【正文】 于將存儲在非易失性E2PROM中的內(nèi)容重新讀入到存儲器中e 讀電源命令（代碼為B4H），用于讀取DS18B20的供電方式。c 寫暫存器命令（代碼為4EH），用于將數(shù)據(jù)寫入DS18B20高速暫存器的地址2(TH字節(jié)）和地址3（TL字節(jié)）。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后，DS18B20進行溫度測量和轉(zhuǎn)換。e 溫度報警搜索命令（代碼為ECH），用于識別和定位系統(tǒng)中超出用戶設(shè)定的報警溫度界限的節(jié)點設(shè)備。c 搜索ROM序列號命令（代碼為F0H),用于確定1wire總線上的節(jié)點數(shù)，以及所有節(jié)點設(shè)備的ROM序列號。a 讀出ROM序列號命令（代碼為33H），用于讀出DS18B20的64位激光ROM序列號。1）rom操作命令 1wire總線協(xié)議選擇1wire設(shè)備，主要是讀取內(nèi)部的64位ROM序列號。DS18B20的數(shù)據(jù)操作1wire總線將通信時使用的引腳減少到只有一根，在數(shù)據(jù)傳輸時需要滿足特定的格式才能進行。但需要注意的是在外部供電的方式下，傳感器的GND引腳不能夠懸空，否則讀取溫度顯示總是85℃。 DS18B20寄生電源供電電路 DS18B20外部供電單點測溫電路2）DS18B20外部電源的供電方式DS18B20外部供電的單點測溫電路，DS18B20外部供電的多點測溫電路。因此，不宜采用電池供電的方式，并且電源的電壓必須是穩(wěn)壓5V。系統(tǒng)的擴充維護十分方便。只需將DS18B20的信號線與單片機1位I/O口相連，且單片機的1位I/O線可以掛接多個DS18B20，也就是可以實現(xiàn)單點或多點溫度的測量。對它操作的協(xié)議是：初始化DS18B20發(fā)復(fù)位脈沖信號－發(fā)ROM的功能命令－處理數(shù)據(jù)信號－發(fā)存儲器的命令處理數(shù)據(jù)，各種的操作都有相應(yīng)的時序圖。它們都有嚴(yán)格的時隙概念。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20單純的通信功能是分時完成的。器件用以下的方法從單線通訊的線上獲得電源：當(dāng)信號線處在高電平的時候，它能夠把能量儲存在其內(nèi)部的電容里，當(dāng)信號線處在低電平的時候，消耗掉電容上的電能進行工作，一直到，高電平的到來，然后再給寄生的電源（電容）充電。VDD 當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。開漏單總線接口引腳。DS18B20的主要特點如下：1）1——wire單總線接口，通信僅需要一個I/O端口引腳；2）每個器件具有唯一的、儲存在片內(nèi)ROM的64位序列碼；3）多節(jié)點檢測功能簡化了分布式溫度檢測應(yīng)用；4）使用簡單方便，無需外部原件；5）——，可選擇由數(shù)據(jù)線供電；6）可測量的溫度范圍55——+125攝氏度；7）9位數(shù)字溫度計分辨率；8）在10——+；9）最大溫度轉(zhuǎn)換時間為750ms；10）用戶可編程的非易失性報警設(shè)置；11）報警搜索命令能夠自動識別和尋址溫度超出設(shè)定門限之外的器件；12）適合于包括溫度測量、溫度調(diào)節(jié)裝置控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費類產(chǎn)品、溫度計及任何溫度敏感系統(tǒng)的應(yīng)用。另外，用于DS18B20的供電電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無線外部電源，每個DS18B20在出廠時,都有唯一的一個ROM序列號，可以將多個DS18B20同時連接在一根單總線上，從而實現(xiàn)多點分布溫度測量。 按鍵 單片機 LED顯示 溫度采集加熱控制繼電器上水控制 水位采集繼電器 電源 系統(tǒng)框圖 溫度傳感器DS18B20的主要特性 DS18B20有三個主要部件，分別為64位激光刻制的唯一ROM序列號、溫度傳感器及非易失性溫度報警觸發(fā)器TH、和TL。