【正文】 鍵盤(pán)輸入模塊塊 時(shí)鐘模塊 溫度采集模塊 12864 顯示模塊 電加熱模塊 水位采集模塊 報(bào)警模塊 光敏電阻測(cè)量光照強(qiáng)度模塊 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 6 圖 32 DS1302 與單片機(jī)的連接 DS1302 需要外接 的晶振， 1 號(hào)引腳接主電源 VCC（ 5V）電源， 8號(hào)引腳接備用電池（ 3V），當(dāng)主電源掉電后，備用電源為 DS1302 提供電源，維持DS1302 內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失，這正是時(shí)鐘芯片所必須的特性。它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。 時(shí)鐘模塊 DS1302 為美國(guó) DALLAS 公司的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。利用繼電器控制加熱設(shè)備。 電路設(shè)計(jì)最終方案確定 單片機(jī) AT89S52 作為主控制器；選擇 LCD12864 型液晶作為顯示模塊，此模塊可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫(huà)面混合顯示功能；選擇采用 DS1302 時(shí)鐘芯片 ,使程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒，即農(nóng)歷陽(yáng)歷時(shí)間的顯示。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DS18B20 或從DS18B20 送出，因此從單片機(jī)到 DS18B20 僅需一條線連接即可。 DS18B20 是由 DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的。此設(shè)計(jì)方案需用額外的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加硬件成本而且熱敏電阻會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。 溫度傳感器的選擇方案和論證 方案一： 采用熱敏電阻作為溫度傳感器。 DS1302 它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，采用的是兩種電源的供電方式（主要電源和備用電源）， DS1302 可以進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，采用 DS1302 只需要寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)程序，調(diào)用程序讀出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換就可以輸 出時(shí)間的數(shù)據(jù) [7]。采用此種方案減少芯片的使用，節(jié)約成本，但程序復(fù)雜度較高。單片機(jī)有很 多優(yōu)點(diǎn)，直接采用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，計(jì)數(shù)的脈沖由外部提供，定時(shí)的脈沖由外部晶振提供，定時(shí)加 1的周期為一個(gè)機(jī)器周期；定時(shí)時(shí)間與初值和晶振頻率有關(guān)。 經(jīng)過(guò)綜合比較最終選擇方案一，即選擇 LCD12864 液晶顯示屏。 LED 應(yīng)用可分為兩大類(lèi)：一是 LED單管應(yīng)用，包括紅外線 LED 等；另外就是 LED 顯示屏， LED 顯示屏是由一些發(fā)光二極管排列組合而成成的顯示器件。 12864 是具有 4位或者 8位并行或者使用 2線或著 3線串行的一種多種接口方式的液晶顯示器。 顯示模塊的選 擇方案和論證 方案一： LCD12864液晶是一種具有 8位并行接口方式的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊 ,可以顯示 1616 點(diǎn)陣的漢字，系統(tǒng)要求顯示年月日、時(shí)分秒、星期、和農(nóng)歷。由于我們?cè)O(shè)計(jì)的燒寫(xiě)文件大概在 7KB 左右 ，而AT89S52 單片機(jī)的程序 Flash 為 8KB，不用再外接程序存儲(chǔ)器了 [6]。內(nèi)部集成看門(mén)狗電路?；趩纹瑱C(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 3 2 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 方案一： 采用 89C51 芯片作為硬件核心， 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間，能于 3V 的超低壓工作，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， 89C51 很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備在線編程（ ISP）技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略?功能需要燒入程序時(shí)，對(duì)芯片的多次拔插可能對(duì)芯片造成一定的損壞 ,目前該型號(hào)芯片已經(jīng)停產(chǎn) [5]。但是與之相配套的控制系統(tǒng)卻還是一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段。控制系統(tǒng)可以根據(jù)天氣的情況以及人工控制定時(shí)的時(shí)間利用加熱裝置 (電加熱器 )使蓄水箱里面的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度 , 從而就能達(dá)到了 24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。同時(shí)，選題貼近日常生活，具有一定的應(yīng)用價(jià)值 [3]。該課題采用單片機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器水溫、水位的自動(dòng)檢測(cè)與控制，漏電檢測(cè)與報(bào)警，做到既能手動(dòng)操作，又能智能控制，從而很好的解決太陽(yáng)能熱水器使用過(guò)程中易受季節(jié)、氣候 影響、浪費(fèi)水資源等缺點(diǎn)。 論文研究的目的意義 當(dāng)今社會(huì)資源日益緊張，環(huán)境污染愈加嚴(yán)重 ,太陽(yáng)能熱水器與傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴骱碗姛崴飨啾扔幸欢ǖ膬?yōu)越性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，太陽(yáng)能熱水器正在得到迅速的推廣應(yīng)用，方便著千家萬(wàn)戶(hù)，太陽(yáng)能熱水器能夠?qū)⑻?yáng)輻射能轉(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。使用簡(jiǎn)單、方便。現(xiàn)有電熱型熱水器的費(fèi)用比較昂貴還有一些燃?xì)庑偷臒崴饕泊嬷恍┎话踩牡胤剑瑑呵遗欧诺臍怏w也會(huì)污染到大氣層，我國(guó)北方地區(qū)使用煤氣來(lái) 取暖也會(huì)造成城市上空空氣環(huán)境污染， 增加，這些都是太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)生的一些外部條件。所以還是沒(méi)有被人們大規(guī)模的利用?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)：二十一世紀(jì)太陽(yáng)能將會(huì)得到大量運(yùn)用。