高阻电流源，不存在反馈线上的电压信号损失和噪声干扰问题，其等效于个高阻抗的恒流源，其输出阻抗大于，能大大减小因电源电压波动而产生的测温误差。例如，当电源电压从变化到时，所引起的电流最大变化量仅为，等价于摄氏度的测温误差。在本系统设计中的应用由构成的温度检测电路如图所示从图中可知，由型带隙基准电压源输出的基准电压，经可调电阻接的正极，并且还经过型八选模拟开关接型四运放中的个运算放大器反向输入端。的负极接电源。设通过的电流分别为，则的电流表达式为因为的电压增益，所以图中的点为虚地，即为零伏。只要在以下调整，使等于在该温度下的工作电流值此时即为恒定值，在测温过程中仅随变化。显然，温度上升时，必须增加到，使的输出电压为由于与被测温度成正比，从而实现了转换，这就是利用测量摄氏温度的原理。，分别用于校准和。硅二极管可防止进入饱和状态。多路模拟开关的通断状态受单片微机的控制。水位传感器压差式液位传感器的工作原理压差式液位传感器是根据液面的高度与液压成比例的原理制成的。如果液体的密度恒定，则液体加在测量基准面上的压力与液面到基准面的高度成正比，因此通过压力的测定便可得知液面的高度。如图所示，其基准面上的压力由下式确定，即式中，为测量基准面的压力为液体的密度为液面距测量基准面的高度为所控最高液面与最小液面之间的高度为最小液面距测量基准面的高度。由于需要测定的是高度，因此移动压力传感器的零点，把零点提高，就可以得到压力与液面高度成比例的输出。当储液罐为密封型时见图压差液位高度及零点的移动关系如下高压侧的压力为低压侧的压力为压力差量的帮助，在此，表示对学校老师和同学们的衷心的感谢,参考文献郑宝涛，毛海林太阳能热水器单片机控制设计电子与自动化，刘光斌，刘冬，姚志成单片机系统实用抗干扰技术人民邮电出版社，孙育才系列单片微型计算机及其应用东南大学出版社，谢剑英，贾青微型计算机控制技术国防工业出版社，何立民单片机应用技术选编二北京航空航天大学出版社，摘要本文提出了种以系列单片机为主要控制芯片，辅之以其他功能芯片对太阳能热水器进行控制的设计方案，使太阳能热水器使用起来更加方便安全。本设计采用的是单片机，其内部容量为，对于本设计，无须外部扩展存储器。除了，本设计还用到些重要的外部功能器件，如采用转换器来实现温度和水位信号的模数转换，还有可编程输入输出接口来实现键盘和显示器接口。键盘由四个按键来设置水温或水位，用六位显示器分别显示水温和水位。本设计充分利用单片机系统的三总线控制，即数据总线地址总线控制总线的设计方式，为应用系统功能的实现奠定了基础。通过对单片机的外部功能扩展使系统具有自动上水与保温的功能，还能自动驱动加热及上水装置来满足系统的设置，使用起来安全可靠。此外，设计方案中还考虑了些抗干扰措施，例如采用光电隔离器使输入输出有效隔离，采用硬件去抖动措施解决按键抖动的问题等等。本文阐述了此应用系统的工作原理，并给出部分硬件及软件框图。关键字单片机，温度控制，水位控制目录前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第章系统总体方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计总框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第二章系统硬件部分设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数据采集„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„温度传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„水位传感器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„采样保持器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数据转换„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„转换概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„系列单片机„„„„„„„„„„„„„„„„„单片机概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„到设定值而又长时间无变化，系统自动启动电加热器将水加热到设定温度，当用户按下加热键时系统也可启动电加热器将水加热到设定温度，水温达到设定值后系统自动进入保温状态。本设计的技术要求是利用显示水温水位四个按键设置水温水位转换模块上水装置，电加热装置要求本系统具有较高的抗干扰性实时性能根据检测数据迅速做出处理，本设计要采用的是系列单片机，其内部为，内部为包括特殊功能寄存器，要接转换器，以实现温度和水位信号的模数转换。另外，由于本设计要用到位显示器及四个功能按键，故采用片可编程输入输出接口芯片来实现这部分的设计。此外，本设计方案还考虑了抗干扰措施，如光电隔离键盘消抖等，将在后面详细阐述。本系统充分利用了单片机的各种资源，使系统使用方便，安全可靠，克服了太阳能热水器的些缺点，实现了其运行的自动化。