按鍵用來設(shè)定溫度顯示和水位顯示的轉(zhuǎn)換，可以進行手動加熱和手動加水，自動上水方面是通過設(shè)置水位的上下限，當(dāng)水位小于下限的時候就會閉合電磁開關(guān)，開始上水，當(dāng)水位達到上限時就會自動斷開電磁開關(guān)，停止上水。從系統(tǒng)的總的框圖，可看出該系統(tǒng)的工作原理為：以單片機89S52作為控制核心，并且協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作，通過數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測當(dāng)前的水溫，由于是數(shù)字信號就可以直接送入單片機89S52內(nèi)[13]，經(jīng)過單片機的處理在LED七段數(shù)碼管上顯示所測的當(dāng)前的溫度值。因此水位的采集系統(tǒng)選擇采用方案2。采用單線制與單片機相連，極大的減少了外部硬件電路，具有低成本與易使用的特點。從以上兩種的方案中，可以看出采用方案二，所設(shè)計的電路較簡單，采用的溫度傳感器DS18B20作為檢測溫度的元器件，測溫范圍為55℃~125℃，℃。 方案的選擇本設(shè)計主要從溫度傳感器的選擇考慮。單片機將對這些引腳進行判斷之后，在LED上顯示相對應(yīng)的值。使用5根不銹鋼針置于水箱中5種不同高度的位置上，當(dāng)某根鋼針不接觸水面的時候，輸出為高電平；當(dāng)它與水面接觸的時候則輸出為低電平[11]。我們知道，環(huán)境對DS18B20的影響不大，同時DS18B20測量的精度穩(wěn)定并且可用軟件設(shè)置、接線非常簡單，從而節(jié)省了單片機數(shù)據(jù)的串口。我們可采用DS18B20采集溫度，然后在LED顯示電路上顯示。傳感器DS18B20，它和微處理器連接時僅需要一采用一條總線，它是由美國Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度條口線，即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。當(dāng)水位達到最高的位置時候，單片機會控制電磁閥停止向水箱加水，并且在LED顯示“水已滿”字樣。經(jīng)過OP緩沖，輸出電壓V0=(n1)V。當(dāng)K1,K2……K8均打開時，V0=8IR,現(xiàn)取IR=1V，則V0=8V。該水位的采集系統(tǒng)是把采集到的信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，傳送到單片機中[14]。這種設(shè)計還需用到A/D轉(zhuǎn)換的電路，而且在測量過程中，由于環(huán)境影響更會帶來較大的誤差。使用為了感知溫度，給熱敏電阻通過恒定電流，電阻的兩端就可以測到一個電壓，然后通過下面的公式可以求得溫度： T=T0KVTT和T0分別表示被測量的溫度和電阻的特性有關(guān)溫度參數(shù)；K是與熱敏的特性有關(guān)的系數(shù)；VT為電阻的兩端電壓。但是改善熱敏電阻的特性曲線可以用線性化的處理，但是方式比較復(fù)雜。它與普通的電阻不同，它是具有與一般的電阻相反的溫度的特性，也就是說當(dāng)溫度升高的時候，它的電阻值減小。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）　　　　　　　　　　　　　　　2　方案的論證與選擇攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）　　　　　　　　　　　　　　　2　方案的論證與選擇2 方案的分析與選擇 方案的分析溫度傳感器的選擇。查閱元器件資料，掌握器件工作原理和硬件實現(xiàn)方法。并通過LED數(shù)碼管來顯示溫度與水位。所以該控制器的設(shè)計具有使用時方便、性價比高、工作度可靠、精度高等等特點，為太陽能熱水器的進一步的推廣具有積極推動的作用。