示器，這種顯示器有共陰極共陽極兩種，在這次設計中選用共陰極LED顯示器。另外74LS245的輸出接上拉電阻，幫助驅(qū)動顯示器。74F07是TTL門集成的六路輸出緩沖器/驅(qū)動器，因為本系統(tǒng)采用的是共陰極LED顯示器，位選應接低電平，可能有幾十毫安的電流輸出，而單片機的I/O口最大能承受幾毫安的灌電流，所以需用74F07來接受較大的輸出電流。8255A擴展顯示及鍵盤電路如圖 54所示。單片機的P0口為8255A提供數(shù)據(jù)輸出輸入。A0、A為8255A的地址口，D0D9為數(shù)據(jù)口。方式1 —— 有聯(lián)絡信號的輸入/輸出方式2 —— 雙向傳送本設計用方式0，所以方式方式2不再詳細介紹。工作方式介紹方式0 —— 基本的輸入/輸出 將端口信號線分成4組，分別由方式控制字的DDDD0控制其傳送方向，當某位為1時，相應的端口數(shù)據(jù)線設置成輸入方式；當某位為0時，相應的端口數(shù)據(jù)線設置成輸出方式。A組可采用方式0～方式2，而B組只能采用方式0和方式1，這由8255A的方式控制字控制。因此8255A共有4個端口寄存器，分別用A0、A1指定： A1=0，A0=0，表示訪問端口A； A1=0，A0=1，表示訪問端口B； A1=1，A0=0，表示訪問端口C； A1=1，A0=1，表示訪問控制寄存器。在每組中，端口A和端口B用作為數(shù)據(jù)端口，端口C用作為控制和狀態(tài)聯(lián)絡線?？刂萍拇嫫鞲咚奈? 低四位端口A端口B端口CB組A組VCCD7~D0A1RESETA0PC3~PC0PA7~PA0PB7~PB0PC7~PC4GND圖51 8255A輸入輸出口和編程模型表51 8255A引腳定義引腳名功能連接去向D0~D7數(shù)據(jù)總線（雙向）CPURESET復位輸入CPU片選信號譯碼電路讀信號CPU寫信號CPUA0,A1端口地址CPUPA0~PA7端口A外設PB0~PB7端口B外設PC0~PC7端口C外設VCC電源（+5V）/在模式控制下這個端口又可以分成兩個4位的端口，它們可單獨用作為輸出控制和狀態(tài)輸入。8255A為一可編程的通用接口芯片。 8255A芯片介紹1．8255A的引腳功能定義8255A的原理結(jié)構(gòu)如圖51所示。鍵盤采用復用方式，仍需要至少4個I/O口。 方案選擇太陽能熱水器系統(tǒng)需要用數(shù)碼管顯示時間和溫度，時間精確到分，24或12小時制，這就需要4位顯示；而溫度顯示范圍為0—99度，這又需要2位顯示。圖44 系統(tǒng)直流電源總圖河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第五章 鍵盤和顯示電路 第五章 鍵盤和顯示電路 鍵盤和顯示電路是太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)與用戶的接口，用戶通過顯示來觀察水位、時間等狀態(tài)值，再根據(jù)觀察到的值，通過鍵盤對太陽能熱水器進行控制。 由于本設計由+5V和+12V兩個不同的電壓供電，并且+5V是主電源。為了啟動數(shù)據(jù)傳輸，引腳RST應為高電平。 I/O引腳相連，將要讀取值的控制字串行寫入到DS1302中，每寫一位，發(fā)送一個同步脈沖，控制字為8位，讀出的時、分數(shù)據(jù)也是8位，寫完8位控制字，DS1302隨后就通過I/O引腳將該值送給單片機。讀取DS1302的時鐘時間是主程序的一部分，首先要定義日期時間等全局變量，然后在主程序中調(diào)用時間讀取程序。DS=00 或11, 即使TCS=1010, 充電功能也被禁止表41 RS位功能表RS位電阻典型位00沒有沒有01R12 KΩ10R24 KΩ11R328KΩ DS1302與單片機的連接及時間讀取方法DS1302的管腳按前面的說明進行連接，I/，VCC2接+5V電源，VCC1接+5V備用電池，X 時鐘電路的應用設計 DS1302 內(nèi)部寄存器CH: 時鐘停止位 寄存器2的第7 位12/24 小時標志CH=0 振蕩器工作允許； bit7=1,12 小時模式；CH=1 振蕩器停止； bit7=0,24 小時模式；WP: 寫保護位 寄存器2 的第5 位:AM/PM 定義WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭耄? AP=1 下午模式；WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入； AP=0 上午模式TCS: 涓流充電選擇 DS: 二極管選擇位TCS=1010 使能涓流充電； DS=01 選擇一個二極管。