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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。太阳能热水器控制电路设计应用电子技术专业毕业设计毕业论文-太阳能热水器控制电路设计一、系统设计1.设计原理太阳能热水器自动控制电路采用AT89S52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、数码显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等。数码管实时切换显示当前温度与当前液位，当液位过高时，蜂鸣器报警，并且电机反转模拟排水过程；当液位过低时，蜂鸣器报警，并且电机正转模拟进水过程。本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性。三、硬件电路设计1.基本原理框图图一：原理框图（
2、1）太阳能热水器控制装置主要组成由CPU、显示电路、按键电路、蜂鸣器电路、电机电路、液位检测电路、温度检测电路、电源电路组成，如图一。（2）太阳能热水器控制装置的工作原理接通电源后，显示当前水位，水位被分为16个点。并且显示当前温度。液位显示与温度的显示切换进行。当水位显示低于或等于1时，蜂鸣器报警，并且电机正转，表示进水；当水位显示高于或等于15时，蜂鸣器报警，并且电机反转，表示排水。液位检测利用CD40512.各部分电路原理（1）最小系统最小系统电路如图二所示。图二：最小系统（2）显示电路采用LED数码管显示，该方案具有实现容易、发光亮度大、驱动电路简单等优点，其可靠性也优于LCD的显示。
3、由6个数码管和6个74LS164组成，采用串行静态显示的方法。将数码管的8个输入端与74LS164的输出端Q0Q7相连。P1.0和74LS164的CLK连接，作为时钟；P1.4接74LS164的A端，作为显示数据的输入端。显示电路如图三所示。图三：显示电路但是使用74LS164串显会出现消隐的问题。为了消除消隐，那么就必须在硬件上与软件上结合来消除消隐的问题。消隐电路如图四所示。软件上，在传数据时，先传一个高电平，直到数据传完再传送一个低电平即可。图四：消隐电路（3）按键电路键按下后，进行温度及液位检测的切换，也可不使用。按键电路如图五所示。图五：按键电路（4）蜂鸣器电路以Q51的基极作为蜂鸣
4、器控制信号的输入端与单片机I/O口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管及5.1K偏置电阻组成。当输入端为高电平时，Q51导通，Q52截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响；当输入端为低电平时，Q51截止，Q52导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。蜂鸣器电路如图六所示。图六：蜂鸣器电路（5）电机电路控制信号从IN端输入并经前级缓冲后送入片内控制器，然后由控制部分处理并驱动晶体管，最后由OUT端输出方波信号以控制电机的运行。触发使能端口（CE）的作用是分别对两个通道的输出进行控制，当CE端为低电平时，无论有无输入控制信号，输出端OUT始终呈高阻抗状态。因此，要使FAN8200控制器输出工作
5、正常，器件的触发使能端必须为高电平。当CE为高电平时，IN1为1时，电机正转；IN1为0时电机反转。电机电路如图七所示。图七：电机电路（6）液位检测电路液位检测控制电路，由两片CD4051与CD4066构成，但是由于考虑到成本，并且所设计的电路I/O口使用并不是太多，所以，可以将CD4066省略，仅仅用两片CD4051即可实现功能。它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器，带有禁止端的8选1译码器输入，分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成。例如当检测到液位在端点4位置时，0、1、2、3、4点被没过，与公共端之间形成水电阻，由于水电阻阻值非常的笑，所以
6、这几点的电平被拉低。此时就可以确定在ABC点读到的数为“100”此时就可以通过单片机计算得出液位的高度。液位检测电路如图八所示。图八：液位检测电路（7）温度检测电路采用DS18B20数字温度传感器。它是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点，特别适用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（提供9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO92小体积封装形式，温度测量范围为55125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字
7、量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。根据设计要求，DS18B20硬件电路的链接非常简单，仅一根电源线，一根地线和一根数据线即可。温度检测电路如图九所示。图九：温度检测电路（8）电源电路由于电源电压为5V，所以电路中省去了稳压电源部分的电路，直接使用电源电压即可。在电源与地之间加滤波电容，稳定输入到芯片上的电源电压。电源电路如图十所示。图十：电源电路四、软件设计2
