logo资料库

太阳能热水器控制系统设计.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.43M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共47页
第2页 / 共47页
第3页 / 共47页
第4页 / 共47页
第5页 / 共47页
第6页 / 共47页
第7页 / 共47页
第8页 / 共47页
资料共47页，剩余部分请下载后查看
    1 引言
    2 系统设计要求和方案论证
    2.1 系统的设计要求
    2.2 系统设计方案与比较
    3 系统硬件电路设计
    3.1 主控芯片AT89S52单片机[2]
    3.2 温度检测模块
    3.3 LCD液晶显示模块[9]
    3.4 水位检测模块
    3.4.1 ADC0809芯片
    3.4.2水位接口电路
    3.5 键盘控制模块
    3.6 报警模块
    3.7 电磁阀控制模块
    3.8 整体电路图
    4 系统软件设计
    5系统硬件调试
    5.1 自动与手动上水测试
    5.2 水温和水位显示测试
    6结束语
    [参考文献]
    附录
    教学单位 孝感学院 学生学号 061234142 本科毕业论文（设计） 题 目 太阳能热水器控制器设计 学生姓名 专业名称 指导教师 2010 年 4 月 26 日
    太阳能热水器控制系统设计 摘要：该设计以单片机 AT89S52 为核心，结合单线数字温度传感器 DS18B20 与 液晶显示器 12864，设计一种数字化、智能化的太阳能热水器控制系统。该系统 由主控芯片模块、DS18B20 温度检测模块、LCD 显示模块、水位检测模块、键 盘控制模块、报警模块和电磁阀控制模块组成。给出了各个模块地结构及其工作 原理、系统硬件原理图、程序流程图和部分源程序，并结合理论设计进行实物制 作。此系统解除了热水器上水时需人工守候和过量溢水的问题，达到了省时、环 保、节水的目的。该系统与传统的机械式控制系统相比较，具有结构简单，抗干 扰能力强，使用方便等特点。 关键词：单片机 AT89S52； 温度传感器 DS18B20； 智能控制 Solar water heater control system Abstract ： This design takes monolithic integrated circuit AT89S52 as the core, combining the single digital temperature sensor DS18B20 and LCD 12864, to design a kind of digital, intelligent control system of solar energy water heater.The system consists of main chip module, DS18B20 temperature detection module, LCD display module, the water level detection module, keyboard control module, alarm module and solenoid valve control module. Given to the structure of each module and its working principle, system hardware, schematics, process flow charts, and some source code, and theoretical design of physical production. The system needs to lift the water heater in Sheung Shui and excessive artificial overflow problem waiting to reach a time-saving, environmental protection, water conservation purposes. The system with the traditional mechanical control systems compared to simple structure, strong anti-interference ability, easy to use and so on. Keywords：Microcontroller AT89S52;Transducer DS18B20;Intelligence control I
    目 录 1 引言........................................................................................................................... 1 2 系统设计要求和方案论证....................................................................................... 1 2.1 系统的设计要求................................................................................................. 2 2.2 系统设计方案与比较........................................................................................................... 2 3 系统硬件电路设计................................................................................................... 3 3.1 主控芯片 AT89S52 单片机................................................................................ 3 3.2 温度检测模块..................................................................................................... 