單片機課程設計--太陽能熱水器控制器設計

1、<p>　　單片機原理及系統(tǒng)課程設計</p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： 7 </p>

2、<p>　　指導教師： </p><p>　　2012 年 7月 1日</p><p><b>　　1引言</b></p><p>　　太陽能熱水器控制器設計</p><p><b>　　2 方案設計及原理</b></p><p&

3、gt;<b>　　2.1 設計方案 </b></p><p>　　如圖2-1所示，本系統(tǒng)主要由控制器、自動控制閥、手動控制閥、水位檢測電極、水溫檢測傳感器、電阻加熱絲、儲水箱等組成。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)組成及工作原理</p><p>　　本系統(tǒng)由溫度傳感器及調理電路、水位傳感器及調理電路、A／D轉換電路、液晶顯示電路、FPGA控制

4、模塊、按鍵輸入和繼電器執(zhí)行部件組成，其中FPGA控制模塊是本系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)結構如圖2-1所示。</p><p>　　(1) 液位傳感器采用ATSl73型霍爾元件121，若干霍爾元件固定在一個垂直導槽上，霍爾元件的輸出經(jīng)電阻網(wǎng)絡轉成不同電壓，經(jīng)ADC送入智能控制模塊中。</p><p>　　(2) FPGA控制部分根據(jù)檢測到的水位信號、溫度信號以及用戶的設定或操作，通過必要的邏輯運算，以確

5、定當前應該進行的操作，并通過輸出口送至執(zhí)行部件，進而控制進水閥、加熱泵的狀態(tài)，以實現(xiàn)所要求的控制功能。</p><p>　　2.3 單元模塊設計</p><p>　　2.3.1 單片機概述</p><p>　　圖3.1中，晶體振蕩器的頻率選6MHZ，復位電路采用上電復位，電路參數(shù)如圖中所示，以滿足系統(tǒng)復位時兩個機器周期的高電平的要求。由于CPU的內部已含有程序存儲

6、器，所以EA引腳接高電平。</p><p>　　圖2.3.1時鐘電路與復位電路</p><p>　　該水位自動顯示控制器采用AT89C51單片機，機內有一高增益反相放大器，構成自激振蕩電路，振蕩頻率取6MHz,外接6MHz晶振，兩個電容C1、C2取20pF，以便于起振蕩的作用。右圖中XTAL1為內部時鐘工作電路的輸入，XTAL2為來自反向振蕩器的輸出。</p><p&g

7、t;　　2.3.2溫度檢測模塊</p><p>　　本設計溫度傳感器選用AD590。AD590屬于半導體集成電路溫度傳感器，測溫范圍-55℃- +150℃，在其二端加上一定的工作電壓，其輸出電流與溫度變化成線性關系，1uA/°K，誤差有幾種等級:±1、±0.5、±0.3℃，本設計中選取±0.5℃品種。OP07為高精度運算放大器，AD590電流流經(jīng)R1、RP1轉換為

8、電壓信號，</p><p>　　R2、RP2為運算負反饋電阻，成反相比例放大器，將溫度信號轉換成0-5V的電壓信號，ADC0832再將其轉換為數(shù)字信號，輸入CPU。圖3.2溫度檢測和A/D轉換電路圖。</p><p>　　圖2.3.2溫度檢測電路 </p><p><b>　　3 硬、軟件設計</b></p><p&g

9、t;<b>　　3.1 硬件設計</b></p><p>　　AT89C51是一個低功耗高性能CMOS 8位單片機，4k Bytes Flash只讀程序存儲器(ROM),512 Bytes 內部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，片內的Flash存儲器，AT89S51片內總共有256字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)區(qū)，8位中央處理器和Flash存儲單元。</p><p>　　單片機的定時器To做16

10、位計數(shù)器,四位數(shù)碼管采用動態(tài)掃描方式顯示,長度計量儀采用0.5英寸共陽極連接的LED數(shù)碼管,LED數(shù)碼管由發(fā)光二極管作為顯 示字段的數(shù)碼型顯示器件。</p><p><b>　　3.2 軟件設計</b></p><p>　　主程序流程圖如圖4.1</p><p>　　圖4.1主程序流程圖</p><p><b>

11、;　　4 總結 </b></p><p>　　本控制裝置充分應用AT89C51單片機的軟硬件資源，該系統(tǒng)具有智能化、結構緊湊、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，這次基于單片機的太陽能溫控進水及水溫水位顯示控制裝置，已經(jīng)廣泛應用于當今社會，以其無線、非接觸控制技術，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被諸多電子設備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應用到計算機系統(tǒng)中，本設計僅是太陽能熱水器

