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1、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(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
2、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VCCC110uFRSTR21KCY1HH-30p Y1CY2n1.0592MRES 930PU2P10/TP00P11/TP01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1AT89S52P20INI0P21P22T1P23T0P
3、24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDRDALE/PWRPSEN17-Q1312?15-14VCC -3110 WTXD 29012 一345MOS6 MISO7 SCK81918393837363534333221222324 药262728图二：最小系统(2)显示电路采用LE四码管显示，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。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Q0Q天目连。P1.0和74LS164的CLK1接，作为时钟；P1.4接74LS164的A 端，作为显
4、示数据的输入端。显示电路如图三所示。74164A1 hlVCC VCCC311043b1c1 5c25 d1VCCVCCVCCC33c3AVCCBQ7Q0Q6Q1Q5Q2Q4Q3CLEARGNDCLK164AVCC-T0-e1VCC ALK12214亘h1 VCC 12-g1 VCC11 f1d7164CVCCA B Q0Q1Q2h2214a3A B Q0Q1Q2 Q3VCCQ7Q6Q5Q4 .EAR CLK14T13 h3 VCC1213 VCC117310 e3VCC“8 74164CLKVCC Q7 Q6 Q5 Q4 CLEAR14713 h512 g511 f510 e5VCC12 3
5、 4 5 _ h3_a4一b4一C4d4GND CLK8 74164CLKAVCCBQ7Q0Q6Q1Q5Q2Q4Q3CLEARGNDCLK164BVCC614T13 h212 g211 f210 e2VCC、9a8174164CLKAVCCBQ7Q0Q6Q1Q5Q2Q474LSD64-CAR69164DVCC1413 h4可g411 f410- e4VCCVCCC321048 74164CLK&04 CC1 v74LS16474LS164VCCC 5 c5104d5b52345164E VC C74LS164图三：显布电路但是使用74LS164串显会出现消隐的问题。为了消除消隐，那么就必须在硬
6、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(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的基极作为蜂鸣器控制信号的输入端与单片机I/O 两个三极管及5.1K偏置电阻组成。当输入端为高电平时， 蜂鸣器不响；当输入端为低电平时，Q51截止，Q52导通, 蜂鸣器电路如图六所示。口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014 Q51导通，Q52截止，蜂鸣器回路开路, 蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。(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
7、控制部分处理并驱动晶体管，最 后由OU嘲输出方波信号以控制电机白运行。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 OU改台终呈高阻抗状态。因此,IN1,IC7， 1uf丁 1VCCPGND14CE 2CE113CCEA3OUT1OUT312 B4VS1H11VS2A5OUT2OUT410 BIN16IN19IN2N27SGNDPGND8 II1VCC图七：电机电路VCC FAN8200123456DJBCZ2*3AB A(6)液位检测电路要使FAN8200空制器输出工作正常，器件的触发使能端必须为高电平。当CE为高电平时,为1时
8、，电机正转；IN1为0时电机反转。电机电路如图七所示。液位检测控制电路，由两片 CD405W CD406豳成，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 CD4066f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COMSI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
9、出液位的高度。液位检测电路如图八所示。位74066VCC图八：液位检测电路(7)温度检测电路采用DS18B2嗷字温度传感器它是化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、DALLAS司生产的单总线式数字温度传感器，它具有微型 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TO 92小体积封装形式，温度测量范围为55c+125C,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625 C,被测温度用符号扩展的16位数 字量方式用行输出，具工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方
10、式产生，多个DS18B20T以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20s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 DS18B2常适用于远距离多点温度检测系统。根据设计要求，DS18B2狈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TEMPIDS18B20CCV AmlAD DNGC VC21TEMP22 32-PSUTVCC图十：电源电路-HI0.1u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
11、的电源电压。电源电路如图十所示。四、软件设计2.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.软件流程图开始初始化显下当前检测到的温度检测当前水位水显示X前水延时一段时问Y水位高于-1Y二水位低于2点.一 .Ny水位处于局于15或低于2蜂鸣器报警电机反转蜂鸣器报警电机正转五、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，
12、显示H 02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H 15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，2001LCALL MULDL4:DJNZR2,L4 ;释放DS1820总线保持 60USCHUFA: MOV R6,#00H; 被除数在R2R3R4R外，R2最高字节，CLR
13、C; 清存在信号除数在R6R7， R6 高字节，结果在R2R3。ORLC,P3.4MOV R7,#10HJCL0; 存在吗？不存在则重新来。MOV R2,#00HMOV R2,#30H附录一程序; 标志;32H 水位标志;BAOZHIBIT温度;DINGS;alarmflag;74164ABIT;CLKBIT;CEBIT;M1BIT;SPKBIT;LABIT;LBBIT;LCBIT;4051INHBIT;K1BIT;K2BIT33H; 显示标志 ;33H=0 显水位， 33H=1 显BIT 34H;34H=0 定时,34H=1 计数BIT 24H;蜂鸣器报警标志P3.0;164 数据端P3.1;164 时钟P1.5; 电机控制端为 1P3.3;P3.3=1 电机正转，反之反转。P3.5; 蜂鸣器控制P1.1;4051 点 AP1.2;4051 点 BP1.3;4051 点 C
