太阳能热水器水位控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

太阳能热水器水位控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

机监测端口隔离，采取如图 35 示电路。 + 5 VR 1 R 23 K 2 K水位电阻C 1 uF89 C 52LM 358P 1 . 0INT 0LM 393+ 12 V + 5 V++比较器跟随器 图 35 水位测量电路 1． LM358 的应用 LM358 的正向输入端接电容电压正端，反向输入端与输出端相连，构成电压跟随器。 电 压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。 输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低 ，也就是说电压跟随器有较好 的隔离作用，使输出对输入影像较小，正好满足我们的要求。 LM358 的输出电压幅度为 0 至 ,而要跟随的电压范围为 0— 5V，所以应选用大于 + 的电源供电，这里选用 +12V 单电源供电。 2． LM393 的作用 给比较器设置 +3V 的参考电压，将电容电压的指数曲线变成矩形波，波形图如图 36 示。 将参考电压接同相输入端，比较电压接反相输入端，从而实现电容电压在上升到参考电压时比较器产生下降沿信号，作为单片机的外部中断信号。 根据 LM393 的特性本设计电源电路提供的电压，选用 +5v 给其供电。 由河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 水位测量电路硬件设计 9 LM393的内部原理图可知 LM393的输出为集电极开路，它的输出高电平与 LM393的电源无关，但须接外部电源和上拉电阻。 在图 35 所示的水位测量电路中并未有这样的上拉电压电路，是因为单片机内部 INT0、 INT1 口已经具备了这样的电路。 另外 LM393 的同相输入端输入和反相输入端输入之间有相互嵌位作用， +5V电源和分压电阻提供的 +3v 参考带电平对反相输入端输入有嵌位作用，如果不接LM358 电源跟随器而与电容直接相连，显然会影响电容电压的变化，这就是要加电压跟随器进行隔离的原因。 图 36 电压与比较器输出信号 (仿 真和实测 ) 河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 时钟电路和电源电路 10 第四章 时钟电路和电源电路 时钟芯片选择 DS12B887 并行时钟芯片 1． DS12B887 性能特点： 在没有外部电源的情况下可工作 10 年，自带晶体振荡器及电池，可计算到2100 年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿，用二进制码或 BCD 码代表日历和闹钟信息，有 12 和 24小时两种制式， 12 小时制时有 AM 和 PM 提示，可选用夏令时模式，可以应用于 MOTOROLA 和 INTEL两种总线，数据 /地址总线复用，内建 128 字节 RAM– 14 字节时钟控制 寄存器– 114 字节通用 RAM，可编程方波输出，三种可编程中断 – 时间性中断 可产生每秒一次直到每天一次中断 – 周期性中断 122 ms 到 500 ms 时钟更新结束中断。 2． 管脚功能描述 图 41是 DS12B887 时钟芯片管脚图。 管脚名称和功能： AD0~AD7 – 地址 /数据复用总线； NC – 空脚； MOT – 总线类型选择(MOTOROLA/INTEL)； CS – 片选； AS – ALE； R/ W – 在 INTEL 总线下作为 /WR； DS – 在 INTEL 总线下作为 /RD； RESET – 复位信 号； IRQ – 中断请求输出； SQW – 方波输出； VCC – +5 电源； GND – 电源地 ； 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 7 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : F : \ T D D O W N L O A D \ M y D e s i g n. d db D ra w n B y:NC2NC3AD59AD48AD37AD26AD15AD04AD711NC1AD610NC16CS13AS14R / W15R C L R21DS17NC18S Q W23NC20NC22IR Q19D S 12 B 8 87 ( 24 ) 图 41 DS12B887 时钟芯片管脚图 DS1302 串行时钟芯片 1． DS1302 芯片的性能特点： 实时时钟具有能计算 2100 年之前的秒分时日星期月年的能力还有闰年调整河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 时钟电路和电源电路 11 的能力， 318 位暂存数据存储 RAM，串行 I/O 口方式使得管脚数量最少， 宽范围工作电压 ~，读 /写时钟或 RAM 数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式， 8 脚 DIP 封装或可选的 8 脚 SOIC 封装根据表面装配， 简单 3 线接口，与 TTL 兼容 Vcc=5V。 2． 管脚功能描述 图 42 为 DS13028 脚封装管脚图。