太阳能热水器智能控制毕业论文(编辑修改稿)

太阳能热水器智能控制毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

确定了。 测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 要进行 — 个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。 因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需太阳能热水器智能控制毕业论文 15 要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。 因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。 但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。 因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽减少从外界引入的串扰信号。 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的 测量条件，实际上传感器的响应总有 — 定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。 以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。 传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。 在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。 当所要求测量精度比较低时，在一 定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。 影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。 因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。 传感器的精度越高， 其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。 这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，太阳能热水器智能控制毕业论文 16 就需选用精度等级能满足要求的传感器。 对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。 自制传感器的性能应满足使用要求 [11]。 本系统设计以采集温度为例，通过选用不同的传感器及其相应传感器的放大电路，可实现多路采集不同 的测量数据如温度 、 湿度 、 压力等数据。 温度传感器选用 本系统采用接触式温度传感器 DS18B20。 DS18B DS1822 “一线总线 ”数字化温度传感器是 DALLAS 最新单线数字温度传感器， 同DS1820 一样， DS18B20 也 支持 “一线总线 ”接口，测量温度范围为 55176。 C~+125176。 C，在 10~+85176。 C 范围内 ,精度为 177。 176。 C。 DS1822 的精度较差为 177。 2176。 C。 现场温度直接以 “一线总线 ”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 适合于恶劣环境的现场温度测量，与前一代产品不同，新的产品支持 3V~ 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。 而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20与单片机的典型接口设计 可以采用外接电源与寄生电源供电（就是供电电源从数据线上得到）： 太阳能热水器智能控制毕业论文 17 图 外接电源供电 图 寄生电源供电 8255A与单片机的接口电路设计 ADC0809 与 89C51 单片机的接口设计 用单片机控制 A/D 转换器时，多采用查询和中断控制两种方法。 查询法是在 单片机把启动命令送到 ADC 之后，执行别的程序，同时对 ADC的状态进行查询，以检查 ADC 变换是否已经结束，如查询到变换已结太阳能热水器智能控制毕业论文 18 束，则读入转换完毕的数据。 中断控制法是在启动信号送入 A/D 转换器时之后，单片机执行别的程序。 当 A/D 转换器变换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据，并进行必要的数据处理，然后返回原程序 [14]。 这种方法单片机无需进行转换时间的管理， CPU效率高，所以特别适合于变换时间较长的 A/D 转换器时 [14]。 本系统就是采用中断控制法。 89C51 与 ADC0809接口电路图如图 33 所示。 将 ADC0809 作为外扩的并行 I/O 口，由 和 WR 端的脉冲同时有效时启动 A/D 转换，通道选择端与 A、 B、 C 分别与地址线 A0、 AA2 相连。 其端口地址为 7FF8H— 7FFFH。 A/D 转换结束后， EOC 向 89C51的 INT1 端输入一个高电平，既向单片机产生一个外部中断 1 信号。 . A T 8 9 C 5 1G 7 4 L S 3 7 3 O E1C L KA D D AA D D BA D D CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7 W RP 2 . 7 R DI N T 12 82 72 62 52 42 32 22 1S T A R TA L EO EE O C 1 117 4 L S 0 21 12 5 6A D C 0 8 0 9R E F ( + )R E F ( )A L E3 4 7 8 1 3 1 4 1 7 1 8I N i1 图 33 ADC0809 与 89C51 的中断方式原理图 键盘和显示器接口设计 键盘工作原理 [3] 太阳能热水器智能控制毕业论文 19 键盘在单片机应用系统中 能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。 键盘输入应解决的问题 1．键盘输入的特点 键盘的实质是一组开关的集合。 