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基于单片机AT89C51控制的热水器设计33249.docx
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方案比较
方案一设计的太阳能热水器控制系统以 单片机为检测控制中心单元,采用 实时时
钟,不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示功能,而且具有时间设定、温度设定与控制功
能。控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置 电加热器使蓄水箱内的水温达到预先设定的温
度,从而达到 小时供应热水的目的。实际应用结果表明,该控制器和以往显示仪相比具有性价
比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。
图 系统硬件结构图
方案二采用系统的温度采集选用 铂电阻温度传感器,采集到的电压信号经集成运放
放大到 一 伏之间,送入串行加转换器 ,转换结果由单片机处理,其电路原
理如图 所示.设计时将加转换器的参考电压设置为 . , .按照同相
比例放大电路连接,则 !"#$%#$%.$ 值的变化表示了 $!! 温度传感器温度的
变化,每个温度值对应一定的转换结果。可以在程序中建立一个查找表,表中每个元素的地址即为
转换结果,元素值即为所对应的温度值。
图 系统硬件结构图
方案选择
方案一硬件电路简单,程序设计复杂一些,但是我已经使用开发工具 &' 用汇编语言对系统
进行了程序设计,用仿真软件 ( 对系统进行了仿真,达到了预期的结果。由此可见,该方
案完成具有可行性,体现了技术的先进性,经济上也没有问题。
根据设计的要求,以及设计的便捷性,综上所述,本课题采用方案一对系统进行设计。
.单元模块设计
各单元模块功能介绍及电路设计物
单片机系统设计
单片机系统由 和一定功能的外围电路组成,包括为单片机提供复位电压的复位电
路,提供系统频率的晶振。这部分电路主要负责程序的存储和运行。上图中 内部时钟方式
电路外接晶体以及电容 和 )构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值
虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定性、起振的快速性和
温度的稳定性。晶体可在 *+~*+ 之间任选,电容 和 )的典型值在 ,~,之间
选择,但在 ),~,时振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常选择为 ,左右,但本电路
采用 ,。在设计印刷电路板时,晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近,
以减少寄生电容,更好的保证振荡器稳定和可靠的工作。为了提高温度稳定性,应采用温度稳定性
能好的 高频电容。 的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路通常采用上电自
动复位和按钮复位两种方式。本设计中所用到的是上电按钮复位。
图 单片机系统
控制器实时时钟接口电路
为实现热水器 小时供应热水的目的,控制器必须有一个实时时钟来为系统提供准确的基准
时间;在软件设计上则要实时地读出当前时间,同设定时间比较,以决定系统工作状态。本系统采
用美国 半导体公司最新推出的时钟芯片 ,该芯片采用 技术,把时钟芯片
所需的晶振和电池以及相关的电路集成到芯片内部,并与 ) 管脚完全兼容。芯片
具有微功耗、外围接口简单、精度高,工作稳定可靠等优点。它与 单片机的接口电路见下图
。
图 与单片机接口电路
水位检测和温度检测接口电路
蓄水箱水位和温度检测部分是实现温度智能控制的重要环节,只有准确地检测出水位和温度,
才能通过软件计算提前开始辅助加热的预加热时间。要实现辅助加热提前时间的精确计算,最好是
采用连续液位传感器,但考虑系统成本,本设计仍采用分段式液位传感器 通过软件来提高精度 ,
在水位显示上也仍采用分段显示。水位检测部分的硬件连接如图 所示。
图 水位监测及显示接口电路
检测原理如下:当水箱中无水时, 个非门均由 欧姆电阻上拉成高电平, 所以图中各“非”门
)输出均为低电平,~ 均不亮。当水位高于“非”门 的输入探针时,由于水的
导电作用,使“非”门 的输入变为低电平,所以其输出变为高电平, 点亮,依此类推。随着水
位的上升,各“非”门输出相继为高电平, 依次点亮。这里要注意的是上拉电阻不能选择太小,
因为水的电阻在 -左右,所以上拉电阻选择太小的话,将在水位升高时,无法把“非”门输入端
拉成低电平。实验表明, 上拉电阻选择在 -~欧姆左右能很好地满足电路的工作要求。为了
使 随时能够读出当前的水位情况,这里选用 作为状态输入缓冲器。蓄水箱温度检
测电路采用 . 芯片使其换成脉冲信号,送到 的 '%口编程为计数器工作模式,通过
测量输出脉冲频率的大小来换算成水温高低信号。
. 与单片机接口电路设计
基于 . 多点温度测量系统以 为中心器件,以 &'为系统开发平台,用 语
言进行程序设计,以 ( 作为仿真软件设计而成的。
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