太阳能水位水温即时监控系统设计

1、毕业设计说明书太阳能水位、水温即时监控系统学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2010年6月太阳能水位、水温即时监控系统摘 要：在太阳能的热利用中，用于产生热水的太阳能热水器应用广泛，它充分利用了自然能源太阳能，节省了大量能源，这对于资源紧张的今天，具有重要意义。在研究了国内外相关领域的发展趋势和现状后发现，我国太阳能热水器的智能控制程度相对较低。本文综述了太阳能热水器智能控制技术的发展趋势，对通过单片机AT89C51和无线收发模块GSM对太阳能热水器水位、水温的即时控制和远程监控的工作原理及控制方法进行了深入的研究和讨论,给出了太阳能热水器水位、水温即时监控系统的原理框图和设

2、计过程。在本设计中由数据采集系统利用水温传感器和水位传感器分别采集水温、水位连续变化的模拟量信号，通过模数转换器把模拟信号转换成数字信号，送到CPU89C51中进行处理，从而实现水位、水温的显示。然后将采集到的水位、水温的数据通过关键词：太阳能热水器，AT89C51，GSM无线传输，AT指令 Keywords: solar water heater, AT89C51, GSM wireless, AT commands目录1 绪论.11.1太阳能热水器的发展现状.11.2 需求分析.21.3 GSM/SMS技术的发展.31.4 本设计的目的和意义.41.5 本设计的主要研究工作.51.6 本章

3、小结.52 系统方案设计.62.1 方案功能设计.62.2 方案总体设计.62.3 方案设计原理.72.3.1 单片机的选择.72.3.2 无线通信模块的选择.10 手机短信协议.112.3.4 GSM模块中与SMS有关的 AT指令.132.4 本章小结.143 系统硬件电路设计.153.1 水温测量电路设计.153.1.1 LM35温度传感器.153.1.2 A/D转换芯片ADC0832.163.1.3 水温检测电路.173.2水位测量电路设计.183.2.1 LM型液位传感器.183.2.2 水位测量电路原理图.183.3 报警电路设计.193.4 水阀控制电路设计.193.4.1 继电器

4、.193.4.2 水阀控制电路.193.5 TC35模块接口电路.193.6 AT89C51CPU的外围电路.203.6.1 晶振电路.203.6.2 复位电路.203.6.3 AT89C51的外电路接口.213.7 系统总体设计图.223.8 本章小结.244 系用软件设计方案.254.1 GSM技术的应用.254.2 上位机模块和下位机模块半双工通信协议的实现.254.2.1 应答和重发.25.254.3 TC35的连机方法.264.4 软件设计思路.274.4.1 主函数的设计思路.274.4.2 GSM返回参数的处理SHELL函数.284.4.3 短信数据的处理ExecData函数.2

5、84.4.4 PDU编码.284.5 程序设计.294.5.1系统控制程序.294.5.2 ADC0832数据读取的程序流程图 .294.6 本章小结.315 总结.32参考文献.33附录A.35附录B.41附录C.66附录D.79致谢.861 绪论1.1太阳能热水器的发展现状众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破

6、，产品造价偏高，因而尚未被人们大规模的使用。在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。我国从“六五”计划期间开始推广太阳能热水器，到目前全国已有250万平方米采光积的太阳能热水器，厂家又几家发展到全国约有3500家左右，是目前世界上推广最大的国家之一，而且形成了规模，形成了中国特色的太阳能企业，有中国太阳能协会为中心的学术中心，以中国农村能源企业协会太阳能热利用专业委员会为中心，制定了产品标准、测试条件、产品合格证颁发一系列措施。世界各国的太阳能热水器生产发展也很快。例如：澳大利亚政府规定，在北部地

7、区新建房屋一定要设置太阳能热水器，西澳大利亚已有25%的新住宅安装了太阳能热水器。日本现在每年安装太阳能热水器近50万台，现在有20%的家庭安装了太阳能热水器，计划今后普及率达到25%，按照日本的“阳光计划”还将为公寓，办公楼安装6500套太阳能热水系统，为工厂安装1900套工业用太阳能热水系统。以色列的法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器，目前普及率已超过60%。英、法、德、意、希腊五国到2000年底推广热水器600万平方米，比1990年增长2倍多。有专家预计到2015年，仅全国住宅用太阳热水器将达到2.32亿平方米的拥有量，普及率将达到20-30%，太阳能热水器行业前景和“钱”景都被双

