【正文】 楊萍所學(xué)專業(yè)自動(dòng)化學(xué)號(hào)06023103一、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)、創(chuàng)作)進(jìn)展情況已經(jīng)搜集了大量有關(guān)系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)的資料，并查閱了有關(guān)的書籍，通過參考這些資料，我已經(jīng)勾畫出系統(tǒng)硬件的整體框圖及各模塊的電路圖。后續(xù)工作是進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。解決方案：選用通用數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片ICM7218，一片即可。但是在數(shù)據(jù)捕獲模塊的數(shù)據(jù)顯示存在界面凍結(jié)現(xiàn)象，希望在后續(xù)的工作期間，很好的解決這些問題。評(píng)分項(xiàng)目分值指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）評(píng)分撰寫開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述15調(diào)查研究查閱整理資料10學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求10數(shù)據(jù)處理、文字表達(dá)10論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）質(zhì)量和創(chuàng)新意識(shí)55合計(jì)100得分指導(dǎo)教師簽名 2010年5月20日評(píng)閱教師評(píng)語及評(píng)分評(píng)閱教師評(píng)語該生論文語句流暢，論點(diǎn)明確，思路清晰，符合本科論文的要求。答辯委員簽字： 2010年5月25日評(píng)分 項(xiàng)目 分值論文答辯小組評(píng)分答辯情況論文質(zhì)量合計(jì)（100）內(nèi)容表達(dá)情況（15）答辯問題情況（25）規(guī)范要求與文字表達(dá)（20）論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）質(zhì)量和創(chuàng)新意識(shí)（40）得分答辯委員會(huì)主任簽字： 2010年5月25日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）成績(jī)綜合評(píng)定： 分綜合評(píng)定等級(jí)：備注：一、論文的質(zhì)量評(píng)定，應(yīng)包括對(duì)論文的語言表達(dá)、結(jié)構(gòu)層次、邏輯性理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、分析和概括能力及在論文中是否有新的見解或創(chuàng)新性成果等做出評(píng)價(jià)。二、成績(jī)?cè)u(píng)定采用結(jié)構(gòu)評(píng)分法，即由指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師和答辯委員會(huì)分別給分（以百分計(jì)），評(píng)閱教師得分乘以20%加上指導(dǎo)教師得分乘以20%加上答辯委員會(huì)得分乘以60%即綜合成績(jī)。三、評(píng)分由專業(yè)教研室或院組織專門評(píng)分小組（不少于5人），根據(jù)指導(dǎo)教師和答辯委員會(huì)意見決定每個(gè)學(xué)生的分?jǐn)?shù)，在有爭(zhēng)議時(shí)，應(yīng)由答辯委員會(huì)進(jìn)行表決。五、各院亦可根據(jù)本專業(yè)的不同情況，制定相應(yīng)的具有自己特色的內(nèi)容。六、書寫格式要求：1. 目錄；2. 內(nèi)容提要須書寫200左右漢字，開題報(bào)告（文科除外）的內(nèi)容要根據(jù)不同專業(yè)的課題任務(wù)要求，闡述查閱文獻(xiàn)、文案論證、解題思路、工作步驟等；3. 正文（含引言、結(jié)論等）；4. 參考文獻(xiàn)（或資料）河南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）承諾書論文題目基于AT89C52的太陽能熱水器控制系統(tǒng)姓 名楊萍所學(xué)專業(yè)自動(dòng)化學(xué) 號(hào)06023103完成時(shí)間2010年5 月20日指導(dǎo)教師姓名職稱杜海順（副教授）承諾內(nèi)容：1．本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）是學(xué)生 楊萍 在導(dǎo)師 杜海順 的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，沒有抄襲、剽竊他人成果，沒有請(qǐng)人代做，若在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）的各種檢查、評(píng)比中被發(fā)現(xiàn)有以上行為，愿按學(xué)校有關(guān)規(guī)定接受處理，并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。