有些國家的法令規(guī)定所有的新建筑物必須要配備太陽能熱水器。例如：澳大利亞的政府規(guī)定，在北部的地區(qū)新建的房屋必須要設(shè)置太陽能熱水器，已經(jīng)有26％的新住宅都安裝了太陽能熱水器。 本課題發(fā)展趨勢在太陽能產(chǎn)品的利用中，太陽能熱水器的制造在技術(shù)的層面是成熟的，同時由于它的能源的消耗比較低、對環(huán)境的保護有著重要的作用，而且用水比較安全，所以受到了世界人們的熱捧。有人預(yù)測：二十一世紀(jì)的太陽能將由輔助的能源上升為主要的能源。大家都知道，太陽能是取之不盡，用之不竭的，沒有污染的巨大的能源。在人類的文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代的文明社會最佳的選擇。它使用簡單而且方便?，F(xiàn)有電熱型的熱水器費用昂貴而且燃?xì)庑偷牟话踩裕由吓欧哦趸嘉廴敬髿?，北方用的煤氣取暖造成了城市的空氣環(huán)境污染，這些是太陽能熱水器良好外部的生存環(huán)境。它的設(shè)計充分利用太陽能豐富免費的資源優(yōu)勢，也同時考慮到在陰天和夜間都無法利用太陽能的缺點，充分的發(fā)揮了太陽能熱水器與電熱水器的各自優(yōu)勢[13]。近年來，利用太陽能和其它清潔能源的結(jié)合，使太陽能熱水器更加的完善，在任何的天氣情況下都能夠使用到熱水。其次是對熱水器中的水位沒有記錄，因而人們不能夠及時知道水箱中的當(dāng)前水量，以便補充，缺乏了自動性。而太陽能熱水器安全、環(huán)保、又經(jīng)濟，而且?guī)в休o助加熱功能的熱水器，可在全年任何時候使用，設(shè)計一個控制器幫助人們了解水的溫度、熱水器中的水位的高低，使人們清楚的使用。利用的太陽能源，可以大量節(jié)約現(xiàn)有的能源，更是以后能源發(fā)展的趨勢。它主要是由平板集熱器、蓄水器與連接管道等部件組成，可以分循環(huán)式、直流式和悶曬式。溫度控制采用的是模糊控制，控制器根據(jù)天氣情況利用輔助加熱的裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫在設(shè)定的時間達到設(shè)定的溫度，從而達到24小時供用熱水的目的。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　目錄基于AT89S52太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II1 緒論 1 課題背景 1 課題研究意義 1 國內(nèi)外研究水平 1 本課題發(fā)展趨勢 22 方案的分析與選擇 4 方案的分析 4 4 5 方案的選擇 63 硬件設(shè)計 7 系統(tǒng)總體硬件框圖與工作原理 7 溫度傳感器 7 電磁繼電器 13 單片機控制系統(tǒng) 14 AT89S52的主要性能 15 AT89S52的引腳說明 16 LED顯示 18 按鍵電路設(shè)計 194 軟件設(shè)計 21 軟件設(shè)計架構(gòu) 21 主控程序 23 應(yīng)用程序 23 DS18B20的驅(qū)動設(shè)計 23 按鍵控制的軟件設(shè)計 26 LED顯示程序的設(shè)計 285 電路仿真 30 keil的使用 30 proteus的仿真 34 系統(tǒng)的仿真 35 仿真結(jié)果的分析 38 PCB的制作 386 系統(tǒng)的調(diào)試 39 硬件的調(diào)試 39 硬件的調(diào)試 40結(jié) 論 41參考文獻 42附錄A：系統(tǒng)原理圖 43附錄B：系統(tǒng)程序 46致 謝 5453攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1　緒論1 緒論 課題背景目前，中國已經(jīng)成為世界上最大的太陽能熱水器的生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國的之和，已經(jīng)有一百多家的太陽能熱水器生產(chǎn)廠家。