8、重看好。据中国五金制品协会统计，目前中国城市家庭中，57.4%拥有燃气热水器，31.3%拥有电热水器，拥有太阳能热水器的只有7.6%，但在城市家庭的购买预期调查中，三者的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%，太阳能热水器的比例将大幅度增长，开始成为燃气、电热产品的重要竞争对手。同时，太阳热水器以其环保、经济和能源可再生性越来越受到城区和边远地区的青睐，太阳能将迎来高速发展的黄金时期。仲继寿认为，相对于城市来说，农村太阳能市场基本是从零开始，目前存在90%以上的市场空白，太阳能在农村潜在空间巨大。1.2 需求分析在世界范围内，太阳能热水器技术已很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断

9、地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。国际上，太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展，目前其产品的发展方向仍注重提高集热器的效率，如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层，以减少热量损失；聚脂薄膜的透明蜂窝已在德国和以色列批量生产。但是现今国内外市场上的太阳能热水器许多都没有即时监控系统，用户每天早上起来都需要先给太阳能热水器上水，一旦忘记，机器可能空晒干烧。还有一部分太阳能热水器所配置的监控仪表，实际上只是一个水位水温仪，只能提醒用户，而且发挥作用范围有限，警报作用很容易被忽视，用处也不大。目前生产的太阳能热水器虽部分也配备了水位、水温测控装置，但普遍存在下列问题：

10、（1）采用直流水介质电接点型水位传感器，因电解效应，电极极易腐蚀导致接触不良，可靠性低，电极寿命短。（2）大多数厂家水位分级仅有34级，分辨力为80100mm，不能满足用户需要，且成本较高。（3）大多数厂家生产的热水器智能化程度不高，用户界面不友善，即使具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能我国目前较为先进的太阳能热水器的基本功能如下：（1）显示水位、水温及工作状态，水温水位任意设定。（2）自动上水，防空晒干烧，安全自检，水满及缺水自动报警。（3）自动控制电辅助加热， 太阳的光能不能满足水温要求时，自动启动电辅助加热。（4）户外管道自动防冻功能，当管道内水温低于4

11、度时，启动电热带，防止管道结冻，实现冬季管道无需排空。（5）异常自动报警，漏电保护等功能。1.3 GSM/SMS技术的发展近年来，GSM/SMS技术的发展也是有目共睹的，几乎每一位国人每一天都要应用这些技术，人们最为熟悉的科技成果便是手机，虽然最早的蜂窝式移动电话诞生在西方，并且几乎是在10多年之后技术才扩散到中国大陆，但是手机在中国的普及速度远远超过了大部分人预计，几乎用5-10年的时间走完了西方30年走过的路，完全可以说和西方发达国家同步。资料显示：2005年（11月-12月)日本家庭的手机普及率为95%，韩国家庭的手机普及率为94%，在不包含农村地区用户的情况下，中国城市家庭的手机普及率

12、为93%，排名第三，与此相对应的是，法国、德国、英国以及美国家庭的手机普及率在75%-85%之间，可见，我国是GSM/SMS技术的应用大国，另一方面，我国研究者也将此项技术进行了大面积的推广，不仅仅局限于手机上的使用，例如：我国燕山大学臧怀泉教授在05年就提出了利用GSM技术来设计测控系统，并初步实现了远程测控。合肥工业大学优秀硕士毕业生周彬在06年设计了基于GSM技术的路灯远程控制系统。GSM/SMS技术在我国被广泛的应用到了不同学科领域中，并取得了一定的成就。GSM/SMS技术作为手机发展史上的一个新的突破技术，最早是由爱立信公司研究并推行的，1981年，爱立信推出第一个现代移动电话系统N

13、ordic Mobile Telephony(北欧移动通信，NMT)，作为整个欧洲移动系统的GSM标准于1991年发布，后来演进成为一个真正的全球标准。2001年，3G作为GSM的演进技术正式推出，提供速率高达4pS的移动宽带业务。爱立信公司总裁思文凯说：“手机的发明改变了人类交流的方式，可以说没有一项现代发明对今天人类的生活具有如此深刻的影响。1979年，日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网。同年，AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后，最终在1983年12月在美国投入商用。至此国外的手机技术，GSM/SMS技术得到了全球性的发展。而目前国外对于GMS/SMS技术的应用已经是十分

