毕业设计-太阳能热水器控制电路设计 doc - 图文(2)

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目录

摘要 ............................................................................................................................................................... ....Ⅰ 1 绪论 .............................................................................................................................................................. 1

1.1 课题研究的背景 ................................................................................................................................ 1 1.2 课题的研究目的与意义 .................................................................................................................... 1 1.3 课题解决的主要内容 ........................................................................................................................ 2

2 系统的总体设计 ....................................................................................................................................... 3

2.1 系统方案的构想与确定 .................................................................................................................... 3 2.2 单片机STC89C52 ............................................................................................................................... 3

2.2.1 MCS-51系列单片机 ............................................................................................................... 3 2.2.2 STC89C52单片机 ................................................................................................................... 3 2.2温度传感器DS18B20 ............................................................................................................................ 7

2.2.1 DS18B20的介绍 ..................................................................................................................... 7 2.2.2 DS18B20的结构 ..................................................................................................................... 8 2.2.3 DS18B20接线原理图 ............................................................................................................. 9 2.3 水压传感器及A/D转换 .................................................................................................................... 9

3 系统的硬件设计 ..................................................................................................................................... 11

3.1 系统硬件框图 .................................................................................................................................. 11 3.2 原理图设计步骤 ................................................................................................................................ 15

3.3 PCB的制作 ......................................................................................................................................... 16

4 系统的软件设计 ..................................................................................................................................... 17

4.1 主程序 .............................................................................................................................................. 17

结论 ................................................................................................................................................................... 22 致谢 ................................................................................................................................................................... 23 参考文献 .......................................................................................................................................................... 24 附录1 电路原理图 .................................................................................................................................... 25 附录2 PCB版图 .......................................................................................................................................... 26 附录3 程序 .................................................................................................................................................. 27

Ⅲ

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1 绪论

1.1 课题研究的背景

目前。中国是全球太阳能热水器产量最大的国家。有超过一百的太阳能热水器厂。但控制太阳能热水器的设备始终处于研究和开发阶段。由于天气状况的影响。会带给热水器诸多不便。虽然热水器具备辅助加热功能。但是加热时间不能控制。导致会浪费大量的能源。控制器存在的目的就是根据天气状况进行辅助加热。在设定的时间里使储水罐里水的温度达到预设的温度。这样可以保持24小时都有热水。

太阳能热水器主要是由平板集热器，集热器和连接管等部件组成，可分为循环式，直流式和整体式。热水器是环保，无污染，使用安全。太阳能的利用，大量现有的节能，能源的发展是未来的趋势。原来的燃气热水器和电热水器，加热速度快，但煤炭和天然气会对环境造成污染，而且使室内空气不新鲜，大功率电热水器的家庭，长期使用会带来一定的经济困难，是一笔相当大的开销。

国内外太阳能热水器。大多数家庭只使用纯太阳能加热。没有其他方面的智能控制。在没有太阳的天气没有足够的能量来加热水箱中的水。第二个方便。对水箱中的水位没记录。使人们无法知道水箱中的水的量。没法补充。缺乏主动性。所以现在的太阳能热水器是比较完善的。能够在任何天气条件下使用的热水。热水器主系统的特点是用太阳能对太阳能热水器加热。没阳光的时候通电加热。它充分利用了太阳能丰富的免费资源。这考虑的很周到。太阳能在阴天和夜晚使用。这是很多热水器都没有的功能。

1.2 课题的研究目的与意义

二十一世纪是数字化技术高速发展的时代，而单片机在数字化高速发展的时代扮演着极为重要的角色。传感器的开发与研究在信息化时代的今天亦是当务之急，因为它应用在学校、机关、企业、部队等单位礼堂、训练场地、教学室、公共场地等场合，可以说遍及人们生活的每一个角落。所以说对待传感器的开发是国家之所需，社会之所需，人民之所需。

由于社会对信息交换不断提高的要求及高新技术的逐步发展，人们想要从外界获得大量安全

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可靠的实时信息，促使了该监测系统的设计与应用，并且投入市场得到广泛应用。

1.3 课题解决的主要内容

该设计运用三极管加电极对水位进行实时测量，单片机采集信号进行处理运算，通过继电器来模拟控制电机的抽水，放水，从而对水位进行实时的监控，并且达到水位过低自动抽水，达到目标高度自动停止，以及水位充足时温度过低自动加热的功能。

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2 系统的总体设计

2.1 系统方案的构想与确定

能往往决定了系统采用的结构，经过成本，性能，功耗等多方面的考虑决定用标准5vUSB头对STC89C52以及整个系统进行供电，用三极管结合电极对水位进行实时监测，18b20对温度进行精确测量。

2.2 单片机STC89C52

2.2.1 MCS-51系列单片机

MCS-51系列单片机主要是指Intel公司生产的以51位内核的单片机芯片，具有8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、可扩展外部64K字节RAM和ROM、2个16位的定时器/计数器、4个8位并行I/O口、1个全双工串行I/O口、21字节的专用寄存器、5个中断源、片内自带振荡器、片内单总线等功能部件。

2.2.2 STC89C52单片机

图2-1 STC89C52单片机引脚图

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STC89C52单片机的主要特性如下：

表2-1 STC89C52单片机的主要特性

与MCS-51的产品的指令系统几乎完全兼容 24K字节的在线编程Flash存储器，并且拥有100次的擦写周期 4.0～5.5V的正常工作的电压 范围 全静态的工作模式：0～33MHz 三级程序存储器锁 128×8字节的内部 RAM 32 个可编程I / O口线 2 个 16位的定时 器和 计数器 掉电的标识以及快速编程的 特性 具有掉电状态下的中断以及恢复功能 由于STC89C52单片机片内有4K字节的在线编程Flash存储器，可以擦写10000次，具有掉电模式，而且具有掉电状态下的中断恢复功能，对设计开发非常实用。所以选用STC89C52单片机作为本设计的主控单片机。

1、单片机的引脚功能

STC89C52单片机有40个引脚。 （1）Vcc：电源电压+5V （2）GN D：接地

（3）Flash 编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。

（4）P2口：P2口是一个带内 部还上拉 电阻的8位的双向I/O，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉 电 阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

在进行访问外部的程序存储器或者是16位地址以外的外部数据存储器时，，P2口线上的内容（也就是有特殊的功能的寄存器又叫做（SFR）中P2寄存器的内容），在整个的访问之际不会改变。

Flash 编程以及程序的校验期间，P2也会接收低高位的地址和其他不同的信号。

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