【正文】 的電路。水位由設置在水箱內(nèi)的傳感器獲得的電信號檢測，然后通過單片機處理送達顯示電路顯示當前水位。從結構、經(jīng)濟、可操作性等方面來看，方案三都是最佳選擇。設計一種太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)。其基本框圖如圖21所示。當水位下降到低于刻度線時，單片機接受此信號并開始執(zhí)行指令，報警電路工作，同時電磁閥打開，水位不斷升高，當達到最高水位時便給單片機發(fā)出中斷請求，此時電磁閥關閉，停止工作。此系統(tǒng)解決了熱水器上水時需人工守候和過量溢水的問題，達到了省時、環(huán)保、節(jié)水的目的。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第三章 水位測量電路硬件設計第三章 水位測量電路硬件設計水位測量是太陽能熱水器控制系統(tǒng)的重要部分，是實現(xiàn)其他功能的基礎，此部分性能好壞將關系到整個系統(tǒng)的優(yōu)良程度，所以設計一個性能良好的水位測量系統(tǒng)是本設計的重點。圖31 排阻式水位測試電路示意圖它的工作原理類似于鍵盤的工作原理，用 5根不銹鋼針分別置于水箱內(nèi)的 四種不同高度的位置，當某個鋼針不接觸水面時，其輸出為高電平；當其與水面接觸時則輸出低電平。CPU對這些引腳進行判斷后 ，送去顯示相應的水位值。這種方法簡單，易實現(xiàn)，省去了傳統(tǒng)的 A／D轉換器，成本低，雖然不精確但可以滿足使用要求。圖32 太陽能水位水溫傳感器外形圖從圖32中我們可以清楚的地看到傳感器外形非常簡單，一共只有4個端口，其中一個是防凍接口，沒有使用，使用的只有3個端口，在可用的三個端口上分別標有公共、水位、水溫標志，由此可知測量水位、水溫都只用了一個端口。我們分別測量了觸點不同接法時公共和水位兩端口之間的電阻，數(shù)據(jù)如表31所示。表31 輸出電阻值表短接方式無短接2345輸出電阻值（kΩ）極大25圖33 太陽能水位傳感器原理它的工作原理是，水面每接觸一個鋼針就會多并聯(lián)一個電阻，電阻隨水位變化而規(guī)律的變化。3．傳感器選擇RC充放電式水位傳感器測量電路，明顯優(yōu)于排阻分檔鍵盤式水位傳感器的地方有：（1）接線簡單，排阻分檔鍵盤式水位傳感器需要四根導線傳輸水位信號，而RC充放電式水位傳感器僅需要兩根就能完成，這對于線路較長的太陽能熱水器傳輸信號電路來說能節(jié)省相當多的導線資源。（3）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。 水位測量電路的具體設計采取與I/O隔離并用中斷監(jiān)測電容電壓的電路這樣需要將電容電壓與單片機監(jiān)測端口隔離，采取如圖35示電路。電壓跟隨器的顯著特點就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來說，輸入阻抗要達到幾兆歐姆是很容易做到的。LM358的輸出電壓幅度為0 ,而要跟隨的電壓范圍為0—5V，所以應選用大于+，這里選用+12V單電源供電。將參考電壓接同相輸入端，比較電壓接反相輸入端，從而實現(xiàn)電容電壓在上升到參考電壓時比較器產(chǎn)生下降沿信號，作為單片機的外部中斷信號。由LM393的內(nèi)部原理圖可知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。另外LM393的同相輸入端輸入和反相輸入端輸入之間有相互嵌位作用，+5V電源和分壓電阻提供的+3v參考帶電平對反相輸入端輸入有嵌位作用，如果不接LM358 電源跟隨器而與電容直接相連，顯然會影響電容電壓的變化，這就是要加電壓跟隨器進行隔離的原因。2．管腳功能描述圖41是DS12B887時鐘芯片管腳圖。2．管腳功能描述圖42為DS13028腳封裝管腳圖?？梢娛褂肈S1302串行時鐘芯片能夠節(jié)省單片機的硬件資源，并能充分發(fā)揮單片機的軟件優(yōu)勢，所以應使用串行芯片DS1302來完成時鐘信號的提供。TCS=其它 禁止涓流充電； DS=10 選擇兩個二極管。單片機與DS1302的連接方式如圖43所示。DS1302為串行時鐘芯片，每次傳送一位數(shù)據(jù)。I/O引腳上的數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行輸入(寫數(shù)據(jù)到DS1302)，在SCLK的下降沿串行輸出(讀數(shù)據(jù))。 圖43 單片機與DS1302的連接圖 電源電路的設計對于太陽能用戶來講，最常用、最方便的電源當然是220V的工頻交流電源，但太陽能熱水器控制系統(tǒng)需要的是穩(wěn)定的+5V和+12V電源，所以要為控制系統(tǒng)設計直流電源電路。變壓器分別采用220/8和220/15的變壓器，穩(wěn)壓電路分別采用集成穩(wěn)壓器件7805和7812進行穩(wěn)壓。本章設計了較為合理的鍵盤和顯示電路完成這些功能。對于六位顯示，采用占用I/O較少的動態(tài)掃描方式，也需要六位位選碼數(shù)據(jù)線，八位段選碼數(shù)據(jù)線，共需14個I/O口。鍵盤和顯示電路共需18個I/O口，89C52單片機共有48個I/O口，而又有8個口有特殊功能，也就是常用的共有38個I/O口，該系統(tǒng)的其他設置也還要占用大量I/O口，顯然這樣太浪費資源。它采用40腳的DIP封裝，其引腳定義如表51所示。