(完整版)太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

1、畢業(yè)論文太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本設(shè)計主要設(shè)計了一個基于單片機(jī)的太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)。設(shè)計以單片機(jī)為核心，配合電阻型4 檔水位傳感器、 8255A 擴(kuò)展鍵盤和顯示器件 、以及電磁閥、報警等外圍器件，從而完成對太陽能熱水器容器內(nèi)的水位測量及控制；時間顯示；缺水時自動上水；水滿報警；手動上水等功能。本文主要進(jìn)行時鐘電路、電源電路、鍵盤輸入電路、傳感器電路、顯示電路的設(shè)計，以及硬件選擇和系統(tǒng)軟件設(shè)計。本文在已有的太陽能熱水器的技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用單片機(jī)對熱水器水位控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了水位傳感器的控制水平，改善了熱水器的實(shí)際使用功能，從而使太陽能熱水器水位控制達(dá)到了較為理想的效

2、果。關(guān)鍵詞 ：太陽能熱水器，水位控制，單片機(jī)，傳感器AbstractThis article mainly designed a monolithic integrated circuits,the control system of the solar waterkeyboard and thedemonstration component, the solenoid valve, warning， and otherperipherycomponent, thuscompletes to the water levelmeasure anddemonstrate; the time dem

3、onstrate; lack of water automaticallyupstream,the water overflow warn， manual waterfunctionand so on.This article mainly for clock circuit, power supply circuits,the keyboard to enter the circuit, sensor circuit, display of thecircuit design ，and .Thisarticleinthe given solar waterthebasisof a monol

4、ithic integratedcircuitsto controlthroughthewater ,and improve the control of the sensor and improved the actual useto make solar water (void)uchar recode;if(KPORT&0X0F)!=0X0F)若有鍵按下delay(2);延時抖動if(KPORT&0XF0)!=0X0F)若有鍵按下recode=KPORT;記錄鍵值return(recode);返回鍵值return(0);返回 0根據(jù)讀取的值，鍵盤處理程序進(jìn)行相應(yīng)動作，鍵盤數(shù)據(jù)處理程序不再

5、敘述。第六章傳感器電路6.1 工作原理當(dāng)水位處于低水位的時候，傳感器的低水位探測線被+5V 的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，另一個穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.1口單片機(jī)經(jīng)過分析，在P1.2口輸出一低電平，驅(qū)動紅燈亮，P1.5出來一個信號使光電耦合器 GDOUHE導(dǎo)通，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時，水泵加水，在P1.3 引腳出來一個低電平，使綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時，傳感器的兩根探測線均被導(dǎo)通，均被+5V 的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P1.4 引腳出來一個低電平，使黃燈亮，在P1.5 端出來一個

6、高電平不能使光電耦合器導(dǎo)通，這樣繼電器不能閉合， 水泵不能加水；當(dāng)三燈閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。6.2 單片機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖圖 6-1單片機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖采用單片機(jī) AT89C2051 作為我們的控制芯片 ,主要工作過程是當(dāng)水箱的水在低水位時 ,水位探測傳感器送給單片機(jī)一個高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈變亮;當(dāng)水位在正常范圍內(nèi)時,水泵加水 ,綠燈亮 ,;當(dāng)水位在高水位時 ,單片機(jī)不能驅(qū)動水泵加水,黃燈亮。6.3 傳感器電路組成的原理圖本系統(tǒng)由水位探測傳感電路、電源電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)系統(tǒng)、光報警顯示電路、繼電器控制水泵加水電路、以及水位模型組成。傳感器電路組成的電氣原理圖如圖6-2 所示

7、：+5V+5V441U3AR C56CTRIG DX+5V+5VR210KSW-PBC31U120+5VRSTVCC10uF2(RXD)P3.0P1.719R1318(TXD)P3.1P1.61K417XTAL2P1.55XTAL1P1.416Y16(INT0)P3.2P1.31512MHZ7(INT1)P3.3P1.214C2C18(T0)P3.4 P1.1(AIN1)1333pF33pF9(T1)P3.5 P1.0(AIN0)1210GNDP3.711AT89C2051U4R607-02-01C41k0.1uFR51kU26MS1Q012UIA791MS2Q1A8C33Q2YRESET21

8、12MR1Q3B3MR20.01uF7432R314CLK0CLK110k7490D10YELLOWD9GREEDD8REDR161KR141KR151K+5VR42KD5DIODEQ5NPN+5V+5VR9U3R101K10KD7R7JUMP RELAY-GDOUHE2KR82K+5VR6R13100K100KR112KP1.0D6P1.1DIODEQ4Q4NPNNPNQ5NPN1DIS3D2CVoltNTHRGNE5567C147uFR110kR44.7kC2P1.60.01uFU178121VinDND2D3GC41000uFC520.1uFV1VSIND1D4VoutR51003P1.