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)，太陽(yáng)能，熱水器，控制系統(tǒng) 基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) II II ABSTRACT As the resources on the earth more and more tight and the environmental pollution more serious , the solar water heaters have obvious advantages pared with the traditional gas water heaters and the electric water heaters, with the development of science and technology the solar water heater control systerm moving toward to intelligent direction. This design incorporates MCS51 series’ singlechip AT89S52 as central process, and 12864 LCD module, sensor temperature acquisition module,the keyboard, pletion time display of the temperature level, as well as the time and temperature setting, Making it in intelligent controlling, to slove the shortings of the solar water heaters using affect by the season, climate, wasting water, etc. Key words: the singlechip ,solar,water heater,control systerm基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) III III 目 錄 1 緒論 ..........................................................................................................................1 課題研究的背景 ............................................................................................1 論文研究的目的意義 ....................................................................................1 論文的實(shí)際應(yīng)用前景分析 ............................................................................2 2 系統(tǒng)基本方案選擇和論證 ................................................................................3 單片機(jī)芯片的選擇方案和論證 ....................................................................3 顯示模塊的選擇方案和論證 ........................................................................3 時(shí)鐘芯片的選擇方案和論證 ........................................................................4 溫度傳感器的選擇方案和論證 ....................................................................4 電路設(shè)計(jì)最終方案確定 ................................................................................4 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ..............................................................................................5 系統(tǒng)功能模塊劃分 ........................................................................................5 時(shí)鐘模塊 ........................................................................................................5 溫度模塊 ........................................................................................................6 顯示模塊 ........................................................................................................8 獨(dú)立鍵盤(pán)模塊 .............................................................................................. 11 蜂鳴器模塊 ..................................................................................................12 單片機(jī)模塊 ..................................................................................................13 電路原理圖的繪制和電路的焊接 ..............................................................14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .....................................................................................................18 軟件系統(tǒng)的流程圖 ......................................................................................18 溫度信息的采集 ..........................................................................................19 時(shí)鐘的讀取 ..................................................................................................19 溫度的顯示控制 ..........................................................................................20 鍵盤(pán)模塊 ......................................................................................................20 蜂鳴器模塊 ..................................................................................................21 5 總結(jié) ..................................................................