14、普遍，国外把应用了这种技术的产品，称为无线技术产品，开拓了无线技术的市场，也已有很多把SMS技术应用于家庭的安全防卫的实例，根据GMS网络来对与家庭受到侵害时的安全报警，主要是把整个家庭先布置于整个网络之中进行监测，然后实现报警，并且已经能够实现无人时的远程安全报警。这种SMS技术不仅仅被用来保护家庭，国外的很多研究者也倾向于农业，重工业方面的即时监控。由此可见，我国的大部分技术都是引进于国外的先进技术，某种程度上说必定落后于人，但是廉价的国内科技产品也有着实用的特色。综合考虑国内外科技产品的现状，本系统将采用无线模块与GSM/SMS技术，实现对太阳能热水器水位、水温即时监控系统的设计。1.4

15、 本设计的目的和意义在研究了国内外相关领域的发展趋势和现状后发现，我国太阳能热水器的智能控制程度相对较低。目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能、及时报警的功能。随着人们生活节奏日益加快、安全意识不断提高，人们要求太阳能热水器更加智能化、人性化，不但希望太阳能热水器的监控系统更加安全，更加希望能够实现四季的正常使用，阳光充足时不消耗常规能源，阳光不足时及时启动电加热，按照用户的不同设定，可实现自动上水，随时随地监控太阳能热水器等。这就需要一种监控即时性更高、警报功能更灵活、使用过程更便利的太阳能热水器

16、监控系统。本设计中基于无线收发模块和GSM模块的太阳能热水器监控系统不但克服了传统太阳能热水器存在的监控模式死板、信息反馈不及时、实时性不高等弊端，而且可以实时采集的水位、水温数据，实现即时提醒、报警的功能。1.5 本设计的主要研究工作本文所介绍的基于无线收发模块和GSM模块的太阳能水位、水温即时监控系统是在充分学习GSM数字移动通信系统的基础上进行的。该系统在实际的研制过程中的工作主要包括如下内容:1.硬件设计（1） 利用LM35传感器采集水温的电路（2） 利用LM液压传感器传感器采集水温的电路 （3） 控制水阀的电路 （4） 报警提示电路（5） GSM模块硬件电路（6） TC35与单片机的

17、硬件接口电路2软件设计（1）初始化:主要是设定GSM通信模块的各种参数与工作模式（2）数据采集: 热水系统采用AT89S52单片机芯片作为微型控制器，通过热敏电阻传感器，将温度采样信号传送给单片机进行处理，由软件计算出相应的温度参数，并进行温度显示；水箱水位的测量则通过水位传感器采样水位信号送单片机进行数据处理，同时进行水位显示。（3）数据处理: 将水位、水温数据转化成短信息发送出去;根据水位 水温数据来判断是否需要控制自动水阀加水 是否需要报警。1.6 本章小结本章通过调研了解太阳能热水系统国内、国外应用现状，以及国内外在太阳能热水系统在控制技术方面的应用情况。通过分析研究得出：太阳能热水系

18、统的发展前景广阔，它的应用潜力都是无法估量的，但制约其应用推广的主要原因是太阳能热水系统的开发，也即产品的技术应用程度，这也是本文的主要议题所在-应用单片机技术及无线收发模块和GSM模块实现太阳能水位、水温的即时智能控制。2 系统方案设计2.1 方案功能设计2.2 方案总体设计系统的总体设计方案是通过水温传感器和水位传感器分别采集水温、水位连续变化的模拟量信号，通过模数转换器把模拟信号转换成数字信号，送到CPU89C51中进行处理，将此信号输入A/D转换器进行信号处理，再通过D/A转换器进行数字信号输出，最后将处理后的信号送到无线传输模块的输出/输入口，启动控制程序，驱动报警与自动上水系统，并

