太阳能热水器控制电路设计 应用电子技术专业毕业设计 毕业论文.docx

太阳能热水器控制电路设计一、系统设计1.设计原理太阳能热水器自动控制电路采用at89s52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、数码显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等。数码管实时切换显示当前温度与当前液位，当液位过高时，蜂鸣器报警，并且电机反转模拟排水过程；当液位过低时，蜂鸣器报警，并且电机正转模拟进水过程。本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性。 三、硬件电路设计1.基本原理框图图一：原理框图（1）太阳能热水器控制装置主要组成由cpu、显示电路、按键电路、蜂鸣器电路、电机电路、液位检测电路、温度检测电路、电源电路组成，如图一。（2）太阳能热水器控制装置的工作原理接通电源后，显示当前水位，水位被分为16个点。并且显示当前温度。液位显示与温度的显示切换进行。当水位显示低于或等于1时，蜂鸣器报警，并且电机正转，表示进水；当水位显示高于或等于15时，蜂鸣器报警，并且电机反转，表示排水。液位检测利用cd40512.各部分电路原理（1）最小系统最小系统电路如图二所示。图二：最小系统（2）显示电路采用led数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等优点，其可靠性也优于lcd的显示。由6个数码管和6个74ls164组成，采用串行静态显示的方法。将数码管的8个输入端与74ls164的输出端q0q7相连。p1.0和74ls164的clk连接，作为时钟；p1.4接74ls164的a端，作为显示数据的输入端。显示电路如图三所示。图三：显示电路但是使用74ls164串显会出现消隐的问题。为了消除消隐，那么就必须在硬件上与软件上结合来消除消隐的问题。消隐电路如图四所示。软件上，在传数据时，先传一个高电平，直到数据传完再传送一个低电平即可。图四：消隐电路（3）按键电路键按下后，进行温度及液位检测的切换，也可不使用。按键电路如图五所示。图五：按键电路（4）蜂鸣器电路以q51的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与单片机i/o口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管及5.1k偏置电阻组成。当输入端为高电平时，q51导通，q52截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响；当输入端为低电平时，q51截止，q52导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。蜂鸣器电路如图六所示。图六：蜂鸣器电路（5）电机电路控制信号从in端输入并经前级缓冲后送入片内控制器，然后由控制部分处理并驱动晶体管，最后由out端输出方波信号以控制电机的运行。触发使能端口（ce）的作用是分别对两个通道的输出进行控制，当ce端为低电平时，无论有无输入控制信号，输出端out始终呈高阻抗状态。因此，要使fan8200控制器输出工作正常，器件的触发使能端必须为高电平。当ce为高电平时，in1为1时，电机正转；in1为0时电机反转。电机电路如图七所示。图七：电机电路（6）液位检测电路液位检测控制电路，由两片cd4051与cd4066构成，但是由于考虑到成本，并且所设计的电路i/o口使用并不是太多，所以，可以将cd4066省略，仅仅用两片cd4051即可实现功能。它是一种单片、coms、8通道开关。该芯片由dtl/ttl-coms电平转换器，带有禁止端的8选1译码器输入，分别加上控制的8个coms模拟开关tg组成。例如当检测到液位在端点4位置时，0、1、2、3、4点被没过，与公共端之间形成水电阻，由于水电阻阻值非常的笑，所以这几点的电平被拉低。此时就可以确定在abc点读到的数为“100”此时就可以通过单片机计算得出液位的高度。液位检测电路如图八所示。图八：液位检测电路（7）温度检测电路采用ds18b20数字温度传感器。它是dallas公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚to92小体积封装形式，温度测量范围为55125，可编程为9位12位a/d转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个ds18b20可以并联到3根或2根线上，cpu只需一根端口线就能与多个ds18b20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使ds18b20非常适用于远距离多点温度检测系统。根据设计要求，ds18b20硬件电路的链接非常简单，仅一根电源线，一根地线和一根数据线即可。温度检测电路如图九所示。图九：温度检测电路（8）电源电路由于电源电压为5v，所以电路中省去了稳压电源部分的电路，直接使用电源电压即可。在电源与地之间加滤波电容，稳定输入到芯片上的电源电压。电源电路如图十所示。