8、.I/O口分配I/O口P3.0P3.1P3.3P3.5P1.1分配74LS164数据端74LS164时钟电机转向控制端蜂鸣器控制端4051-AI/O口P1.2P1.3P1.4P1.6P1.7分配4051-B4051-C4051-INHK1K23.软件流程图五、实现功能1.液位检测将水尺放进水中，通电之后，显示当前的水位。最低点水位为1，最高点水位为16。当水位低于点2时，显示H02的同时蜂鸣器响，电机正转，模拟进水过程；直到水位高于点2后，蜂鸣器停止发声，电机不转。当高于水位点15时，显示H15的同时蜂鸣器响，电机反转，模拟排水过程；直到水位低于点15后，蜂鸣器停止发生，电机不转。2.温度检测
9、实时监测当前温度，与水位切换显示。例如显示为C27.6。七、参考文献1阎石数字电子技术2胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,19963童诗白.模拟电子技术基础。高等教育出版社，2001-附录一程序;标志;32H水位标志;BAOZHIBIT33H;显示标志;33H=0显水位，33H=1显温度;DINGSBIT34H;34H=0定时,34H=1计数;alarmflagBIT24H;蜂鸣器报警标志;74164ABITP3.0;164数据端;CLKBITP3.1;164时钟;CEBITP1.5;电机控制端为1;M1BITP3.3;P3.3=1电机正转，反之反转。;SPKBITP3.5;蜂鸣器
10、控制;LABITP1.1;4051点A;LBBITP1.2;4051点B;LCBITP1.3;4051点C;4051INHBITP1.4;4051的INH端;K1BITP1.6;按键1（水位检测状态）;K2BITP1.7;按键2（温度检测状态）ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOVSP,#60HCLRP1.5;电机不转MM3:MOV50H,#20H;水位显示时长MM33:LCALLSWEI;水位检测DJNZ50H,MM33LCALLXIANC;显CSJMPMM1MM1:MOV50H,#10H;温度显示时长MM2:LCALLWDCJ;温度检测DJNZ50H,MM2LCA
11、LLXIANH;显HSJMPMAINWDCJ:LCALLGET_TEMP;采集温度值以16进制数，低位放R7,高位放R6CHENGFA:MOVR3,#0AH;0AH乘以温度值R7R6，结果在R2R3R4R5中，R2最高字节MOVR2,#00HLCALLMULDCHUFA:MOVR6,#00H;被除数在R2R3R4R5中，R2最高字节，除数在R6R7，R6高字节，结果在R2R3。MOVR7,#10HMOVR2,#00HMOVR3,#00HLCALLDIVDMOV20H,R3;R3低字节MOV21H,R2ACALLYASO;压缩16进制数变成压缩10进制数ACALLL11;压缩-非压缩ACALLD
12、AIM;代码-段码ACALLXIAN;显示LCALLXIANCLCALLXIAOSHLCALLDEL2RETGET_TEMP:CLRPSW.4CLRPSW.3;设置工作寄存器当前所在的区域CLREA;使用DS1820一定要禁止任何中断产生LCALLINT;调用初始化子程序MOVA,#0CCHLCALLWRITE;送入跳过ROM命令MOVA,#44HLCALLWRITE;送入温度转换命令LCALLINT;温度转换完全，再次初始化DS1820MOVA,#0CCHLCALLWRITE;送入跳过ROM命令MOVA,#0BEHLCALLWRITE;送入读温度暂存器命令LCALLREADMOVR7,A;读
13、出温度值低字节存入R7LCALLREADMOVR6,A;读出温度值高字节存入R7SETBEARETINT:CLREA;初始化DS1820L0:CLRP3.4;DS1820总线为低复位电平MOVR2,#200L1:CLRP3.4DJNZR2,L1;总线复位电平保持400USSETBP3.4;释放DS1820总线MOVR2,#30HL4:DJNZR2,L4;释放DS1820总线保持60USCLRC;清存在信号ORLC,P3.4JCL0;存在吗？不存在则重新来。MOVR6,#80HL5:ORLC,P3.4JCL3DJNZR6,L5SJMPL0L3:MOVR2,#240L2:DJNZR2,L2RETW
14、RITE:CLREAMOVR3,#8WR1:SETBP3.4MOVR4,#8RRCACLRP3.4WR2:DJNZR4,WR2MOVP3.4,CMOVR4,#20WR3:DJNZR4,WR3DJNZR3,WR1SETBP3.4RETREAD:CLREAMOVR6,#8;连续读8个BITRE1:CLRP3.4;读前总线保持为低MOVR4,#4NOPSETBP3.4;开始读，总线释放RE2:DJNZR4,RE2;持续8USMOVC,P3.4;从臘S1820总线读得一个BITRRCA;MOVR5,#30RE3:DJNZR5,RE3;持续60USDJNZR6,RE1;读下一个BITSETBP3.4;重
