【正文】 ..............................................................................26 參考文獻 .........................................................................................................................27 致謝 ................................................................................................................................27 1 第 1 章 緒論 前言 地球上的不可再生能源總有一天會消耗殆盡，所以開發(fā)和有效利用太陽能這樣的環(huán)保且資源豐富的能源有著重要的意義。此設(shè)計相對來說比較系統(tǒng)解決了熱水器上在水時需人工等待和過量溢水的問題，達到了省時、省水的目的。 此外，文中給出了主控芯片模塊、 LCD 顯示板、水位監(jiān)測控制、電鍵控制、報警器和電磁閥控制等模塊的結(jié)構(gòu)及其工作原理、系統(tǒng)硬件原理圖、程序流程圖，并結(jié)合相應(yīng)的理論設(shè)計進行研究。 總評 VI 評閱教師評語 評閱教師簽名： 年 月 日 是否同意參加答辯 摘要 本設(shè)計以單片機 AT89S52 為核心，配合 RC 充放電式水位傳感器與一塊 12864 液晶顯示器，設(shè)計一種數(shù)字化且智能化的太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)。 2 課題工作量 難易程度適中，工作量飽滿 3 設(shè)計（論文）質(zhì)量 材料豐富、內(nèi)容充實，較好地體現(xiàn)本專業(yè)基本知識、基本技能的綜合應(yīng)用，觀點明確、結(jié)構(gòu)完整、格式符合《徐州工業(yè)職業(yè) 技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范》。 畢業(yè) 生簽名： 日 期 ： 指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實性審核的聲明 本人鄭重聲明： 已經(jīng)對學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進行嚴格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為 。對本文的研究 做 出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以 明確方式標明。 三、計劃進度： 日期 畢業(yè)設(shè)計各階段的任務(wù) 20xx 年 8 月 30 日 9 月 2 日 下達任務(wù)書，動員，學(xué)生準備 20xx 年 9 月 3 日 9 月 14 日 學(xué)生查閱資料，確定方案 20xx 年 9 月 17 日 9 月 28 日 學(xué)生設(shè)計 20xx 年 10 月 8 日 10 月 12 日 學(xué)生畢業(yè)論文編寫 20xx 年 10 月 14 日 10 月 22 日 整理畢業(yè)論文，準備答辯 四、畢業(yè)專題（設(shè)計）結(jié)束應(yīng)提交的材料： 畢業(yè)論文 實物 指導(dǎo)教師 尹 慧 教研室主任 尹 慧 20xx 年 9 月 日 20xx 年 9 月 日 III 論文 真實 性 承諾及指導(dǎo)教師 聲明 學(xué)生 論文 真實 性 承諾 本人鄭重聲明：所提交的 作品 是本人在 指導(dǎo)教師 的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果 ，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為 。 設(shè)計出電路原理 圖。 水位顯示功能 。 二、畢業(yè)專題（設(shè)計）主要內(nèi)容： 基本要求： 低水位報警功能 。 I 畢業(yè)設(shè)計（論文） 太陽能水位控制器的設(shè)計 Solar water level controller design II 一、課題名稱： 太陽能水位控制器的設(shè)計 水位控制器可安裝應(yīng)用在各種需要對水位進行控制的地方。太陽能水位控制器主要起到太陽能中水位顯示，無水和水滿報警的作用。 滿水位報警功能。 拓展要求： 可具有溫度顯示功能。 制作完成 PCB 電路板 圖。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人 愿 承擔本聲明的法律責(zé)任 和一切后果 。 指 導(dǎo) 教 師簽名： 日 期： IV 徐 州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)教師評閱表 學(xué) 號 100081005 學(xué)生姓名 陳小偉 論文成績 系 部 機電學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用電子 班 級 102 導(dǎo)師姓名 尹慧 職 稱 講師 題 目 太陽能水位控制器的設(shè)計 指導(dǎo)教師評語 （ 包含對論文的性質(zhì)、難度、份量、學(xué)生實際完成情況，論文撰寫格式、學(xué)生學(xué)術(shù)道德等方面的評價，是否同意答辯等 ） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 V 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )指導(dǎo)教師交叉評閱表 學(xué) 號 100081005 學(xué)生姓名 陳小偉 專業(yè) 應(yīng)用電子 班級 102 題目 太陽能水位控制器的設(shè)計 序號 評審項目 指標 優(yōu)秀 良好 合格 不合格 1 選題 選題符合人才培養(yǎng)目標要求，具有一定的理論意義和實用價值。 4 成果 具有一定的創(chuàng)新性、或具有一定的學(xué)術(shù)水平和獨到的見解、或具有一定的實用價值。雖然本論文課題是水位控制電路設(shè)計，但水位的檢測和溫度有著密不 可分的聯(lián)系，所以溫度的檢測模塊也是論文必不可少的一部分。開頭部分闡述的是研究太陽能熱水器的必要性和國內(nèi)外的研究動態(tài)，正文開始是設(shè)計要求，接著主要是方案的不足及可以加以改進的地方。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價 格低廉、抗干擾能力強等特點。