第章系统总体设计方案设计思路本次设计的目的是设计个太阳能热水器单片机控制系统。现在般的太阳能热水器虽然有着不少优点，如节能无污染安全方便等，但在实际应用中也存在着些缺点，如阴雨天无法使用无自动上水功能不显示水温水位等等。为了解决上述存在的问题，比较理想的方案就是采用单片机作为应用系统的主控芯片，利用其强大的控制能力和丰富的资源，通过连接各种功能外设，使系统能正确有效地完成服务。在此，我将系统的设计分为两大部分，即硬件设计部分和软件设计部分。在硬件部分中，主要解决系统的硬件连接与各功能的分配，各部分的地址分配也被分到硬件部分里。在软件部分中，则具体分析系统的工作流程，编出部分子程序和中断服务程序。设计总框图系统总体设计框图如下图系统总体框图由图可知，本系统采用系列单片机作为系统的主要控制芯片。根据本应用系统的设计任务，输入通道部分需由传感器采样温度和水位信号，经转换器转换，将模拟量信号转换为数字量信号后送入，再由外接的送数码管显示。键盘有四个按键来设置水温和水位，当扫描到有按键按下时，就输出控制信号驱动相应的执行机构，或控制加热器改变水温，或控制上水阀改变水位。系统相应的功能由编程来具体实现。被控对象传感器转换器单片机驱动装置数码显示键盘光电隔离驱动装置执行机构可编程第二章系统硬件部分设计数据采集温度传感器温度传感器的工作原理集成温度传感器，„单片机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数码显示与键盘„„„„„„„„„„„„„„„„„„„可编程并行接口„„„„„„„„„„„„„„„„„位数码显示与键盘„„„„„„„„„„„„„„„输出驱动与执行机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„加热器的电路连接与分析„„„„„„„„„„„„„„„达林顿管的原理及应用„„„„„„„„„„„„„„„„上水阀的驱动电路分析„„„„„„„„„„„„„„„„系统的硬件抗干扰设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„按键消抖措施„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„光电隔离的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第三章系统软件部分设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„主程序流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„部分中断服务程序与子程序„„„„„„„„„„„„„„„„初始化„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„转换程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数码显示程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„键盘扫描子程序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录前言目前，单片机已进入人类生活的各个领域，如家用电器的冰箱洗衣机空调等，由于配上了单片机，增加了功能，实现了智能化，使人类生活更加方便。近几年来，系列单片机的开发应用深受各个应用领域的关注和重视，应用十分广泛，发展极快，特别是，在国内是应用最多影响最大的单片机。本设计就是以单片机为主要控制芯片，辅之以其他外设及功能部件，对太阳能热水器工作进行控制。目前，太阳能热水器以其安全节能无污染等优点受到越来越多的消费者的欢迎。但太阳能热水器也存在些缺点，如阴雨天无法使用，不能显示水温水位，无法自动上水，不能根据用户的要求设置水温水位等，通常须采用太阳能加热和电加热相结合的方式来解决阴雨天的使用问题。这就需要设计套控制系统来实现自动电加热，同时用这套系统实现自动上水保温和水温水位的检测和显示。本设计的目的是设计适于日常应用的能自动上水的太阳能热水器，要求能自动检测水的温度和水位当水位低于自动上水水温未电磁干扰的影响，因此键盘传输线的抗干扰问题也是按键接口电路应该解决的问题。按键接口电路的消抖措施消除按键抖动影响通常有硬件软件两种方法，本系统采用的是硬件方法双稳态消抖。其电路原理如图所示设按键首先处于位置，此时触发器的与非门输出端为高电平，与非门的输出端为，此输出引入到与非门的个输入端，会把与非门锁住，使其固定输出为。如果此时按下此键，即使按键在位置因弹性而产生瞬间抖动，形成连串的抖动波形，即与非门输入端出现了连串的高和低电平，由于与非门的输入端在按键没有到达位置时始终是，所以无论与非门输入端的信号电平怎么变化，与非门输出端的输出恒为。当按键到达时，旦与非门的输入端呈现低电平时，触发器将出现状态的翻转，此时，端输出为，端输出为。图双稳态消抖电路又引回与非门的个输入端，锁住与非门，保证其输出恒为，这样即使按键出现抖动，也不会影响的输出，因此的输出也恒为。同样，在松开按键的过程中，只要接通，输出为，在接通的过程中，即使产生了弹性抖动，只要按键不与按键发生接触