9、1U278051VinVoutDNGC620.1uFR12+5V100K2123R3CON3R21K1K3C70.01uFJ112V15V2GND3CON3圖 6-2傳感器電路組成的電氣原理圖工作原理：當(dāng)水位處于低水位的時候，傳感器的低水位探測線被+5V 的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個高電平，送入單片機(jī)的 P1.0 口，另一個穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.1 口單片機(jī)經(jīng)過分析，在P1.2 口輸出一低電平，驅(qū)動紅燈亮，P1.5 出來一個信號使光電耦合器GDOUHE導(dǎo)通，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時，水泵加水，在P1.3 引腳出來一個低電平，使

10、綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時， 傳感器的兩根探測線均被導(dǎo)通，均被 +5V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P1.4 引腳出來一個低電平，使黃燈亮，在 P1.5 端出來一個高電平不能使光電耦合器導(dǎo)通， 這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水；當(dāng)三燈閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。第七章其他硬件電路設(shè)計上水、電加熱、報警電路屬于大功率驅(qū)動電路，需用開關(guān)控制外部電源的關(guān)斷。水位顯示是簡單的三極管驅(qū)動電路。電源電路微單片機(jī)的主電路及部分驅(qū)動開關(guān)提供電源。本章對這些綜合介紹。7.1上水控制電路由單片機(jī) P1.1 口的輸出來控制上水電磁閥。單片機(jī)P1.1 口通過一個2.2K 的電阻接 9013 三極管的基極， 90

11、13 的集電極通過一個單刀繼電器接正 12V 電源， 9013 射極接地。當(dāng) P1.1 輸出低電平時，三極管截止，幾乎沒有電流通過三極管的基極到射極、集電極到射極， 即 ,所以此時流過繼電器的電流幾乎為0，繼電器打不開。 當(dāng) P1.1 口輸出高電平時， 三極管 9013導(dǎo)通，有較大的飽和電流流過繼電器，使其吸合、關(guān)閉，從而開啟電磁閥。7.2 電加熱控制電路電加熱的繼電器采用雙開關(guān)繼電器，一個開關(guān)控制電加熱器的火線，另一個控制零線。 當(dāng) P1.0 輸出低電平時， 三極管不導(dǎo)通， 繼電器無電流通過，開關(guān)不開啟，電加熱器不工作。當(dāng)P1.0 輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器有較大電流通過，開關(guān)閉合，電

12、加熱器開始工作。7.3報警控制電路報警輸出三極管的集電極接蜂鳴器，蜂鳴器的另一端接正5 伏電源。有 P1.2 口控制報警電路，當(dāng)水位超標(biāo)時 P1.2 口輸出高電平報警，不報警時將 P1.2 口置低電平。7.4水位顯示電路水位顯示電路由P2.0-P2.4 口來控制，其中P2.4 口輸出高低電平控制234水位的顯示與否， P2.0-P2.3 口輸出高低電平控制二極管的亮滅來顯示水位。接220V交流電 + 12電加熱插座Q1D1R1 2J2K1IN400 12 . 2 kRE L AY-DP S T9013PL UGAC FEMAL E+ 1 2上水電磁閥Q2JP 1D2R1 3U12K2IN400

13、 12 . 2 k1391P10/TP 0 0823HEADER2RE L AY-SP S T9013P11/TP 0 1733P 1 2P 0 2643P 1 3P 0 3553P 1 4P 0 4463P 1 5P 0 5373P 1 6P 0 6283L S 1+ 5P 1 7P 0 7Q31 3211INTP 2 02R141 202INTP 2 132SP EAKERC51 5P 2 242 . 2k2T 1P 2 351 4290 1 3T 0P 2 462CAP3 1P 2 572E A/VPP 2 682L 0R9DEY11 9P 2 7DAR512MHZX12 . 2 k1