图十：电源电路四、软件设计2.i/o口分配i/o口p3.0p3.1p3.3p3.5p1.1分配74ls164数据端74ls164时钟电机转向控制端蜂鸣器控制端4051-ai/o口p1.2p1.3p1.4p1.6p1.7分配4051-b4051-c4051-inhk1k23.软件流程图五、实现功能1.液位检测将水尺放进水中，通电之后，显示当前的水位。最低点水位为1，最高点水位为16。当水位低于点2时，显示h 02的同时蜂鸣器响，电机正转，模拟进水过程；直到水位高于点2后，蜂鸣器停止发声，电机不转。当高于水位点15时，显示h 15的同时蜂鸣器响，电机反转，模拟排水过程；直到水位低于点15后，蜂鸣器停止发生，电机不转。2.温度检测实时监测当前温度，与水位切换显示。例如显示为c 27.6。七、参考文献1 阎石 数字电子技术2 胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,19963 童诗白.模拟电子技术基础。高等教育出版社，2001附录一 程序;标志;32h水位标志;baozhibit 33h;显示标志;33h=0显水位，33h=1显温度;dingsbit 34h;34h=0定时,34h=1计数;alarmflagbit 24h;蜂鸣器报警标志;74164a bit p3.0;164数据端;clk bit p3.1;164时钟;ce bit p1.5;电机控制端为1;m1 bit p3.3;p3.3=1电机正转，反之反转。;spk bit p3.5;蜂鸣器控制;la bit p1.1;4051点a;lb bit p1.2;4051点b;lc bit p1.3;4051点c;4051inh bit p1.4;4051的inh端;k1 bit p1.6;按键1（水位检测状态）;k2 bit p1.7;按键2（温度检测状态） org 0000hljmpmainorg 0100hmain:mov sp,#60hclr p1.5;电机不转mm3:mov 50h,#20h;水位显示时长mm33:lcall swei;水位检测 djnz50h,mm33 lcall xianc;显c sjmp mm1 mm1:mov 50h,#10h;温度显示时长mm2 : lcall wdcj;温度检测djnz 50h,mm2lcall xianh;显hsjmp mainwdcj:lcall get_temp;采集温度值以16进制数，低位放r7,高位放r6chengfa: mov r3,#0ah;0ah乘以温度值r7r6，结果在r2r3r4r5中，r2最高字节 mov r2,#00h lcall muldchufa: mov r6,#00h;被除数在r2r3r4r5中，r2最高字节，除数在r6r7，r6高字节，结果在r2r3。 mov r7,#10h mov r2,#00h movr3,#00h lcalldivd mov 20h,r3;r3低字节 mov 21h,r2 acall yaso;压缩16进制数变成压缩10进制数 acall l11; 压缩-非压缩 acall daim; 代码-段码 acall xian; 显示 lcall xianc lcall xiaosh lcall del2 retget_temp:clr psw.4 clr psw.3;设置工作寄存器当前所在的区域 clr ea;使用ds1820一定要禁止任何中断产生 lcall int ;调用初始化子程序 mov a,#0cch lcall write ;送入跳过rom命令 mov a,#44h lcall write ;送入温度转换命令 lcall int ;温度转换完全，再次初始化ds1820 mov a,#0cch lcall write ;送入跳过rom命令 mov a,#0beh lcall write ;送入读温度暂存器命令 lcall read mov r7,a ;读出温度值低字节存入r7 lcall read mov r6,a ;读出温度值高字节存入r7 setb ea retint: clr ea ;初始化ds1820l0: clr p3.4 ;ds1820总线为低复位电平mov r2,#200l1: clr p3.4 djnz r2,l1 ;总线复位电平保持400ussetb p3.4 ;释放ds1820总线mov r2,#30hl4: djnz r2,l4 ;释放ds1820总线保持60us clr c;清存在信号 orl c,p3.4jc l0;存在吗？不存在则重新来。 mov r6,#80hl5: orl c,p3.4 jc l3 djnz r6,l5 sjmp l0l3: mov r2,#240l2: djnz r2,l2 retwrite:clr ea mov r3,#8wr1:setb p3.4 mov r4,#8 rrc a clr p3.4wr2:djnz r4,wr2 mov p3.4 ,c mov r4,#20wr3:djnz r4,wr3 djnz r3,wr1 setbp3.4 retread:clr ea mov r6,#8;连续读8个bitre1:clr p3.4 ;读前总线保持为低 mov r4,#4 nop setb p3.4 ;开始读，总线释放re2:djnz r4,re2;持续8us mov c,p3.4 ;从臘s1820总线读得一个bit rrc