19、以短信的形式进行编辑、翻译，再发送到先前设定的用户SIM卡上。由于SMS数据需要包含程序设置的字符串数据，因此在编写相应程序时，系统便可以将用户指定的信息以字符串的形式写入应用程序。收到信息的用户可以在第一时间选择报警，或采取适当措施，远程控制太阳能热水器。系统方框图如图2-1所示。图 2-1 系统方框图2.3 方案设计原理 本方案的设计原理是利用AT89C51CPU为核心实现水位、水温的即时采集、转换，利用T35实现水位、水温信息的远程传输，从而实现用户通过短信的形式实现对太阳能热水器水位、水温的即时监控。 单片机的选择 由于本系统运算量不是很大，没有的中间数据需要处理、保存，因此不再外数据

20、存储器，使用本控制器采用性价比高、使用方便、市场货源充足的89C51CPU完全能够满足要求。1.AT89C51单片机的主要特性：2. AT89C51单片机的引脚说明：图 2-3 P3口的特殊功能 无线通信模块的选择 手机短信协议手机所支持的短信息协议即多媒体协议，目前主要有SMS、EMS和MMS三种。 1.SMS的介绍SMS（Short Messaging Service）即：短信服务。是最早的短消息业务，也是现在普及率最高的一种短消息业务，通过它移动电话之间可以互相收发短信，内容以文本、数字或二进制非文本数据为主，目前，这种短消息的长度被限定在140字节之内。GSM中唯一不要求建立端-端业务

21、路径的业务就是短消息，即使移动台已处于完全电路通信情况下仍可进行短消息传输。短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息传输与移动终接短报文传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立，消息的传输总是由处于GSM外部的短消息服务中心（SMSC）进行中继，消息有目的地或起源地，但只与用户和SMSC有关，而与其他GSM基础设施无关。GSM标准中定义的点-点短消息服务使得短消息能在移动台和短消息服务中心之间传递。这些服务中心是通过称为SMS- GMSC的特定MSC同GSM网络联系的。涉及SMS管理的协议如图一所示。图

22、 2-3 SMS管理协议SME：Short Messaging Entity，短消息实体。它可以接收或改善短消息，位于固话系统、移动基站或其他服务中心内；SMSC：Short Message Service Center，短消息服务中心，负责在基站和SME间中继、储存或转发短消息；移动台（ME）到SMSC的协议能传输来自移动台或朝向移动台的短消息，协议名为SMTP（Short Message Transmission Protocol）；SMCGWMS或SMCGMSC：SMS-Gateway MSC，SMS网关。接收由SMSC发送的短消息，向HLR查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的

23、交换中心；HLR：Home Location Register，归属位置寄存器。用于永久储存管理用户和服务记录的数据库，由SMSC产生。SMS网关与HLR之间的协议使前者可以要求HLR搜索可找到的用户地址。它与MSC与HLR之间的协议一起，能在移动台因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。MSC：Mobile Switching Center，移动交换中心。负责系统切换管理并控制来自或发向其他电话或数据系统的拔叫。VLR：Visitor Location Register:，访问位置寄存器。含有用户临时信息的数据库。交换中心服务访问用户时需要这些信息。目前短消息的应用越来越广泛，短消息

24、的发送方式也不仅仅局限于手机之间互发短消息。为了实现SMS业务在企业中的应用，出现了很多新的短消息发送方式。第一种方式称为有线短消息发送方式。其工作方式是企业通过自己的服务器直接接入移动运营商的网络来发送短消息。由于运营商对于直接接入的设备有一定的要求，并限制了最低业务量，而且如果企业用户涉及多个运营商网络(如中国移动GSM、中国联通GSM、中国电信CDMA)，还需要分别接入，并且服务器的价格通常也较贵，因此该种方法仅适用于大型企业，对于一般的中小企业和个人并不适用。第二种方式:移动或联通授权的中间运营商和一些网络站点。他们为企业或个人提供短消息发送业务。企业或个人要发送短消息，只需通过互联网

25、或专线接入到中间运营商或望着的短消息中心，并且需要与中间运营商或网站达成某种协议就可以通过他们来收发短消息。虽然这种方式不需要考虑运营商网络的问题，但也需要网络外联、维护协议等，并且对网站的依赖性太强，对互联网络的依赖也无法避免。第三种方法:在电脑上通过手机发送中文短消息，这是目前比较适合于小项目开发的一种方法，所需要硬件包括一款手机或GSM模块，提供 GSMMODEM功能，以及相应的数据线或者红外线适配器。采用这种方法编码简单，只需对AT指令和串口编程比较熟悉就可以实现，而且对硬件需求不高。这种方法灵活，易于实现。但是速度相对较慢、适用于小型的企事业单位和个人应用。2.EMS的介绍EMS（E