14、82 kX2RES2C6910L 1RESETRXD1R61DB1 7T XD03CAPRDAL E/P9RES22 k1 62W RPSENL 2R7Q389C52DC9013+ 5RES22 kL 3DER82 kRES2圖 7-1 主要驅(qū)動電路電路圖234結(jié)論本課題設(shè)計了一個以單片機(jī)為核心配合其他外圍電路的太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)，完成了對太陽能熱水器容器內(nèi)的水位測量、時間顯示；缺水時自動上水，水溢報警；手動上水、參數(shù)設(shè)定等功能。1完成了太陽能熱水器水位的測量和顯示電路與電源電路的設(shè)計2通過對水位、水溫的測量監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了自動上水、水溢報警、智能加熱等功能。3完成了用8255A 擴(kuò)展鍵盤和

15、顯示電路的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了溫度時間共六位動態(tài)顯示，和4 個獨(dú)立鍵盤輸入。4完成了時鐘電路設(shè)計， 為系統(tǒng)提供了準(zhǔn)確的時間顯示， 顯示時、分。并為定時加熱提供了時間參考，從而完成自動電加熱。5用鍵盤實(shí)現(xiàn)了手動上水、電加熱、參數(shù)設(shè)置等功能。參考文獻(xiàn)1 范延濱，王正彥 . 太陽能熱水器控制器中測量模型. 電子測量技術(shù)， 2004， 3.2 唐德禮，鮑連升 . 太陽能熱水器水溫水位控制器 . 十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2002，15（ 4） .6 歐陽喬 . 時鐘芯片 DS1302 的原理及其 Proteus 仿真設(shè)計 . 計算機(jī)與信息技術(shù)，2006， 6 .8 Lattice Date Book. LATT

16、ICE SEMICON DATEBOOK CORPORATION. 1994.9 馬敏，孫寅聰，張煒宇 .太陽能熱水器控制器的設(shè)計 .河南科學(xué) .2003(02)10 王俊杰 .基于 89C51 單片機(jī)的太陽能熱水器智能控制器的設(shè)計.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版） .2005(08)11張榜英 .基于 AT89S52 單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計.吉首大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） .2110（ 2）12 曹明善 .基于單片機(jī)的高塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計.管理工程師 .2010.5致謝在這兩個多月的畢業(yè)設(shè)計里，我不僅僅把大學(xué)里學(xué)的東西重新復(fù)習(xí)了一遍，更重要的是把自己從老師從課本里所了解的東西應(yīng)用到實(shí)踐

17、應(yīng)用中，提高了自己的能力。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，我查閱了圖書館的資料，也通過上網(wǎng)提高了自己查閱資料的能力。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，這對以后繼續(xù)深造或者走向工作崗位都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義，更重要的是為以后的理論和實(shí)踐的綜合發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計中，最開始我不知所措，然而隨著我不斷的學(xué)習(xí)我也慢慢的適應(yīng)了論文的設(shè)計。設(shè)計中我得到了張老師的指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)及對我的嚴(yán)格要求給我留下很深的印象， 使我受益匪淺， 論文寫作中， 每周都得到張老師的指點(diǎn)，在我學(xué)習(xí)期間他不僅傳授了我做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。我再次為張老師的付出表示感謝

18、。鑒于我現(xiàn)在所具備知識水平有限，難免存在一些錯誤和漏洞，懇請老師指正不足。在此，再次向老師、學(xué)校表示忠心的感謝。附錄附錄： 主程序流程圖和程序開始初始化鍵盤掃描鍵盤處理讀溫度讀水位讀時間顯示太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)程序：定義頭文件和各個輸入管腳以及變量聲明#include =80)TMPSET=30;elseTMPSET=TMPSET+10;增加十度BUFFER0=TMPSET;顯示設(shè)置水溫display();void timer1_svr() interrupt 1TH1=0X8A; 重新給定時器1 賦值TL1=0XD0;Hig=!Hig; 充放電變換if(Hig) 充電開始時啟動定時器0TL0=TH0=0X00;定時器 0 賦初值 0TR0=1; 啟動定時器0void int0_int(void) interrupt 0外部中斷0，測水位EX0=0;EX1=1;TR0=0;buf0=TL0;buf1=TH0;void int1_int(void) interrupt 2外部中斷1，測水