備注：學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 2010 年 5 月 20 日 2010 年 5 月 20 日說明：學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作）如有保密等要求，請(qǐng)?jiān)趥渥⒅忻鞔_，承諾內(nèi)容目 錄目錄 I摘要 IIAbstract III第一章 緒論 1 開發(fā)背景及意義 1 本文研究的內(nèi)容 2第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)總體功能概述 3 核心芯片選擇 4 液位檢測(cè) 5 液位傳感器 5 AD轉(zhuǎn)換電路 6 溫度檢測(cè) 8 顯示電路 9 溫度顯示電路 9 液位顯示電路 10 電源電路 12第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 軟件功能概述 13 主程序設(shè)計(jì) 13 定時(shí)器T0中斷程序 14 定時(shí)器T1中斷程序 15 A/D轉(zhuǎn)換及液位顯示程序 15 溫度采集程序 16 LED顯示程序 17結(jié)論 19參考文獻(xiàn) 20附錄 21摘 要當(dāng)前能源緊缺，用電緊張，太陽能是綠色能源，得到廣大用戶的喜愛。對(duì)太陽能熱水器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全新的智能設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)：水箱中水位、水溫的智能控制與顯示；自動(dòng)排空水箱至淋浴器間管道(也是上水管道) 中的存水；智能處理再利用管道排空的水等。解決了普通太陽能熱水器上水時(shí)水滿益出；上(下) 水管道需要保溫；使用前需要放出水管中大量冷水等問題。 Automatic emptying pipe line row between tank and shower machine to save water。 the pipe line need a heat preservation 。 liquid control。 pipe line row empty第1章 緒 論 開發(fā)背景及意義近些年來，太陽能的開發(fā)和利用已越來越受到人們的重視和青睞，因?yàn)楣?jié)能、環(huán)保、使用方便等因素，太陽能熱水器發(fā)展速度更是迅猛。針對(duì)上述問題，本文設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為核心的太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水箱中水位及溫度的智能控制與顯示；自動(dòng)排空水箱至淋浴器（上下水共用）管道間的存水；為了使排空管道時(shí)的水不浪費(fèi)掉，在浴室內(nèi)部又設(shè)置了一個(gè)室內(nèi)水箱，以備他用。使太陽能熱水器系統(tǒng)的操作性能、利用功能、擴(kuò)展范圍、產(chǎn)品檔次等諸多方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 本文研究的內(nèi)容本文經(jīng)過調(diào)研及收集相關(guān)技術(shù)資料，提出如下技術(shù)方案?！?；l 水位分五檔顯示（缺水、20﹪、50﹪、80﹪、100﹪）；l 智能上水控制、具有缺水上水和手動(dòng)上水等功能；l 輸水管道排空水控制，在水箱上水或洗浴完畢后自動(dòng)把上水管道內(nèi)的水排出。LM1042外接的熱阻探針溫度的變化依賴于周圍材料的熱阻的大小，而空氣和液體的熱阻大小有很大差別，從而可以根據(jù)探針在液體中的深度不同時(shí)電阻的不同檢測(cè)出液位的深度信息，由LM1042內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為與液位成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，再由8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0804將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液位信息的輸入。： 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖各部分功能： +5V電壓供系統(tǒng)使用。 。 核心芯片選擇核心控制系統(tǒng)采用ATMEL公司89系列的一款單片機(jī)AT89C52，此單片機(jī)包含一個(gè)8位CPU、256字節(jié)的片內(nèi)RAM和片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器、4個(gè)8位的雙向可尋址I/O口、1個(gè)全雙工UART的串行接口、3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)（8級(jí)中斷，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套）、一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。