a; mov r5,#30re3:djnz r5,re3;持续60us djnz r6,re1;读下一个bit setb p3.4 ;重新释放ds1820总线 retyaso:mov r0, #20h;压缩16进制数变成压缩10进制数 mov r7, #02h mov r1, #28h lcall ly1 retly1:mov a, r0 mov r5, a mov a, r1 mov r6, a mov a, r7 inc a mov r3, a clr aly2: mov r1, a inc r1 djnz r3, ly2 mov a, r7 mov b, #08h mul ab mov r3, aly3:mov a, r5 mov r0, a mov a, r7 mov r2, a clr cly5:mov a, r0 rlc a mov r0, a inc r0 djnz r2, ly5 mov a, r6 mov r1, a mov a, r7 mov r2, a inc r2ly4:mov a, r1 addc a, r1 da a mov r1, a inc r1 djnz r2, ly4 djnz r3, ly3 retl11: mov r1,#10h;压缩10进制数变成非压缩十进制数 mov r2,#03h mov r0,#28hl12: mov a, r0 anl a, #0fh mov r1, a inc r1 mov a, r0 swap a anl a, #0fh mov r1, a inc r0 inc r1 djnz r2, l12 retdaim: mov r2, #05h;代码变段码码 mov r0, #10h mov r1, #20hl12f: mov a, r0 add a, #06h movc a, a+pc mov r1, a inc r0 inc r1 djnz r2, l12f retdb 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07hdb 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h db 00h,40h,73h,03h,18h,23h,1ch,3dh,76h,0fh,1eh,38hxian: clr p3.2 mov r0, #20h;显示 mov r2,#05hlp1: mov r1,#08h mov a,r0lp2: rlc a mov p3.0,c clr p3.1 setb p3.1 djnz r1,lp2 inc r0 djnz r2,lp1setb p3.2 retdel:mov r5,#14hy3: mov r6, #0ffhy2: mov r7, #0ffhy1: djnz r7, y1djnz r6, y2djnz r5,y3 retxiaosh: mov a, 21h;小数点程序 orl a, #80h mov 21h, alcallxian retlbb: mov a, #10h;清显示 mov r0, #10h mov r2, #05hlb1: mov r0, a inc r0 djnz r2, lb1 ret being: mov 10h,#10h mov 11h,#10h mov 12h,#10h mov 13h,#10h mov 14h,#18h acall daim; 代码-段码 acall xian; 显示 retxianc: ;mov 10h,#10h ; mov 11h,#10h ;mov 12h,#10h mov 13h,#10h mov 14h,#0ch acall daim; 代码-段码 acall xian; 显示 retmuld:mov a,r3 ;双字节乘法子程 mov b,r7 mul ab mov r4,b mov r5,a mov a,r3 mov b,r6 mul ab add a,r4 mov r4,a clr a addc a,b mov r3,a mov a,r2 mov b,r7 mul ab add a,r4 mov r4,a mov a,r3 addc a,b mov r3,a clr a rlc a xch a,r2 mov b,r6 mul ab add a,r3 mov r3,a mov a,r2 addc a,b mov r2,a retdivd:clr c;双字节除法子程 mov a,r3 subb a,r7 mov a,r2 subb a,r6 jc dvd1 setb ov retdvd1: mov b,#10hdvd2:clr c mov a,r5 rlc a mov r5,a mov a,r4 rlc a mov r4,a mov a,r3 rlc a mov r3,a xch a,r2 rlc a xch a,r2 mov f0,c clr c subb a,r7 mov r1,a mov a,r2 subb a,r6 anl c,/f0 jc dvd3 mov r2,a mov a,r1 mov r3,a inc r5dvd3:djnz b,dvd2 mov a,r4 mov r2,a mov a,r5 mov r3,a clr ov retswei: mov 32h,#10h;把16送32