26、nhanced Message Service）中文意为增强型短消息服务。它比起SMS来，其优势是除了可以像SMS那样发送文本短消息之外，还可以发送简单的图像、声音和动画等信息。而它更大的优势是EMS仍然可以运行在原有SMS运行的GSM网络上，并且在发送途径和操作方法上也没有差别。3.MMS的介绍MMS是Multimedia Messaging Service的缩写，中文译为多媒体信息服务，也称“彩信”，是按照3GPP的标准也是WAP论坛的标准有关多媒体信息的标准开发的最新业务，它最大的特色就是支持多媒体功能，可以在GPRS、CDMA 1X、3G、EDGE的支持下，以WAP无线应用协议为载体传

27、送视频短片、图片、声音和文字，传送方式除了在手机间传送外，还可以是手机与电脑之间的传送。2.3.4 GSM模块中与SMS有关的 AT指令GSM引擎模块提供的命令符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的AT Command接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口；GSM07.05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示信息，数据终端设备可以向GSM模块发送各种命令。与SMS有关的GSM AT指令如表2-1所示。GSM AT指令集，是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和HP等厂家共同为GSM系统研制的，其中包含了对SMS（Sh

28、ort Message Service）的控制。表2-1  与SMS相关的若干GSM AT指令AT指令功                     能AT+CMGCSend an SMS commend(发出一条短信息命令)AT+CMGDDelete SMS message (删除SIM卡内存的信息)AT+CMGFSelect SMS message format(选择短消息信息格式：0-

29、PDU；1-文本)AT+CMGLList SMS message from preferred store(列出SIM卡中的短消息格式PDU/TEXT：0“REC UNREAD”为未读，1“REC READ”为已读，2“STOU NSENT”为待发，3“STOSENT”为已发，4“ALL”为全部AT+CMGRRead SMS message (读短消息)AT+CMGSSend SMS message (发短消息)AT+CMGWWrite SMS message to memory (向SIM内存中写入待发的短消息)AT+CNMINew SMS message storage(显示新收到的短消息

30、)AT+CPMSPreferred SMS message storage (选择短消息内存)AT+CSCASMS service center address(短消息中心地址)AT+CSCBSelect cell broadcast message messages (选择蜂窝广播信息)AT+CSMPSet SMS text mode parameters(设置短消息文本模式参数)3 系统硬件设计方案根据设计要求太阳能热水器水位、水温即时监控系统的硬件电路主要有两部分组成：1.以AT89C51CPU为核心的主控电路；2.以T35为核心的无线传输模块的电路3.1 水温测量电路设计 LM35温度

31、传感器太阳能热水器控制系统主要是实现水箱及集热器的水位、水温的控制，系统响应是根据集热器、水箱、出水、回水的温度与水箱、集热器的水位实现的。系统中水位、水温传感器骑着至关重要的作用，它相当于人的眼睛、耳朵等感官，只有获得正确的信息才能实现对水位、水温准确的控制，同时温度传感器工作稳定性是整个热水器智能控制的保障。LM35是NS公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例。因而，从使用角度来说，LM无需外部校准或微调，可以提供±1/4的常用水温室温精度。LM温度传感器的电路原理如图3-1·工作电压：直流

32、430V·工作电流：小于133uA·输出电压：+6V-1.0V·输出阻抗：1mA负载时0.1·精度：0.5C·漏泄电流：小于60uA图3-1 LM温度传感器电路原理图 ·比例因数：线性+10.0mV/C·较准方式：直接用摄氏温度校准·封装：密封TO-46晶体管封装或塑料TO-92·使用温度范围-55+150C额定范围3.1.2 A/D转换芯片ADC0832ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其

33、目前已经有很高的普及率。 图3-2 ADC0832管脚图 ADC0832 具有以下特点： ·8 位分辨率； ·双通道 A/D转换； ·输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容； ·5V 电源供电时输入电压在 05V 之间； ·工作频率 250KHZ，转换时间为 32S； ·一般功耗仅为 15mW； ·8P、14P-DIP、PICC 多种封装； ·商用芯片温宽为0C to +70C，工业芯片温宽为- 40C to +85C；ADC0832 为8位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟

34、量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 05V 之间。芯片转换时间仅为 32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832未工作时其 CS 输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK

35、和 DO/DI 的电平可任意。当要进行 A/D转换时，须先将 CS 使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲，DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的数据信号。在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平，表示启始信号。在第 2、3个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能。3.1.3 水温检测电路原理图3-3 水温检测电路水温检测电路如图3-3，由温度传感器LM35采集到的太阳能热水器水温信号，水温信号转换称电压后经过放大电路放大后，输入A/D转换芯片ADC0832，AT89C51

36、CPU通过A/D转换芯片ADC0832获取水温信息，通过软件实现温度参数计算，获得当前温度。放大电路功能仿真如图3-4。图3-4 放大电路功能仿真 3.2水位测量电路设计3.2.1 采用LM型液位传感器LM系列液压传感器采用316L不锈钢膜片及PVC塑料螺纹头相结合，可测量水、其它液体及气体液位。LM系列液压传感器采用拥有专利技术的低成本不锈钢传感器安装在PVC塑料过程接头内。该设计可使传感器具有多种外形，方便用户应用于需要高性能、小尺寸的压力和真空系统。传感器标准输出为0.54.5V，供电为5V。LM型液压传感器电气连接如图3-5。图3-5 LM型液压传感器电气连接图3.2.2水位测量电路原

37、理图图3-6 水位检测电路 J1连接LM型液位传感器，由液压传感器采集到太阳能热水器的水位信号，水位信号转换称电压后经过放大电路放大后，输入A/D转换芯片ADC0832的CH1接口，AT89C51CPU通过A/D转换芯片ADC0832获取水位信息，经过数据处理获得当前水位信息。水位检测电路如图3-6。3.3 报警电路设计报警电路原理图如图3-7。 图3-7 报警电路LS1为报警扬声器，D1为报警指示灯，接口 ALARM和LED分别与AT89C51的P0.1和P0.2相连，当AT89C51接收到的水位、水温超过设定的阈值时，发出指令，扬声器发出报警声，同时发光二极管闪烁，起到警报的功能。3.4

38、水阀控制电路设计3.4.1 继电器3.4.2 水阀控制电路RL1是继电器，Q1是电流放大电路，M KEY接AT89C51CPUde P0.0接口。当AT89C51接收到的水位信息后，判断是否低于设定的阈值，若是水位低于设定阀值则开启水阀加水。水阀控制电路如图3-8。 图3-8 水阀控制电路3.5 TC35模块接口电路TC35模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合。TC35共有40个引脚，通过ZIF连接器分别与电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语言通信电路、SIM卡电路、指示灯电路等连接。TC35-GSM模块接口电路如图3-9。TC35芯片的18、19管脚分别与单片机AT89C51的P3

39、.0、P3.1串口相连接，单片机AT89C51通过串口使用AT指令控制TC35模块进行通信。429为SIM卡接口，J3连接SIM卡卡座，15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。TC35模块输入输出的TTL正电平逻辑不是+5V，而是+2.9V，因此必要时加端口保护。图 3-9 TC35-GSM模块接口电路3.6 AT89C51CPU的外围电路3.6.1 晶振电路每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指

40、令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 复位电路单片机复位电路有一个持续时间，加上电容可以利用其两端电压不能突变的特性，使复位电平维持一定时间，使单片机复位。另外这个电容还可以去除一些杂波的干扰，防止单片机被错误复位。当单片机的复位引脚出现两个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位引脚的电容可以稍大一些，复位时间随之长一点；但如果电容太小，高电平持续时间太短，则单片机无法正常复位，就不能工作电容通常取 10UF 或 22UF ，铝电解电容即可 AT89C51的外电路接口XTAL1、XTAL2接晶振电路，为系统提供基本的时钟信号；RST接复位电路，为系统提供工作电压；P0.0接水阀控制电路，根据水位信息控制系统上水，防止水位过低；P0.1接报警扬声器，P0.2接报警闪烁灯LED，实现视觉、听觉的双方面报警；P1.5、P1.6、P1.7、依次与A/D转换芯片ADC0832的C