15、新释放DS1820总线RETYASO:MOVR0,#20H;压缩16进制数变成压缩10进制数MOVR7,#02HMOVR1,#28HLCALLLY1RETLY1:MOVA,R0MOVR5,AMOVA,R1MOVR6,AMOVA,R7INCAMOVR3,ACLRALY2:MOVR1,AINCR1DJNZR3,LY2MOVA,R7MOVB,#08HMULABMOVR3,ALY3:MOVA,R5MOVR0,AMOVA,R7MOVR2,ACLRCLY5:MOVA,R0RLCAMOVR0,AINCR0DJNZR2,LY5MOVA,R6MOVR1,AMOVA,R7MOVR2,AINCR2LY4:MOVA,
16、R1ADDCA,R1DAAMOVR1,AINCR1DJNZR2,LY4DJNZR3,LY3RETL11:MOVR1,#10H;压缩10进制数变成非压缩十进制数MOVR2,#03HMOVR0,#28HL12:MOVA,R0ANLA,#0FHMOVR1,AINCR1MOVA,R0SWAPAANLA,#0FHMOVR1,AINCR0INCR1DJNZR2,L12RETDAIM:MOVR2,#05H;代码变段码码MOVR0,#10HMOVR1,#20HL12F:MOVA,R0ADDA,#06HMOVCA,A+PCMOVR1,AINCR0INCR1DJNZR2,L12FRETDB3FH,06H,5BH,
17、4FH,66H,6DH,7DH,07HDB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71HDB00H,40H,73H,03H,18H,23H,1CH,3DH,76H,0FH,1EH,38HXIAN:CLRP3.2MOVR0,#20H;显示MOVR2,#05HLP1:MOVR1,#08HMOVA,R0LP2:RLCAMOVP3.0,CCLRP3.1SETBP3.1DJNZR1,LP2INCR0DJNZR2,LP1SETBP3.2RETDEL:MOVR5,#14HY3:MOVR6,#0FFHY2:MOVR7,#0FFHY1:DJNZR7,Y1DJNZR6,Y2DJNZR5,Y3RET
18、XIAOSH:MOVA,21H;小数点程序ORLA,#80HMOV21H,ALCALLXIANRETLBB:MOVA,#10H;清显示MOVR0,#10HMOVR2,#05HLB1:MOVR0,AINCR0DJNZR2,LB1RETBEING:MOV10H,#10HMOV11H,#10HMOV12H,#10HMOV13H,#10HMOV14H,#18HACALLDAIM;代码-段码ACALLXIAN;显示RETXIANC:;MOV10H,#10H;MOV11H,#10H;MOV12H,#10HMOV13H,#10HMOV14H,#0CHACALLDAIM;代码-段码ACALLXIAN;显示RE
19、TMULD:MOVA,R3;双字节乘法子程MOVB,R7MULABMOVR4,BMOVR5,AMOVA,R3MOVB,R6MULABADDA,R4MOVR4,ACLRAADDCA,BMOVR3,AMOVA,R2MOVB,R7MULABADDA,R4MOVR4,AMOVA,R3ADDCA,BMOVR3,ACLRARLCAXCHA,R2MOVB,R6MULABADDA,R3MOVR3,AMOVA,R2ADDCA,BMOVR2,ARETDIVD:CLRC;双字节除法子程MOVA,R3SUBBA,R7MOVA,R2SUBBA,R6JCDVD1SETBOVRETDVD1:MOVB,#10HDVD2:CL
20、RCMOVA,R5RLCAMOVR5,AMOVA,R4RLCAMOVR4,AMOVA,R3RLCAMOVR3,AXCHA,R2RLCAXCHA,R2MOVF0,CCLRCSUBBA,R7MOVR1,AMOVA,R2SUBBA,R6ANLC,/F0JCDVD3MOVR2,AMOVA,R1MOVR3,AINCR5DVD3:DJNZB,DVD2MOVA,R4MOVR2,AMOVA,R5MOVR3,ACLROVRETSWEI:MOV32H,#10H;把16送32HSW1:MOVA,32H;A=16DECA;减1RLA;乘以2ADDA,#0E1H;保护没有用的位MOVP1,A;输出扫描值NOPNOPNO
21、PNOPNOPNOPJNBP1.0,SW11;为0该点在水中应显示，否则点位减1MOVA,32HCLRCSUBBA,#01HJCSW11MOV32H,ASJMPSW1LCALLDELRETSW11:LCALLDEL2MOV20H,32H;MOV21H,#00HACALLYASO;压缩16进制数变成压缩10进制数ACALLL11;压缩-非压缩LCALLDAIMLCALLXIANLCALLXIANHBJ:CLRP1.5SETBP3.5MOVA,32HCLRCSUBBA,#01HJCSWLMOVA,32HCLRCSUBBA,#0FHJNCSWHRETSWL:CLRP3.5;水位低报警SETBP1.5;电机正转SETBP3.3LCALLDELSETBP3.5CLRP1.5RETSWH:CLRP3.5;水位低报警SETBP1.5;电机反转CLRP3.3LCALLDELSETBP3.5CLRP1.5RETXIANH:MOV12H,#10HMOV13H,#10HMOV14H,#18HACALLDAIM;代码-段码ACALLXIAN;显示RETDEL2:MOVR5,#80HY33:MOVR7,#0FFHY11:DJNZR7,Y11DJNZR5,Y33RETEN附录一原理图