7 3.3 LCD 液晶显示模块...........................................................................................11 3.4 水位检测模块................................................................................................... 16 3.4.1 ADC0809 芯片............................................................................................ 16 3.4.2 水位接口电路............................................................................................. 19 3.5 键盘控制模块................................................................................................... 20 3.6 报警模块........................................................................................................... 20 3.7 电磁阀控制模块............................................................................................... 21 3.8 整体电路图............................................................................................................................22 4 系统软件设计......................................................................................................... 23 5 系统硬件调试.......................................................................................................... 24 5.1 自动与手动上水测试....................................................................................... 25 5.2 水温和水位显示测试.........................................................................................................25 6 结束语...................................................................................................................... 25 [参考文献]................................................................................................................. 27 附 录........................................................................................................................... 28 致 谢........................................................................................................................... 44 II
    1 引言 由于近年来常规能源的紧缺，开发和利用太阳能这样的绿色能源有着重要的 意义，它既是可再生能源，也不会污染环境。太阳能热水器也是其中的一大产业， 太阳能热水器时存在的问题：不可缺水，空晒情况下上水会爆炸；春、秋天，水 温升高蒸发，造成热能损失；冬天水温不够，须用电等等。现在人们对家用电器 的要求越来 趋向数字化、自动化、智能化。采用太阳能热水器水温水位测控系 统，能解决上述问题。使用户省心，使用方便，智能操控，用户不必作任何操作。 随着中国经济的快速发展，国内对能源的需求成几何倍数上升。从国际能源 环境来看，形式并不乐观，世界能源危机日趋严重，所以中国经济要想继续高速、 健康的发展，摆脱能源这一“瓶颈”已经变得刻不容缓。太阳能这一取之不尽、 用之不完的新型环保可再生能源必然会成为承担这一重任的首选，所以我国太阳 能热转换产业的发展前景是非常广阔的，绿色能源代替传统能源，将成为建设和 谐社会的必经之路！ 本系统是针对上述问题设计的温度控制系统，由 AT89S52 单片机和一些外 围设备，充分运用软件和硬件结合的方法实现了当前水位高度显示、水箱温度显 示，以及当水位下降到最低刻度线时自动上水三种主要功能。本系统可使用在水 池，锅炉，水塔等装置上，当水位下降到一定刻度值且大于最低水位值时，可由 人工使用按键来控制水泵立即上水，直至水位到达最高刻度。当水位下降到报警 刻度时，系统可通过自动上水使水位保持在一定的水位高度。每次上水的最大水 位值也可根据环境需要由人工自由设置，上水过程的自动控制省去人工守候环 节，节省了大量的人力，带来了工作效益。 从未来的发展来看,以投资少、无污染、节约能源、多功能、智能化为设计 目标，将会带来客观的经济效益。 2 系统设计要求和方案论证 设计要求是一个设计必须要求达到的目标或完成的目标，而设计方案是一个 1