同時(shí)，它繼承了CMOS產(chǎn)品低功耗的特點(diǎn)，有兩種產(chǎn)生低功耗的方式：空閑方式和掉電方式。在掉電方式下，電流可降到15uA以下。： AT89C52引腳圖 液位檢測(cè) 液位傳感器 本次設(shè)計(jì)液位傳感器選用集成芯片LM1042，實(shí)現(xiàn)液位信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。LM1042使用熱阻探針技術(shù)來測(cè)量非可燃性液體的液面高度，它能提供一正比于液位高度的輸出，可進(jìn)行單次或重復(fù)測(cè)量，所有控制熱阻探針、檢測(cè)熱阻探針的短路和開路所需的監(jiān)控電路都集成在LM1042芯片內(nèi)部。該器件采用16腳DIP封裝。熱阻探針工作的基本原理是基于功率在探針上耗散，探針溫度的變化依賴于周圍材料的熱阻的大小，由于空氣和其它氣體相對(duì)于水和油來說是熱的不良導(dǎo)體，利用這一點(diǎn)有可能測(cè)量探針等浸入液體媒介的深度。電壓差ΔV由下式給出：ΔV=LAΔV1/L＋(L－LA)ΔV1/L由于ΔV1ΔV2，RTHARTHO，ΔV會(huì)隨著探針在空氣中長(zhǎng)度的增加而增大。，7腳和10腳是用于探針2的調(diào)整，由于本系統(tǒng)只用到探針1，故只需將7腳和10腳接地即可；1 腳是熱阻探針輸入端；5腳是探針故障檢測(cè)端；6腳是電源端；4腳分別接PNP管的發(fā)射極和集電極用于給探針提供200mA的固定電流；16腳為模擬電壓輸出端，輸出與液位成正比的模擬電壓；113腳用來調(diào)整探針的測(cè)量周期；14腳外接兩個(gè)電容作為探針的記憶電容，記憶探針的電壓值。ADC0804型8位全MOS A/D轉(zhuǎn)換器是中速廉價(jià)型產(chǎn)品之一。它的非線性誤差為177。電源電壓為+5V。允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)，模擬地和數(shù)字地分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，以防止寄生耦合造成的干擾。/CS是片選端，/WR是控制芯片啟動(dòng)的輸入端；/INTR是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸入端，輸出電平由高跳低則表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為中斷或查詢信號(hào)。本次設(shè)計(jì)選用R=10kΩ，C=150pF，此時(shí)fclk≈640kHz。DS18B20采用3腳PR_35封裝或8腳SOSI封裝?？紤]到系統(tǒng)功能的限制，傳感器的報(bào)警功能沒有使用。其基本的通信過程如下：l 主機(jī)通過拉低單總線至少480us產(chǎn)生復(fù)位脈沖。主機(jī)釋放總線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一由低電平跳變?yōu)楦唠娖降纳仙?。l 單總線器件通過拉低總線60~240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。所有的讀、寫時(shí)序至少需要60us，且每?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。單總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，當(dāng)主機(jī)向單總線發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便于單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)選用外部電源，即在VDD端口接5V的電壓。本次設(shè)計(jì)選用的是7段共陰極。本次設(shè)計(jì)選用ICM7218數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片。ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動(dòng)L ED顯示器，不需外接驅(qū)動(dòng)電路，其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。 液位顯示電路 考慮到熱水器的液位顯示只需給人以直覺上水量的多少（即當(dāng)前水量占總?cè)莘e百分比），而不必給出當(dāng)前液位的具體數(shù)值。發(fā)光二極管、： 發(fā)光二極管、按鍵與單片機(jī)連線圖 1. 發(fā)光二極管發(fā)光二極管在兩端的電壓差超出其導(dǎo)通壓降時(shí)開始工作，~。單片機(jī)系統(tǒng)中往往是數(shù)字信號(hào)，其電源不是5V就是0V，所以只要將二極管的正負(fù)極和電源對(duì)應(yīng)上就可以了。一般二極管的點(diǎn)亮電流為5mA~10mA，在5V電源驅(qū)動(dòng)時(shí)，廠家多采用470 Ω。