它有三個數(shù)據(jù)端口A、B、C，每個端口為8位，并均可設成輸入和輸出方式，但各個端口仍有差異： 端口A（PA0～PA7）：8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器；端口B（PB0～PB7）：8位數(shù)據(jù)I/O鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器；端口C（PC0～PC7）：8位輸出鎖存/緩沖器，8位輸入緩沖器（輸入時沒有鎖存）。 端口A、B、C又可組成兩組端口（12位）：A組和B組，參見圖52。 在8255A中，除了這三個端口外，還有一個控制寄存器，用于控制8255A的工作方式。2．8255A的工作方式圖52 方式控制字8255A有三種基本工作方式： 方式0：基本的輸入/輸出 方式1：有聯(lián)絡信號的輸入/輸出； 方式2：雙向傳送。當向A1=A0=1的端口寄存器（即控制寄存器）發(fā)送D7=1的控制字時，其作用為方式控制字，各個位的含義如圖52所示。 特別注意，當將C口的低4位設置成同一傳送方向時，則端口C可用作為獨立的端口，因此，8255A提供了3個獨立的8為端口。 8255A在太陽能熱水器控制電路中的作用單片機與8255A的連接如圖53所示，如圖所示分別將8255A的 讀、寫、復位端口與單片機的讀、寫、復位端口相連。提供8255的端口地址信號。圖53 單片機與8255A連接圖 顯示電路工作原理 8255A顯示電路的硬件結構。圖54 用8255A擴展的鍵盤和顯示電路在顯示電路中用8255A的PA口輸出位選信號，通過74F07接LED顯示器的片選引腳。PB口輸出的段選信號，通過74LS245芯片接LED段碼引腳，因為8255A的輸出電流一般是微安級的，而LED一般則要求5到幾十毫安的電流，不能直接驅動LED，而74LS245的高電平輸出電流在15毫安左右，可以驅動LED顯示。LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件。共陰極七段LED顯示器的管腳如圖55所示圖55 共陰極LED顯示器的原理和管腳圖表52 共陰極LED顯示器七段碼顯示字符共陰極七段碼顯示字符共陰極七段碼03FH96F106A7725BB7C34FC39466D5E56DE7967DF71707P7387FU3E 8255A實現(xiàn)顯示方法8255A 的PA、PB口作為輸出口驅動數(shù)碼管顯示；PC口用作輸入口監(jiān)測鍵盤輸入，所以這里須用工作方式0——基本輸入輸出口工作方式。 相連，顯示期間一直輸出低電平，選中8255A。、A0=0，A1=0時，=0，單片機輸出寫信號，訪問端口A，將位選碼送出，選中要顯示的位，向該地址寫入位選碼即可。 鍵盤電路原理為使用戶使用界面盡量簡單，本文采用四個按鍵，通過按鍵復用來實現(xiàn)手動上水、水位設置、溫度設置、電加熱多種功能。鍵盤與8255的連接如圖54所示。=0，=1，即A0=0，A1=1，=0，單片機發(fā)出讀信號，將8255A的PC口狀態(tài)，通過8255A的D0D9口送給單片機。這是基本原理，在具體實現(xiàn)時還要考慮鍵盤的延時去抖，去抖的原理是，當檢測到有鍵按下時，單片機先不動作，延時10毫秒以后，單片機再次檢測按鍵是否按下，如果還是按下，就說明此鍵確實是按下狀態(tài)，單片機執(zhí)行相應操作。SS3單獨功能鍵。當?shù)谝淮伟碨2鍵時，進入水位設置狀態(tài)，然后每按一次S1為設置水位加一，循環(huán)工作。 鍵盤掃描程序本程序采用掃描方式讀取鍵盤動作，實現(xiàn)程序如下：uchar kbscan(void){ uchar recode。0X0F)!=0X0F) //若有鍵按下 { delay(2)。0XF0)!=0X0F) //若有鍵按下 { recode=KPORT。// 返回鍵值 } } return(0)。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第六章 傳感器電路 第六章 傳感器電路 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。當水位在正常范圍內(nèi)時,水泵加水,綠燈亮,。本系統(tǒng)由水位探測傳感電路、電源電路、穩(wěn)壓電路、單片機系統(tǒng)、光報警顯示電路、繼電器控制水泵加水電路、以及水位模型組成。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 第七章 其他硬件電路設計 第七章 其他硬件電路設計上水、電加熱、報警電路屬于大功率驅動電路，需用開關控制外部電源的關斷。電源電路微單片機的主電路及部分驅動開關提供電源。 上水控制電路。三極管截止，幾乎沒有電流通過三極管的基極到射極、集電極到射極，即,所以此時流過繼電器的電流幾乎為0，繼電器打不開。 電加熱控制電路電加熱的繼電器采用雙開關繼電器，一個開關控制電加熱器的火線，另一個控制零線。三極管導通，繼電器有較大電流通過，開關閉合，電加熱器開始工作。 水位顯示電路。1． 完成了太陽能熱水器水位的測量和顯示電路與電源電路的設計2． 通過對水位、水溫的測量監(jiān)控，實現(xiàn)了自動上水、水溢報警、智能加熱等功能。4． 完成了時鐘電路設計，為系統(tǒng)提供了準確的時間顯示，顯示時、分。5． 用鍵盤實現(xiàn)了手動上水、電加熱、參數(shù)設置等功能。在做畢業(yè)設計的過程中，我查閱了圖書館的資料，也通過上網(wǎng)提高了自己查閱資料的能力。這次畢業(yè)設計中，最開始我不知所措，然而隨著我不斷的學習我也慢慢的適應了論文的設計。這些都將使我終生受益。鑒于我現(xiàn)在所具備知識水平有限，難免存在一些錯誤和漏洞，懇請老師指正不足。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 附錄