不尽 用之不完的新型环保可再生能源必然会成为承担这重任的首选，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，由单片机和些外 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。 系统设计要求和方案论证 设计要求是个设计必须要求达到的目标或完成的目标，而设计方案是个 设计实现的重要途径，同样必不可少。 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。 系统设计方案与比较 方案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 机为核心控制器件，结合单线数字温度传感器与液晶显示器 和等芯片，设计种太阳能热水器智能控制系统。该系统原理 框图如图所示。 图系统原理框图 用户在使用热水器后，当水箱中水位下降到定刻度值时，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。 系统硬件电路设计 该系统由主控芯片模块温度检测模块液晶显示 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。 主控芯片单片机 是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编 单片机 键盘控制模块 快 显示模块 电磁阀控制模块 温度检测模块 水位检测模块 蜂鸣报警模块 程存储器。使用公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 产品指令和引脚完全兼容。片上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，拥有灵巧的位和在系统可编程，使得 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。 具有以下标准功能字节，单片机采用条引脚，双列直排的封装形式。在单片机的条引 脚中，有条专用于主电源的引脚，条外接晶振的引脚，条控制和其它电源 复用的引脚，条引脚。图是引脚图。 图单片机引脚图 下面分别具体说明这些引脚的名称和功能。 主电源引脚和 接电源。 接地。 时钟电路引脚和 接外部晶振的端。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。 接外部晶振的另端。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，和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，其原理图如图所 示 图晶体振荡电路 控制信号引脚和 单片机上电后，只要在该引脚输入个振荡周期宽度以上的高电平 就会使单片机复位。图是复位电路图。在通电瞬间，电容通过电阻充电， 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 于个机器周期。当采用晶振为时，可取,。 图复位电路图 地址锁存使能输出编程脉冲输入端。当在访问外部程 序存储器时，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，端仍以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。 外部程序存储器读选通信号。在访问外部程序存储器期间，每 个机器周期中，信号两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时， 这两次有效的信号不出现。端可以驱动个负载。 外部访问允许编程电源输入端。当输入高电平时，执行 程序，在低地址范围内，访问片内程序存储器在程序 计数器的值超过地址时，将自动转向执行片外程序存储器的程序。当 输入低电平时，仅访问片外程序存储器。 输入输出引脚和 口是个位漏极开路的双向口。作为输出口，每位能 驱动个逻辑电平。对端口写时，引脚用作高阻抗输入。当访问外 部程序和数据存储器时，口也被作为低位地址数据复用。在这种模式下， 具有内部上拉电阻。在编程时，口也用来接收指令字节在程序校验 时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 口是个具有内部上拉电阻的位双向口，输出缓 冲器能驱动个逻辑电平。对端口写时，内部上拉电阻把端口拉高， 此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的 原因，将输出电流。此外，和分别作定时器计数器的外部计 数输入和时器计数器的触发输入。在编程和校验时，口 接收低位地址字节。 口是个位准双向口。在访问外部存储器时， 它输出高位地址。在对编程和程序验证时，它输入高位地址。 口能驱动个负载。 口是个位准双向口。它是个复用功能口。作为第 功能使用时，为普通口，其功能和操作方法与口相同。作为第二功能 使用时，各引脚的定义如表所示。口的每条引脚均可定义为第功 能的输入输出或第二功能。实际在使用中，总是先按需要优先选用它的第二功能， 剩下不用的才作为第功能口线使用。口能驱动个负载。 表各口线的第二功能表 口线第二功能 串行输入 串行输出 外部中断 外部中断 定时器的外部输入 定时器的外部输入 外部数据存储器写选通道 外部数据存储器读选通道 温度检测模块 传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业 生产科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感 器的发展大致经历了以下三个阶段传统的分立式温度传感器含敏感元件 模拟集成温度传感器控制器智能温度传感器。目前，国际上新 型温度传感器正从模拟式向数字式由集成式向智能化网络化的方向发展。 温度传感器的主要特点是功能单测温误差小价格低廉响应速度快 传输距离远体积小微功耗等，适合远距离测温控制，不需要进行非线性校 准，外围电路简单。太阳能热水器温度传感器有很多种，本设计可选用具有负温 度系数的热敏电阻来测水温，热敏电阻与普通电阻不同，它具有负的温度特性， 当温度升高时，电阻值减小，它的应用是为了感知温度。由于取材原因，本设计 选用了型号为的温度传感器，因为它独特的单线接口，且具有精准度 高抗干扰能力强等优点，实验中用它来代替温度传感器。 的简介 半导体公司的数字化温度传感器是世界上第片支持线 总线接口的温度传感器，在其内部使用了在板专利技术。全部 传感元件及转换电路集成在形如只三级管的集成电路内。具有微型 化低功耗高性能抗干扰能力强可组网等优点，测温分辨率高，为 位，精度为。可直接将温度转化成串行数字信号，因此特别适合 和单片机配合使用，直接读取温度数据。温度与数字对应表如表所 示。目前数字温度传感器已经广泛应用于恒温室粮库计算机机房 温度监控及其他各种温度测控系统中。 表温度与数字对应表 温度数据输出二进制数据输出十六进制 的引脚图和封装如图所示 图的引脚图和封装教学单位孝感学院 学生学号 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 年月日 太阳能热水器控制系统设计 摘要该设计以单片机为核心，结合单线数字温度传感器与 液晶显示器，设计种数字化智能化的太阳能热水器控制系统。该系统 由主控芯片模块温度检测模块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。 关键词单片机温度传感器智能控制 , , , , , , , 目录 引言 系统设计要求和方案论证 系统的设计要求 系统设计方案与比较 系统硬件电路设计 主控芯片单片机 温度检测模块 液晶显示模块 水位检测模块 芯片 水位接口电路 键盘控制模块 报警模块 电磁阀控制模块 整体电路图