12、控制器的極小部分展示。</p><p><b>　　5 參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉剛、秦永左. 單片機原理及應用. 北京：北京大學出版社,2006.</p><p>　　[2] 胡漢才.單片機原理及其接口技術. 北京：清華大學出版社,2004.</p><p>　　[3] 蔡美琴、張為民.MCS-

13、51 系列單片機系統(tǒng)及其應用(第二版） 高等教育出版社，2004.</p><p><b>　　附錄1：程序仿真圖</b></p><p><b>　　附錄2：程序</b></p><p><b>　　2.1 主程序</b></p><p>　　ORG 0000H</p

14、><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP CT0 ;轉定時器0中斷服務程序</p><p>　　ORG 0030H ;主程序</p><p>　　MAIN: MOV 30H,#00H

15、 ;0.1秒單元</p><p>　　MOV 20H,#00000100B ;置相應標志位</p><p>　　MOV P2,#0FFH ;P2口不顯示，電磁閥不通電，不加熱</p><p>　　MOV SP,#5FH ;設置堆棧深度</p><p>　　SETB EA

16、 ;開中斷</p><p>　　SETB ET0 ;允許T0中斷</p><p>　　MOV TMOD,#01010001B ;T0方式1定時，T1工作于方式1計數(shù)</p><p>　　MOV TH0,#3CH ;定時常數(shù)</p><p>　　MOV TL0,#0B7H

17、</p><p>　　MOV TH1,#00H ;清計數(shù)單元</p><p>　　MOV TL1,#00H</p><p>　　SETB TR0 ;啟動定時定時器0</p><p>　　SETB TR1 ;啟動T1</p><p>　　

18、MOV 28H,#60 ;設置初始溫度為60度</p><p>　　MOV 40H,#0FFH ;轉顯示狀態(tài)為全滅</p><p>　　MOV 36H,#0 ;清溫度存放單元</p><p>　　MOV 37H,#0</p><p>　　MOV 2FH,#1

19、 ;目標水位為1</p><p>　　LOOP:LCALL WATER ;水位檢測</p><p>　　LCALL DISP ;顯示程序</p><p>　　LCALL KEY ;鍵盤處理程序</p><p>　　SJMP LOOP</p>

20、<p><b>　　2.2 中斷子程序</b></p><p>　　CT0: MOV TH0,#3CH ;重置時間初值</p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　PUSH AC ;保護現(xiàn)場</p><p><b>　　PU

21、SH PSW</b></p><p>　　SETB RS0 ;選工作寄存器1組</p><p>　　MOV R1,#30H ;指向0.1秒單元</p><p><b>　　INC @R1</b></p><p>　　CJNE @R1,#10,RET_T

22、IME</p><p>　　MOV @R1,#00H</p><p><b>　　CPL 00H</b></p><p>　　LCALL TEST_TEMP ;調溫度處理程序</p><p>　　RET_TIME:POP PSW ;恢復現(xiàn)場</p><p>

23、;<b>　　POP ACC</b></p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p><b>　　2.3溫度檢測程序</b></p><p>　　TEST_TEMP: ;溫度處理程序，將溫度存放在27H單元，</p><p&

24、gt;　　設置的溫度存放于28H單元</p><p>　　JB 01H,RE_AD ;若為設置狀態(tài),則不進處理</p><p>　　MOV SCON,#00H ;置串口方式0，禁止接收</p><p>　　CLR ES ;串口禁中</p><p>　　CLR P3.6

25、;片選0832</p><p>　　MOV A,#06H ;置CH0通道配置</p><p>　　ADC0: MOV SBUF,A ;啟動A/D</p><p>　　ADC1: JNB TI,ADC1 ;串行發(fā)送啟動及通道配置信號</p><p>　　CLR TI

26、;清發(fā)送中斷標志</p><p>　　SETB REN ;允許（啟動）串行接收</p><p>　　ADC2: JNB RI,ADC2 ;接收第一字節(jié)</p><p>　　CLR RI ;清接收中斷標志，同時啟動接收第二字節(jié)</p><p>　　MOV A,SBUF

27、 ;讀第一字節(jié)數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV B,A ;暫存</p><p>　　ADC3: JNB RI,ADC3 ;接收第二字節(jié)</p><p>　　CLR RI ;清接收中斷標志</p><p>　　MOV A,SBUF ;讀第二字節(jié)數(shù)據(jù)</

28、p><p>　　ANL A,#0FH ;第二字節(jié)屏蔽高4位</p><p>　　ANL B,#0F0H ;第一字節(jié)屏蔽低4位</p><p>　　ORL A,B ;組合</p><p>　　SWAP A ;高低4位互換，組成正確的A/D數(shù)據(jù)</p>