通常按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断。 一个电压信号通过机械触点的断开、闭合过程，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下断开。 因而，在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～ 10ms。 2．消除按键抖动 1) 硬件消除抖动一般采用双稳态消抖电路。 2) 软件消除 按键抖动。 如果按键较多硬件电路将无法胜任，因此常采用软件的方法进行消抖。 在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms 子程序后再按确认该键电平是否仍保持闭合状态，如果保持闭合状态电平则确认为真正有键按下，从而消除了抖动的影响。 3．键盘接口的工作原理 常见的键盘接口分为独立式键盘接口和矩阵式键盘接口两种。 本系统采用 矩阵式键盘接口。 矩阵式键盘接口是适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。 矩阵式 4*4 键盘如图 34 所示。 从图中可以看出，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立式按键相 比，要节省很多 I/O 口线。 0 1 2 34 5 6 78 9 10 1112 13 14 1512341 2 3 4+ 5 V 图 34 矩阵式 4*4 键盘原理图 1）矩阵式键盘接口的工作原理 按键设置在行、列线的交叉点上，行、列线分别连接开关的两端。 行线通过上拉电阻接到正 +5V。 平时无按键时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态键由此行线相连的列电平决定。 列线如果为低电平，这行线电平为低；列线电平如果为高，则行线电平也高。 太阳能热水器智能控制毕业论文 20 这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。 由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在的电平。 因此各按键彼此间互相发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并 作适当的处理，才能确定闭合键的位置。 2）按键的识别方法 按键识别的方法主要有扫描法、线反转法和键盘编码。 由于本系统按键较多所以采用键盘编码的方法。 LED 显示器工作原理 LED 显示器有静态和动态显示两种方式。 1． LED 静态显示 LED 显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或供阳极）连接在一起并接地 (或 +5V)；每位的段选线（ adp）分别与一个八位的锁存器输出相连。 所以称为静态显示。 各个 LED 的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。 也正是因为如此，静态 显示的亮度比较高。 2． LED 动态显示 在多位 LED 显示时，为简化硬件电路，通常将所有的位的段选线相应的并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。 而各共阳极或共阴极分别由相应得 I/O 线控制，实现各位的分时选通。 由于动态 显示所用接口管线较少，因此本系统采用 LED 显示器的动态显示方式。 键盘 /显示电路 系统键盘显示接口采用 8279 芯片，用硬件完成键盘与显示器扫描[4]。 键盘由 09 数字键，报警值设定键，时钟设定键，左位移键，确认键，运行键等组成，采用 4179。 4 键盘。 用户可以通过键盘完 成人机接口的各种操作。 键盘以中断方式工作。 当有按键时， 8279 申请中断 CPU响应中断后转入键盘监控处理程序。 显示器采用 4 个 LED 数码管，系统检测数据经 AT89C51 单片机处理后通过 I/O 口送到驱动电路， LED 显示甲烷气体现场浓度。 8279 与单片机 AT89C51 的硬件接口电路图如图 313 所示。 8279 芯片外接 4179。 8 键盘和 4 位显示器，工作于 4 位显示和键盘输入工作方式，均为编码扫描，其组成可分为三个部分： 太阳能热水器智能控制毕业论文 21 图 36 8279 与单片机 AT89C51 的硬件接口 电路图 1．显示接口：由 4 个 7 段 LED 显示器组成。 SL0SL2经 74LS138(1)译码低四位扫描控制位选口，显示字符的段选码由 8279 芯片的一个 4位输出口 OUB03同步输出实现，并且经 74LS06 非门轮流驱动 7 段 LED显示器。 消隐显示信号输出 BD 线与 74LS138(1)的使能端 E3相连，当显示功换时 ,BD 输出低电平关闭 74LS138(1)，从而达到显示消隐的目的。 2．键盘接口： 16 个键排成 4 行 4 列的 矩阵。 8279 工作于键盘输入方式， 4 根列扫描线由 SL0SL7 经 74LS138(2)译码获得，只用其中的四根， 4 根行信号线由 RL0， RL1， RL2， RL3 引入。 由于 8279 的输入线RL0RL7 内部有上位电阻，当无键按下时均为高电平，而当有键按下时则被键盘上的按键拉成低电平，该键的行、列号信息被读人 FIFO RAM缓冲器中。 同时 8279 的中断请求信号 IRQ 为高电平，可向 CPU 申请中断，读取键值代码。 A T 8 9 C 5 18 2 7 9R DR DI R QW RW RC SD 0D 7P 0 . 0P 0 . 7P 2 . 7A L E7 4 L S3 7 3C L KA B0A0I N T 0R S T R E S E TC N T LS H I F TO U T A3O U T A07 4L S0 67 4 L S1 3 8 ( 1 )7 4 L S1 3 8 ( 2 )O U T B3O U T B0E3CBAS L2S L1S L0R L3R L2R L1R L0B DY7Y0.Y7Y0...共 阳 4 位 L E D 显 示a b c d e f gY3Y1Y2Y Y Y YY Y Y YY Y Y YY Y Y YCBA太阳能热水器智能控制毕业论文 22 3． 8279 与 AT89C51 的接口：在硬件连线图中，单片机 AT89C51的 脚经反向器接片选信号 CS。 8279 的 A。