使用五個(gè)發(fā)光二極管來表示液位的五種狀態(tài)：全亮?xí)r對(duì)應(yīng)水滿，全滅時(shí)對(duì)應(yīng)缺水，僅D1亮?xí)r對(duì)應(yīng)20﹪，僅D1和D2亮?xí)r對(duì)應(yīng)40﹪，DDD3亮?xí)r對(duì)應(yīng)60﹪，僅D5滅時(shí)對(duì)應(yīng)80﹪。按鍵使用上拉電阻方式接入單片機(jī)。鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平則表示閉合，所以通過對(duì)行線電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可以確認(rèn)按鍵按下與否。3. 電磁閥電磁閥在本次設(shè)計(jì)中是輸出設(shè)備，用來控制上下水。 電磁閥與單片機(jī)的連接目前市場(chǎng)上的太陽能熱水器大都裝有管道保溫裝置，以防在冬天管道中的水結(jié)冰，即使不結(jié)冰，在使用前也要放掉管道中的全部冷水,不但給使用者帶來了很多的不便,也對(duì)水資源形成了較大的浪費(fèi)。電磁閥的開關(guān)全由單片機(jī)控制,在上水和洗浴完畢后單片機(jī)發(fā)出電磁閥1和電磁閥2關(guān)閉,電磁閥3開啟的放水指令,10s后關(guān)閉電磁閥3,系統(tǒng)處在待命狀態(tài)。 電源電路為了使單片機(jī)有一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境,且各組件都正常的工作,特別制作了5V的直流穩(wěn)壓電源。由于其含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，以得到平滑的直流電壓最后通過穩(wěn)壓電路維持輸出直流電壓穩(wěn)定。輸出標(biāo)準(zhǔn)的5V直流電壓。一個(gè)完整的系統(tǒng)都離不開對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)控，為了更好的協(xié)調(diào)軟件、硬件各個(gè)部分正常工作，就必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。而定時(shí)器T1中斷服務(wù)程序擔(dān)任溫度數(shù)據(jù)讀取、處理和輸出顯示任務(wù)，并經(jīng)LED顯示。若有鍵按下，則進(jìn)入手動(dòng)上水模式。主程序的初始化主要包括：DS18B20初始化、T0和T1的初始化并啟動(dòng)T0。 定時(shí)器T0中斷程序T0定時(shí)時(shí)間為1S，即每隔1S執(zhí)行一次T0中斷服務(wù)程序。至于完成哪項(xiàng)任務(wù)由標(biāo)志位TW決定。 T0中斷程序流程圖在此選定1s檢測(cè)一次，即1s進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換。因?yàn)槎〞r(shí)器為16位定時(shí)器，故最多計(jì)時(shí)65536次，即計(jì)時(shí)65536μs=,此處用定時(shí)器T0定時(shí)50ms，則當(dāng)定時(shí)器定時(shí)20次，共定時(shí)2050ms=1s，滿足系統(tǒng)需求。 定時(shí)器T1中斷程序當(dāng)停止上水和洗浴完畢時(shí)，關(guān)閉電磁閥2，開啟電磁閥3，從而排空管道水，10s后關(guān)閉電磁閥。： T1中斷程序流程圖 A/D轉(zhuǎn)換及液位顯示程序A/D轉(zhuǎn)換子程序主要完成A/D值的讀取、處理及液位信息的顯示。將讀取得到的8位液位值，并經(jīng)發(fā)光二極管顯示。 A/D轉(zhuǎn)換及液位顯示程序流程圖 溫度采集程序溫度采集子程序的功能是對(duì)DS18B20進(jìn)行初始化、查詢溫度采集和轉(zhuǎn)換是否完成，并且完成對(duì)溫度數(shù)據(jù)的處理以便送LED顯示。 溫度顯示子程序結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是為了改善太陽能控制系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)液位和溫度的檢測(cè)與顯示，上水控制及輸水管道排空水控制。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的程序執(zhí)行狀況、模擬效果演示均是令人滿意的。但也存在一些不足。另外沒有加入加熱裝置，所以水溫受天氣影響較大。如機(jī)型和元器件的選擇，要以性價(jià)比高為原則，以組成最小最優(yōu)化的系統(tǒng)，硬件和軟件在一定程度上具有互換性，多用軟件可節(jié)省成本，這些都是在設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的。參考文獻(xiàn)[1] .[2] (第2版).[3] 王慶. Protel 99 SEamp。sbit D2=P2^1。sbit D4=P2^3。//發(fā)光二極管sbit ICMWR=P2^5。sbit DQ=P2^7。sbit ADEND=P3^1。sbit ADRD=P3^7。//按鍵sbit SOV1=P3^3。sbit SOV3=P3^5。//溫度正負(fù)標(biāo)志位uchar TEMP[2]。//AD值unchar wl。uchar TW。 //手動(dòng)