太陽能熱水器就是太陽能開發(fā)和利用的一大產(chǎn)業(yè)，所以完善太陽能熱水器也成為最近的研究熱門課題?，F(xiàn)在人們對家用電器的要求越來越趨向數(shù)字化、自動化、智能化。但是大部分太陽能熱水器還是存在著使用不便和小毛病多等問題。 國內(nèi)外研究動態(tài) 我國在太陽能熱水器的發(fā)展迅猛，已經(jīng)一躍成為太陽熱水器第一生產(chǎn)大國，但現(xiàn)狀是我國很多企業(yè)生產(chǎn)的太陽熱水器仍然有著功能單一、數(shù)字化低、智能化低的不足。所以我認為太陽熱水器，有著廣闊的發(fā)展前景，一款好的監(jiān)測系統(tǒng)能讓整個太陽熱 水器提高不止一個檔次，讓企業(yè)樂開了花，也給百姓生活帶去了方便，是一種雙贏的研究。 在西方，尤其是美國、德國、以色列這些國家在太陽能熱水器方面的研發(fā)一直比較活躍。另一方面還設(shè)計專門開發(fā)了用于太陽能熱水器的先 進的應(yīng)用軟件，從而使太陽能熱水器技術(shù)水平領(lǐng)先我國不少。這部分用于采集水位水溫信號給單片機，是太陽能熱水器控制 器最關(guān)鍵的部位。這部分用于系統(tǒng)和人的信息交互。上水電磁閥、報警電路，是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部分。 圖 方案一具體流程框圖 方案二：采用 AT89S52 單片機為核心控制器的電路。水位檢測由本設(shè)計使用的 RC 充放電水位傳感器通過檢測來實現(xiàn)水位的改變。水溫檢測由單片機根據(jù)溫度傳感器（ DS18B20）的操作指令和時序讀取溫度，并送達顯示電路顯示當前水溫。具體流程框圖如圖 。樓上的 AT89S52 主要利用 DS18B20 進行水溫的測量，另一方面 RC 充放電水位傳感器獲取的信號經(jīng)過電壓 比較傳送給單片機 [1]，得出結(jié)果，由單片機給出命令來控制電磁閥的開與關(guān)，另一方面信號通過雙機通信傳給樓下的單片機來控制顯示電路和報 警 。 具體流程框圖如圖 2. 3。 方案二在思路上沒有任何問題，可在實際生活中比較不切實際，因為顯示器在樓頂，倘若用戶在一樓跑到五樓甚至更高，那肯定不方便，液晶成了擺設(shè)，再如液晶這樣的電子產(chǎn)品放在房頂風(fēng)吹雨淋長此以往如果沒妥善保護很容易壞掉。 其基本工作原理是當用戶在使用熱水器時，水箱中水位下降到一定刻度值時，單片機會發(fā)指令給報警電路，同時打開電磁閥水箱內(nèi)會水自動上水，水位達到的最高刻度 時單片機會控制電磁閥進行放水。在上水過程中，在樓下的 LCD 既可以顯示水箱的水位值又可顯示水箱內(nèi)水的當前溫度，不僅直觀方便，而且精確度高，實用性強。加設(shè)的缺水報警系統(tǒng)和液晶顯示部分，使整個系統(tǒng)更實用，更趨向數(shù)字化、智能化。 排阻式水位傳感器的工作原理大致是分別用 5 根銅針分別置于水箱內(nèi)的四種不同高度的位置。單片機對這些引腳進行判斷后 ，顯示相應(yīng)的水位值。用了這種方法可以省去了傳統(tǒng)的 A／ D 轉(zhuǎn)換器步驟，成本也降低。 房頂 AT89S52 房間 AT89S52 水 溫 檢 測 水 位 檢 測 電 壓 比 較 鍵 盤 輸 入 控制 電磁閥 顯 示 電 路 蜂 鳴 電 路 雙機通信 4 圖 2. 4 排阻式水位檢測系統(tǒng)示意圖 方案二： RC 充放電式水位傳感器測量電路其基本形狀如圖 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)?1— 5 觸點。 公共 水位 CD 4069 74LS244 AT89S52 水箱 5 表 輸出電阻值表 短接方式 無短接 2 3 4 5 輸出電阻值 極大值 25kΩ kΩ kΩ 方案選擇 以 RC 充放電式水位傳感器來測量水位有較大優(yōu)勢， RC 充放電式水位傳感器只要兩根線就可以，這里相對于排阻法就省下不少的導(dǎo)線，另一方面占用較少的 I/O 口，僅需兩個 I/O 口就能完成水位檢 測任務(wù)，極大地節(jié)約了單片機的 I/O 口資源。 單片機的選擇 AT89S52 選擇和其功能性能 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 的 8 位微控制器 [4]，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。AT89S52 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容 得益于它使用高密度非易失性存儲器制造技術(shù) 。此外， AT89S52 如果降至 8Hz 靜態(tài)邏輯操作，可支持兩種軟件可選擇節(jié)點模式：在掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 引腳功能介紹 AT89S52 單片機采用雙列直排的 40 條引腳的封裝形式。 如圖 是 AT89S52 單片機引腳圖。 ? GND：為接地。在單片機內(nèi)部是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在單片機內(nèi)部接至上述的振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。圖 為該單片機的復(fù)位電路圖。 當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將 使得 單片機復(fù)位 。 ? ALE/PROG： 30 腳， 地址鎖存使能輸出 /編程脈沖輸入端。當不訪問外部存儲器程序時 ， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 ? PSEN： 29 腳， 外部程序存儲器讀選通信號 ，低點平有效。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不 出現(xiàn)。當 EA 輸入高電平時（接 Vcc 端） ， CPU 執(zhí)行程序，在低 4KB（ 0000H～ 0FFFH）地址范圍內(nèi)，訪問片內(nèi)程序存儲器； 當 程序計數(shù)器 PC 的值超過 4KB 地址時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器的程序。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P2 和 P3 ? P0 口： P0 口是一個雙向 I/O 口 并且 擁有 8 位漏極開路的 ，同時可以驅(qū)動8 個 LS 型的 TTL 負載。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 ? P1 口： P1 口是一個具有上拉電阻的 8 位雙向 I/O