圖42 DS13028腳封裝管腳圖管腳描述：X1 、X2 晶振管腳；GND 地；RST 復位腳；I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳；SCLK 串行時鐘；Vcc1,Vcc2 電源供電管腳； 比較選擇DS12B887的計時功能基本相同，它們的最大區(qū)別是DS1302時串行I/O方式，而DS12B887是并行I/O口方式，DS12B887編程實現(xiàn)要容易些，而DS1302要占用較少的I/O資源。管腳名稱和功能：AD0~AD7 – 地址/數(shù)據(jù)復用總線；NC – 空腳；MOT – 總線類型選擇(MOTOROLA/INTEL)；CS – 片選；AS – ALE；R/ W – 在INTEL總線下作為 /WR；DS –在INTEL總線下作為 /RD；RESET – 復位信號；IRQ – 中斷請求輸出；SQW – 方波輸出；VCC – +5 電源；GND – 電源地； 圖41 DS12B887時鐘芯片管腳圖 DS1302串行時鐘芯片1．DS1302芯片的性能特點：實時時鐘具有能計算2100 年之前的秒分時日星期月年的能力還有閏年調(diào)整的能力，318 位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM，串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少， ~，讀/寫時鐘或RAM 數(shù)據(jù)時有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式， 8 腳DIP 封裝或可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)表面裝配， 簡單3 線接口，與TTL 兼容Vcc=5V。圖36電壓與比較器輸出信號(仿真和實測)河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第四章 時鐘電路和電源電路第四章 時鐘電路和電源電路 時鐘芯片選擇 DS12B887并行時鐘芯片1．DS12B887性能特點：在沒有外部電源的情況下可工作10年，自帶晶體振蕩器及電池，可計算到2100年前的秒、分、小時、星期、日期、月、年七種日歷信息并帶閏年補償，用二進制碼或BCD碼代表日歷和鬧鐘信息，有12和24小時兩種制式，12小時制時有AM和PM提示，可選用夏令時模式，可以應用于MOTOROLA和INTEL兩種總線，數(shù)據(jù)/地址總線復用，內(nèi)建128字節(jié)RAM– 14 字節(jié)時鐘控制寄存器– 114 字節(jié)通用 RAM，可編程方波輸出，三種可編程中斷– 時間性中斷 可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷– 周期性中斷122 ms 到 500 ms時鐘更新結(jié)束中斷。在圖35所示的水位測量電路中并未有這樣的上拉電壓電路，是因為單片機內(nèi)部INT0、INT1口已經(jīng)具備了這樣的電路。根據(jù)LM393的特性本設計電源電路提供的電壓，選用+5v給其供電。2．LM393的作用給比較器設置+3V的參考電壓，將電容電壓的指數(shù)曲線變成矩形波，波形圖如圖36示。輸出阻抗低，通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低，也就是說電壓跟隨器有較好的隔離作用，使輸出對輸入影像較小，正好滿足我們的要求。 圖35水位測量電路1． LM358的應用LM358的正向輸入端接電容電壓正端，反向輸入端與輸出端相連，構(gòu)成電壓跟隨器。綜上比較可見選用第二種方案較為優(yōu)越。（2）給水溫測量電路設計帶來方便，RC充放電式水位傳感器的原理可以同樣運用到熱電阻溫度測量電路中。利用單片機的一個口周期性的給電容電路充放電，然后用圖34 RC充放電式水位傳感器測量電路原理圖單片機監(jiān)測電容兩端電壓的變化，因為電容電壓的上升或下降時間t=RC，所以用單片機記錄這個時間就能判別電阻的變化，進而轉(zhuǎn)化為水位的變化進行顯示及其他動作。由上述測試結(jié)果的電阻值得出這樣的規(guī)律，那就是電阻的并聯(lián)短接，其原理如圖33所示。觀察傳感器可知水位傳感器有5個與水接觸點，我們從上到下依次命名它們?yōu)?—5觸點。2．RC充放電式水位傳感器測量電路這種電路資料較少，但我們在市場上購