綜合實踐總結(jié)報告封皮(A4紙

1、控制系統(tǒng)綜合實訓總結(jié)報告學 院 計算機與控制工程學院 專業(yè)班級 自動化121 學生姓名 滕大江 學 號 成績 評 語基于AT89C51單片機的太陽能熱水器控制器設計摘 要 隨著人們生活水平的提高,各種熱水器的使用已相當普及。與之相配套的控制儀也相繼問世。然而,目前市場上的各種熱水器控制電路還與理想要求相差甚遠。消費者需要真正的“自動”控制,以實現(xiàn)使用的最簡單化。就像家用電視機、電冰箱一樣,接通電源、設定完畢就不用再操心了。 本次畢業(yè)設計運用AT89C51單片機設計了一種自動控制電路,該電路用于太陽熱水器,能實現(xiàn)在用水時,若日曬水溫達不到設定值,則電加熱自動補溫。從而實現(xiàn)了熱水器的自動及節(jié)能。本

2、文詳細介紹了基于單片機的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)組成、硬件設計。實現(xiàn)了溫度和水位參數(shù)的實時顯示,而且具有溫度設定、水位設定與控制功能,停電后再來電時也不用重新設定,具有故障報警和故障自處理功能,良好的穩(wěn)定性和抗干擾性能。關(guān)鍵詞：單片機；太陽能熱水器；控制器前 言目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水器控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。這種控制器只具有溫度和液位顯示功能，而且為分段顯示，溫度顯示誤差為10%，水位顯示誤差為25%。這種顯示器(還稱不上控制器)不具有溫度控制功能，當由于天氣原因而光強不足時，就會

3、給熱水器用戶帶來不便；即使熱水器具有輔助加熱功能，由于加熱時間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費大量的電能。本文設計的太陽能熱水器控制器以80C51單片機為檢測控制核心，采用DS12887實時時鐘，不僅實現(xiàn)了時間、溫度和水位三種參數(shù)實時顯示和FUZZY控制功能，而且具有時間設定、溫度設定與控制功能。 此款熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽能的豐富的免費的資源的優(yōu)勢，同時考慮到在陰天及夜間無法利用太陽能的缺點，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。正

4、 文1 方案設計設計的太陽能熱水器控制系統(tǒng)以89C52單片機為檢測控制中心單元，采用DSl2887實時時鐘，不僅實現(xiàn)了時間、溫度和水位三種參數(shù)實時顯示功能，而且具有時間設定、溫度設定與控制功能?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置(電加熱器)使蓄水箱內(nèi)的水溫達到預先設定的溫度，從而達到24小時供應熱水的目的。實際應用結(jié)果表明，該控制器和以往顯示儀相比具有性價比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點2 各單元模塊功能介紹及電路設計物2.1 單片機系統(tǒng)設計單片機系統(tǒng)由AT89C52和一定功能的外圍電路組成，包括為單片機提供復位電壓的復位電路，提供系統(tǒng)頻率的晶振。這部分電路主要負責程

5、序的存儲和運行。上圖中MCS-51內(nèi)部時鐘方式電路外接晶體以及電容C5和C6構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、諧振器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體可在1.2MHz12MHz之間任選，電容C5和C6的典型值在20pF100pF之間選擇，但在60pF70pF時振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定性。典型值通常選擇為30pF左右，但本電路采用33pF。在設計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電容應盡可能安裝的與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO高

6、頻電容。AT89C52的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本設計中所用到的是上電按鈕復位。單片機系統(tǒng)2.2控制器實時時鐘接口電路 DS12887與單片機接口電路為實現(xiàn)熱水器24小時供應熱水的目的，控制器必須有一個實時時鐘來為系統(tǒng)提供準確的基準時間；在軟件設計上則要實時地讀出當前時間，同設定時間比較，以決定系統(tǒng)工作狀態(tài)。本系統(tǒng)采用美國DALLAS半導體公司最新推出的時鐘芯片DS12887，該芯片采用CMOS 技術(shù)，把時鐘芯片所需的晶振和電池以及相關(guān)的電路集成到芯片內(nèi)部，并與MC管腳完全兼容。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡單、精度高，工作穩(wěn)定

7、可靠等優(yōu)點。它與89C52單片機的接口電路見上圖。2.3水位檢測和溫度檢測接口電路蓄水箱水位和溫度檢測部分是實現(xiàn)溫度智能控制的重要環(huán)節(jié)，只有準確地檢測出水位和溫度，才能通過軟件計算提前開始輔助加熱的預加熱時間。要實現(xiàn)輔助加熱提前時間的精確計算，最好是采用連續(xù)液位傳感器，但考慮系統(tǒng)成本，本設計仍采用分段式液位傳感器(通過軟件來提高精度)，在水位顯示上也仍采用分段顯示。水位檢測部分的硬件連接如圖所示。水位監(jiān)測及顯示接口電路檢測原理如下：當水箱中無水時，8個非門均由1M歐姆電阻上拉成高電平， 所以圖中各“非”門(CD4069) 輸出均為低電平，LED1 LED8 均不亮。當水位高于“非”門1 的輸入