但是與它配套的太陽能熱水器的控制器卻一直處于研究與開發(fā)階段，當(dāng)由于天氣的原因而光照強度不足的時候，就會給用戶帶來很多不便；即便熱水器具有輔助的加熱功能[12]，由于加熱的時間不能控制因而產(chǎn)生過燒，導(dǎo)致浪費大量的電能。太陽能熱水器是太陽能的利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟的效益明顯，正在迅速地推廣應(yīng)用，太陽能熱水器能將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能[10]，供應(yīng)生產(chǎn)和生活使用。 課題研究意義太陽能熱水器是環(huán)保的、無污染的，人們用著安全放心的。原有的燃?xì)鉄崴㈦姛崴?，雖然加熱的速度比較快，但是所用的煤和氣都會對空氣造成污染，而且使室內(nèi)的空氣變得不清新，電熱水器的功率比較大，對長期使用的一般的家庭來說必定會帶來一定的經(jīng)濟上的困難，是一筆不小的開銷。 國內(nèi)外研究水平 先前國內(nèi)外的大多數(shù)家庭，使用的只是純粹的太陽能加熱的熱水器，還沒有其他的智能控制部位，沒有太陽的天氣中就沒有足夠的能源能夠使水箱中的水加熱。如今的大多數(shù)家庭的太陽能都裝有水位監(jiān)測、水溫測量、顯示功能，使用時更加方便。此款熱水器由主、從兩大系統(tǒng)構(gòu)成：主系統(tǒng)的特點是在晴朗的天氣利用太陽能為熱水器加熱；而從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無光照情況下利用電而輔助加熱。當(dāng)今的社會發(fā)展日新月異，人們的衣食住行也在不斷提高。太陽能熱水器能夠克服了上述的缺點，它是綠色且環(huán)保的產(chǎn)品。太陽能熱水器順著時代的發(fā)展要求，滿足了人們對環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。應(yīng)該注意到，特別是集體單位對太陽能熱水器的用量很大。隨著世界上的煤、石油、天然氣存儲量日益的減少，能源的危機已日益增長，環(huán)境污染危機已威脅著生態(tài)的平衡，太陽能的開發(fā)利用課題已提到人類面前。但是由于地區(qū)的不同和季節(jié)的不同又給太陽能的利用帶來的重重困難，有些技術(shù)的難點尚未得到突破，產(chǎn)品的造價偏高，所以還沒有被人們普遍的使用。世界各國太陽能熱水器的生產(chǎn)發(fā)展速度也很快。日本現(xiàn)在每年安裝的太陽能熱水器將近50萬臺，計劃今后額普及率將更高。太陽能熱水器的推廣應(yīng)用和經(jīng)濟效益據(jù)不完全的統(tǒng)計，迄今全國太陽能熱水器的累計安裝使用總量已經(jīng)達到300萬平方米以上。 本課題研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計主要是利用AT89S52單片機為核心，選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅髯鳛樾盘柕牟杉瘉碓碵15]：溫度傳感器選擇數(shù)字式的DS18B20。要經(jīng)過幾部分的設(shè)計來完成：LED數(shù)碼管顯示部分的設(shè)計 水位采集部分的設(shè)計溫度采集部分的設(shè)計控制加熱和上水電路的設(shè)計從系統(tǒng)需要和研究內(nèi)容可以看出，本設(shè)計需要做的主要工作有：查閱相關(guān)資料，了解各部分功能原理。利用電腦仿真，對設(shè)計的電路進行模擬檢測。熱敏電阻，它的組成是半導(dǎo)體陶瓷。它的阻值～溫度的特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性的比例較大，因而在使用時候要進行線性化地處理。所以，在要求不是很高的一般的應(yīng)用中，常做出在一定溫度范圍內(nèi)的溫度和阻值成線性關(guān)系的假設(shè)，從而簡化了計算。根據(jù)公式，測得的電阻的兩端的電壓，了解到了參數(shù)T0和K，通過這樣來計算出電阻所處的環(huán)境溫度，這樣就能把熱敏電阻隨著溫度的變化，變化為電壓