单片机课程设计--太阳能热水器控制器设计

单片机课程设计报告 单片机原理及系统课程设计专 业：电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 7 指导教师： 评语：平时（40）修改（30）报告（30）总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 1日1引言 太阳能热水器控制器设计2 方案设计及原理2.1 设计方案 如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。图 2-1 系统组成示意图2.2 系统组成及工作原理本系统由温度传感器及调理电路、水位传感器及调理电路、AD转换电路、液晶显示电路、FPGA控制模块、按键输入和继电器执行部件组成，其中FPGA控制模块是本系统的核心。系统结构如图2-1所示。(1) 液位传感器采用ATSl73型霍尔元件121，若干霍尔元件固定在一个垂直导槽上，霍尔元件的输出经电阻网络转成不同电压，经ADC送入智能控制模块中。(2) FPGA控制部分根据检测到的水位信号、温度信号以及用户的设定或操作，通过必要的逻辑运算，以确定当前应该进行的操作，并通过输出口送至执行部件，进而控制进水阀、加热泵的状态，以实现所要求的控制功能。2.3 单元模块设计2.3.1 单片机概述 图3.1中，晶体振荡器的频率选6MHZ，复位电路采用上电复位，电路参数如图中所示，以满足系统复位时两个机器周期的高电平的要求。由于CPU的内部已含有程序存储器，所以EA引脚接高电平。 图2.3.1时钟电路与复位电路 该水位自动显示控制器采用AT89C51单片机，机内有一高增益反相放大器，构成自激振荡电路，振荡频率取6MHz,外接6MHz晶振，两个电容C1、C2取20pF，以便于起振荡的作用。右图中XTAL1为内部时钟工作电路的输入，XTAL2为来自反向振荡器的输出。2.3.2温度检测模块 本设计温度传感器选用AD590。AD590属于半导体集成电路温度传感器，测温范围-55- +150，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性关系，1uA/K，误差有几种等级:1、0.5、0.3，本设计中选取0.5品种。OP07为高精度运算放大器，AD590电流流经R1、RP1转换为电压信号，R2、RP2为运算负反馈电阻，成反相比例放大器，将温度信号转换成0-5V的电压信号，ADC0832再将其转换为数字信号，输入CPU。图3.2温度检测和A/D转换电路图。 图2.3.2温度检测电路 3 硬、软件设计3.1 硬件设计 AT89C51是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机，4k Bytes Flash只读程序存储器(ROM),512 Bytes 内部数据存储器(RAM)，片内的Flash存储器，AT89S51片内总共有256字节的用户数据区，8位中央处理器和Flash存储单元。 单片机的定时器To做16位计数器,四位数码管采用动态扫描方式显示,长度计量仪采用0.5英寸共阳极连接的LED数码管,LED数码管由发光二极管作为显 示字段的数码型显示器件。3.2 软件设计主程序流程图如图4.1开中断调水位控制子程序开始初始化调温度控制子程序调键盘控制子程序判定水位?显示温度温度设定启动辅助加热延时关闭加热Y图4.1主程序流程图4 总结 本控制装置充分应用AT89C51单片机的软硬件资源，该系统具有智能化、结构紧凑、性能稳定等优点，这次基于单片机的太阳能温控进水及水温水位显示控制装置，已经广泛应用于当今社会，以其无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中，本设计仅是太阳能热水器控制器的极小部分展示。5 参考文献1 刘刚、秦永左. 单片机原理及应用. 北京：北京大学出版社,2006.2 胡汉才.单片机原理及其接口技术. 北京：清华大学出版社,2004.3 蔡美琴、张为民.MCS-51 系列单片机系统及其应用(第二版） 高等教育出版社，2004.附录1：程序仿真图附录2：程序2.1 主程序ORG 0000H LJMP MAINORG 000BHLJMP CT0 ;转定时器0中断服务程序ORG 0030H ;主程序MAIN: MOV 30H,#00H ;0.1秒单元MOV 20H,#B ;置相应标志位MOV P2,#0FFH ;P2口不显示，电磁阀不通电，不加热MOV SP,#5FH ;设置堆栈深度SETB EA ;开中断SETB ET0 ;允许T0中断MOV TMOD,#B ;T0方式1定时，T1工作于方式1计数MOV TH0,#3CH ;定时常数MOV TL0,#0B7HMOV TH1,#00H ;清计数单元MOV TL1,#00HSETB TR0 ;启动定时定时器0SETB TR1 ;启动T1MOV 28H,#60 ;设置初始温度为60度MOV 40H,#0FFH ;转显示状态为全灭MOV 36H,#0 ;清温度存放单元MOV 37H,#0MOV 2FH,#1 ;目标水位为1LOOP:LCALL WATER ;水位检测LCALL DISP ;显示程序LCALL KEY ;键盘处理程序SJMP LOOP2.2 中断子程序CT0: MOV TH0,#3CH ;重置时间初值MOV TL0,#0B0HPUSH AC ;保护现场PUSH PSWSETB RS0 ;选工作寄存器1组MOV R1,#30H ;指向0.1秒单元INC R1CJNE R1,#10,RET_TIMEMOV R1,#00HCPL 00HLCALL TEST_TEMP ;调温度处理程序RET_TIME:POP PSW ;恢复现场POP ACCRETI ;中断返回2.3温度检测程序TEST_TEMP: ;温度处理程序，将温度存放在27H单元，设置的温度存放于28H单元 JB 01H,RE_AD ;若为设置状态,则不进处理MOV SCON,#00H ;置串口方式0，禁止接收CLR ES ;串口禁中CLR P3.6 ;片选0832MOV A,#06H ;置CH0通道配置ADC0: MOV SBUF,A ;启动A/DADC1: JNB TI,ADC1 ;串行发送启动及通道配置信号CLR TI ;清发送中断标志SETB REN ;允许（启动）串行接收ADC2: JNB RI,ADC2 ;接收第一字节CLR RI ;清接收中断标志，同时启动接收第二字节MOV A,SBUF ;读第一字节数据MOV B,A ;暂存ADC3: JNB RI,ADC3 ;接收第二字节CLR RI ;清接收中断标志MOV A,SBUF ;读第二