8、探針時，由于水的導電作用，使“非”門1 的輸入變?yōu)榈碗娖?，所以其輸出變?yōu)楦唠娖剑琇ED點亮，依此類推。隨著水位的上升，各“非”門輸出相繼為高電平，LED依次點亮。這里要注意的是上拉電阻不能選擇太小，因為水的電阻在100k8 左右，所以上拉電阻選擇太小的話，將在水位升高時，無法把“非”門輸入端拉成低電平。實驗表明， 上拉電阻選擇在500k1M歐姆左右能很好地滿足電路的工作要求。為了使89C52 隨時能夠讀出當前的水位情況，這里選用74LS244 作為狀態(tài)輸入緩沖器。蓄水箱溫度檢測電路采用DS18B20芯片使其換成脈沖信號，送到89C52的I/O 口(編程為計數(shù)器工作模式)，通過測量輸出脈沖頻率的

9、大小來換算成水溫高低信號。2.4 DS18B20與單片機接口電路設計DS18B20與單片機接口電路基于DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)以AT89C51為中心器件，以KEIL為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用C語言進行程序設計，以PROTEUS作為仿真軟件設計而成的。DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入/輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進行相應的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機。主機按照通信協(xié)議用一個IO口模擬DS18B20的時序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進行相應的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點的溫度。

10、在系統(tǒng)啟動之時，可以通過44鍵盤設置各點溫度的上限值，當某點溫度超過設置值時，報警器開始報警，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。每個DS18B20有自己的序列號，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了4個DS18B20，通過CRC校驗，對各個DS18B20的ROM進行尋址，地址符合的DS18B20才作出響應，接收主機的命令，向主機發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。采用這種DS18B20尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡單。結(jié) 論本系統(tǒng)通過單片機控制各個電路模塊以實現(xiàn)對溫度，水位的檢測，以及對整個熱水器的智能化控制。該控制器和以往顯示儀相比具有性能價格比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。單片機控制系統(tǒng)具有低

11、價、智能的優(yōu)勢，能夠根據(jù)需求的不同而作相應的調(diào)整，更加個性化。同時，使用單片機控制系統(tǒng)能夠節(jié)約能源，保護設備，延長設備的使用時間。該熱水器具備以下特點：1 結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、操作維護簡便。2 熱源取之不盡用之不竭，不需要運輸，節(jié)省燃料。3 無污染，不會對周圍環(huán)境造成任何影響。4 該系統(tǒng)加裝減壓閥后可與鍋爐配套使用，解決冬季用水。5 不用考慮玻璃蓋的防凍裝置。6 該系統(tǒng)加裝減壓閥后可與鍋爐配套使用，解決冬季用水。7 不用考慮玻璃蓋的防凍裝置。該熱水器裝置置于浴室屋訂占地面積較大，同時增加了建筑物的載荷。在試制和安裝過程中我們體會到只有注意以下幾個方面才能保證熱水器的正常運行，第一是循環(huán)管道水流

12、方向不允許有反坡現(xiàn)象，拐彎要和緩，管道內(nèi)要清潔無阻塞。第二是冷水箱、熱水箱、集熱器及熱水保溫的相對位置及標高合理，符合水流規(guī)律，第三是補充給熱水箱的水流不允許沖擊，第四是電磁閥的選擇及安裝位置要合理，保證動作靈敏可靠?？傊瑹o論從市場或技術(shù)抑或價格的角度來說，此款熱水器具有很大的優(yōu)勢。它市場前景廣闊、技術(shù)先進、價格合理、高度智能化，方便省事，是當前市面上熱水器的升級產(chǎn)品。它不但適合于城鄉(xiāng)民宅需求，還適用于寫字樓、餐飲、娛樂、商業(yè)服務浴室、理發(fā)店、旅館、招待所、托兒所、敬老院及外貿(mào)出口等各種需求。心 得本次課程設計是對所學知識的一次綜合性運用。其中包括對模擬電子技術(shù)基礎、和數(shù)字電子技術(shù)基礎、單片

13、機等知識的運用。從而完成了本次設計。在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自身知識的不足，也發(fā)現(xiàn)我們必須具備專業(yè)基礎知識以外，才能成功的設計出一件合格的東西。這次課程設計收獲很多，體會也很深刻，并且對我們所學的東西也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在設計過程中，也學會了很多新的東西，PROTEL軟件繪制電路原理圖和PCB圖，以及一些仿真軟件的應用，最典型的就是PROTEUS軟件的應用，以及與KEIL軟件的聯(lián)合使用功能。當然最重要的是學到了關(guān)于基本電子設計的一些基本方法，同時也加深了對一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握。除此之外，我覺得在這次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)團隊精神的重要性，很多時候一個人的力量是有限的，一個人不可能什么都會，什么都能自己解決，還是有需要他人幫助的時候，我覺得人與人之間的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還能提高我們每個人的實際水平，也