    设计实现的重要途径，同样必不可少。 2.1 系统的设计要求 设计的系统可以实现当前水位高度、水箱温度的显示，以及当水位下降到报 警刻度时，系统可通过自动上水使水位保持在一定的水位高度。而且还可以人工 手动控制上水，每次上水的最大水位值也可根据环境需要由人工自由设置。 2.2 系统设计方案与比较 方案一：采用半导体逻辑器件构成的控制器，主要应用定时器构成。在此控 制方案里，定时器和加减计数器共同构成水位显示器。由于水温的变化具有未知 性，在水温检测电路里，利用热敏电阻测量的水温信号是模拟量，需要经过模/ 数转换成半导体逻辑器件能够识别的数字信号。这类控制电路过于庞大复杂，操 作也不方便，成本也较高。 方案二：采用可编程逻辑器件。结果简单的 PLC 控制成为首选。由于控制 电路简单，检测电路要求也不高，所以必然造成接口资源和内部资源的浪费，显 然不够经济。 方案三：采用单片机为核心控制器的电路。单片机电路结构简单、成本低廉， 可靠性高，便于实现各个控制功能。水位由设置在水箱内的四个浮子式微动开关 获得的电信号检测，通过单片机处理送达显示电路显示当前水位。由于实际操作 的原因，本设计水位检测用滑动变阻器来代替，通过组织的改变来实现水位的改 变。然后通过模/数转换把信号输入到单片机，获得当前水位显示。水温检测由 单片机根据温度传感器（DS18B20）的操作指令和时序，读取温度，并送达显示 电路显示当前水温。本设计用三个按键来控制上水的水量。 从结构、经济、可操作性等方面来看，方案三都是最佳选择。方案三以单片 机 AT89S52 为核心控制器件，结合单线数字温度传感器 DS18B20 与液晶显示器 12864 和 DAC0809 等芯片，设计一种太阳能热水器智能控制系统。该系统原理 框图如图 1 所示。 2
    键盘控制模块 温度检测模块 LCD 显示模块 单片机 AT89S52 水位检测模块 电磁阀控制模块 蜂鸣报警模块 图 1 系统原理框图 用户在使用热水器后，当水箱中水位下降到一定刻度值时，可通过人工使用 按键方法来控制电磁阀立即上水，水位达到的最高刻度也可以由按键设定。当水 位下降到低于刻度线 5L 时，单片机接受此信号并开始执行指令，报警电路工作， 同时电磁阀打开，水位不断升高，当达到最高水位 30L 时便给单片机发出中断请 求，此时电磁阀关闭，停止工作。设置的三个按键也可以实现人工上水的功能。 在上水过程中，显示器 LCD 既可以显示水箱的水位值又可显示水箱内水的当 前温度，不仅直观方便，而且精确度高，实用性强。此系统解决了热水器上水时 需人工守候和过量溢水的问题，达到了省时、环保、节水的目的。加设的缺水报 警系统和液晶显示部分，使整个系统更实用，更趋向数字化、智能化。 3 系统硬件电路设计 该系统由主控芯片模块 AT89S52、DS18B20 温度检测模块、LCD 液晶显示 模块、水位检测模块、键盘控制模块、报警模块和电磁阀开关模块组成。下面分 别对各个模块作具体介绍。 3.1 主控芯片 AT89S52 单片机[2] AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系统可编 3
    程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常 规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口 线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级 中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 8Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节点模式。空闲模式下，CPU 停止工作， 允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内 容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为 止。 AT89S52 单片机采用 40 条引脚，双列直排的封装形式。在单片机的 40 条引 脚中，有 2 条专用于主电源的引脚，2 条外接晶振的引脚，4 条控制和其它电源 复用的引脚，32 条 I/O 引脚。图 2 是 AT89S52 引脚图。 图 2 AT89S52 单片机引脚图 下面分别具体说明这些引脚的名称和功能。 （1） 主电源引脚 Vcc 和 GND Vcc：接+5V 电源。 GND：接地。 （2） 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶振的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端。该 放大器构成了片内振荡器。 4
    XTAL2：接外部晶振的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大 器的输出端，振荡器的频率是晶体振荡频率。 在本设计中，XTAL1 和 XTAL2 端外接石英晶体作为定时元件，内部反相放 大器自激振荡，产生时钟。石英晶体的振荡频率为 12MHz，其原理图如图 3 所 示： 图 3 晶体振荡电路 （3） 控制信号引脚 RST、 ALE / PROG 、 PSEN 和 EA /Vpp RST：单片机上电后，只要在该引脚输入 24 个振荡周期宽度以上的高电平 就会使单片机复位。图 4 是复位电路图。在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R 充电， RST 端出现正脉冲，用以复位。关于参数的选定，应保证复位高电平持续时间大 于 2 个机器周期。当采用晶振为 12MHz 时，可取 C=10uF,R=10KΩ。 VCC C 10u R 10k 图 4 复位电路图 ALE / PROG ：地址锁存使能输出/编程脉冲输入端。当 CPU 在访问外部程 序存储器时，ALE 的输出作为外部锁存地址的低位字节的控制信号；当不访问 外部存储器程序期间，ALE 端仍以 1/6 的时钟振荡频率固定地输出脉冲。因此， 它可用作对外输出地时钟或用于定时。 PSEN ：外部程序存储器读选通信号。CPU 在访问外部程序存储器期间，每 5
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    开发技术

    共收录19306份资料，累计14个分类，关注成员有19位，主要包括：Actionscript,Javascript,PHP,VB,Perl,Delphi,Python,C#,C,Java,C++,Web开发,硬件开发,其它

    热门标签

    Actionscript Javascript PHP VB Perl Delphi Python C# C Java C++ Web开发 硬件开发 其它

    最新资料