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 7 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : F : \ T D D O W N L O A D \ M y D e s i g n. d db D ra w n B y:V C C 21X12X23GND4V C C 1 8S C L K 7I/ O 6R S T 5D S 13 0 2 图 42 DS13028 脚封装管脚图 管脚描述： X1 、 X2 晶振管脚； GND 地； RST 复位脚； I/O 数据输入 /输出引脚； SCLK 串行时钟； Vcc1,Vcc2 电源供电管脚； 比较选择 DS12B887 的计时功能基本相同，它们的最大区别是 DS1302 时串行 I/O 方式，而 DS12B887 是并行 I/O 口方式， DS12B887 编程实现要 容易些，而 DS1302 要占用较少的 I/O 资源。 可见使用 DS1302 串行时钟芯片能够节省单片机的硬件资源，并能充分发挥单片机的软件优势，所以应使用串行芯片 DS1302 来完成时钟信号的提供。 时钟电路的应用设计 DS1302 内部寄存器 CH: 时钟停止位 寄存器 2 的第 7 位 12/24 小时标志 CH=0 振荡器工作允许； bit7=1,12 小时模式； CH=1 振荡器停止； bit7=0,24 小时模式； WP: 写保 护位 寄存器 2 的第 5 位 :AM/PM 定义 WP=0 寄存器数据能够写入； AP=1 下午模式； WP=1 寄存器数据不能写入； AP=0 上午模式 TCS: 涓流充电选择 DS: 二极管选择位 TCS=1010 使能涓流充电； DS=01 选择一个二极管。 TCS=其它 禁止涓流充电； DS=10 选择两个二极管。 DS=00 或 11, 即使 TCS=1010, 充电功能也被禁止 河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 时钟电路和电源电路 12 表 41 RS 位功能 表 RS 位 电阻 典型位 00 没有 没有 01 R1 2 KΩ 10 R2 4 KΩ 11 R3 28KΩ DS1302 与单片机的连接及时间读取方法 DS1302 的管脚按前面的说明进行连接， SCLK 同步时钟口接 口， I/O 数据输入输出口接 口， RET 复位引脚接 口， VCC2 接 +5V 电源， VCC1接 +5V 备用电池， X X2 接 晶振。 单片机与 DS1302 的连接方式如图 43 所示。 读取 DS1302 的时钟时间是主程序的一部分，首先要定义日期时间等全局变量，然后在主程序中调用时间读取程序。 DS1302 为串行时钟芯片，每次传送一位数据，通过 给 DS1302 发同步脉冲实现数据传输的同步。 口与 DS1302 I/O 引脚相连，将要读取值的控制字串行写入到 DS1302 中，每写一位，发送一个同步脉冲，控制字为 8 位，读出的时、分数据也是 8 位，写完 8 位控制字， DS1302随后就通过 I/O 引脚将该值送给单片机。 I/O 引脚上的数据在 SCLK 的上升沿串行输入 (写数据到 DS1302)，在 SCLK 的下降沿串行输出 (读数据 )。 为了启动数据传输，引脚 RST 应为高电平。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ p c \桌面 \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:V C C 21X12X23GND4V C C 18S C L K7I / O6R S T5J P 1D S 13 0 2+5Y23 2. 7 68E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 10 / T1P 11 / T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 9C 5 2BT+ 5VC73 0p FC83 0p F 图 43 单片机与 DS1302 的连接图 河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 时钟电路和电源电路 13 电源电路的设计 对于太阳能用户来讲，最常用、最方便的电源当然是 220V 的工频交流电源，但太阳能热水器控制系统需要的是稳定的 +5V 和 +12V 电源，所以要为控制系统设计直流电源电路。 由于本设计由 +5V 和 +12V 两个不同的电压供电，并且 +5V 是主电源。 变压器分别采用 220/8 和 220/15 的变压器，稳压电路分别采用集成稳压器件 7805 和7812 进行稳 压。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : C : \ D O C U M E ~ 1 \ p c \ L O C A L S ~ 1 \ T e m p \ R a r \ M yD e s i g n. dd bD r a w n B y:1234D1I N 4 0 01T12 20 / 8C11 04C21 04E11 00 0 u F+5V i n1GND2V o ut3U6 7 80 5 图 44 系统直流电源总图 河南城建学院本科毕业设计（论文） 第五章 键盘和显示电路 14 第五章 键盘和显示电路 键盘和显示电路是太阳能热水器水位控制系统与用户的接口，用户通过显示来观察水位、时间等状态值，再根据观察到的值，通过键盘对太阳能热水器进行控制。 本。