太陽能熱水器智能控制器-畢業(yè)設計

1、<p>　　本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　題目： 太陽能熱水器智能控制器設計 </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： 學 號： </p><p>　　學生姓名： </p><

2、p>　　指導教師： </p><p>　　起止日期： </p><p>　　設計地點： </p><p><b>　　2015年6月</b></p><p>　　Research on the Design of Intel

3、ligent Controller </p><p>　　of Solar Water Heater </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，太陽能熱水器的普及面已越來越廣，其具有的方便、快捷、節(jié)能等特點深受廣大用戶的青睞。而其智能控制器的逐步改進與完善日趨重要。</p><p>

4、　　本文設計的太陽能熱水器智能控制器，主要是針對家用太陽能熱水器，它以單片機AT89S52、溫度傳感器DS18B20、液位傳感器為核心，同時增加液晶顯示、鍵盤輸入、上下水電磁閥的操控及加熱控制等電路。不僅可以實現(xiàn)水溫水位的實時顯示與設定自動控制功能，而且可以對缺水、過熱等故障發(fā)出報警提示。完成的工作主要有：</p><p>　　實現(xiàn)最小系統(tǒng)電路、電磁閥、加熱絲控制電路、水溫水位檢測電路、</p>&

5、lt;p>　　報警提示電路、電源電路等各個功能模塊電路的設計；</p><p>　　(2) 實現(xiàn)各個功能模塊軟件控制程序的設計；</p><p>　　(3) 實現(xiàn)焊接和硬件電路的調試；</p><p>　　(4) 實現(xiàn)軟件程序的調試運行以及軟硬件同步聯(lián)調</p><p>　　硬件設計電路使用Altium Designer 6.9軟件，軟

6、件程序的設計和調試則使用Keil uVision4軟件，二者結合使用，有效地解決了控制器從原理圖的設計到仿真調試再到實物制作等一系列相關的問題。</p><p>　　關鍵詞: 太陽能熱水器；AT89S52；DS18B20；水溫水位控制；軟件硬件同步</p><p><b>　　調試</b></p><p><b>　　ABSTRACT

7、</b></p><p>　　In recent years, the popularity of the application of solar water heaters have been more widely, it has a convenient, fast and energy-saving features by the majority of users of all ages.

8、 Gradually improve and perfect their smart controller increasingly important.</p><p>　　This design of a solar water heater intelligent controller DS18B20, mainly for domestic solar water heaters, which conta

9、ins microcontroller AT89S52, temperature sensors, level sensors at the core, while expanding LCD, keyboard, solenoid valve and heating control circuit. Not only can achieve real-time display and set the automatic control

10、 of water temperature, and can send out alarm on dry, overheating and other failures. Complete the work as bellows:</p><p>　　Completing The control system circuit, The driving circuit, The detecting</p>

11、;<p>　　circuit of temperature and water level, The alarm circuit, The power supply</p><p>　　Design of each functional module circuits and roads etc;</p><p>　　(2) The completion of each mo

12、dule software control program design;</p><p>　　(3) Finishing the installation and commissioning of hardware circuit;</p><p>　　(4) The synchronous alignment of software programs and hardware <

13、/p><p>　　Hardware circuit design using Altium Designer 6.9 software, software design and debug programs using Keil uVision4 software, use a combination of both, to effectively solve the controller from schemati

14、c design to simulation debugging a series of related issues and then to the physical production, etc. </p><p>　　Key words：Solar Water Heaters; AT89S52; DS18B20; The Control System Of</p><p>　

15、　Water Temperature And Water Level; The Alignment Of Software </p><p>　　And Hardware .</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1 課題詮釋和選題依據(jù)1&

16、lt;/p><p>　　1.1.1 課題詮釋1</p><p>　　1.1.2 選題依據(jù)1</p><p>　　1.2 課題探究背景及國內外發(fā)展近況2</p><p>　　1.3 課題設計的初步分析與構思3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設計分析5</p><p>　　2.1 設計目

17、的及要求5</p><p>　　2.1.1 設計目的5</p><p>　　2.1.2 設計要求5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)整體設計框圖及分析5</p><p>　　2.3 設計方案論證及選擇7</p><p>　　第三章 硬件電路設計10</p><p>　　3.1 AT8

18、9S52最小控制系統(tǒng)10</p><p>　　3.2 鍵盤輸入電路和顯示電路11</p><p>　　3.2.1.鍵盤輸入電路12</p><p>　　3.2.2.顯示電路12</p><p>　　3.3 水溫水位檢測電路14</p><p>　　3.4 電磁閥、加熱絲控制電路17</p>&

19、lt;p>　　3.5 報警電路和電源電路18</p><p>　　3.5.1 報警電路18</p><p>　　3.5.2 電源電路18</p><p>　　第四章 軟件程序設計20</p><p>　　4.1 程序設計原理分析20</p><p>　　4.2 主程序模塊20</p>&

20、lt;p>　　4.3 子程序模塊22</p><p>　　4.3.1 按鍵處理子程序22</p><p>　　4.3.2 中斷服務子程序24</p><p>　　4.3.3 水溫采集子程序25</p><p>　　4.3.4 加熱控制子程序25</p><p>　　4.3.5 內水箱補水子程序26&l

21、t;/p><p>　　4.3.6 水位檢測子程序27</p><p>　　4.3.7 外水箱補水子程序28</p><p>　　4.3.8 報警子程序29</p><p>　　4.4 程序調試分析29</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調試分析30</p><p>　　5.1 系統(tǒng)調試30

22、</p><p>　　5.2 問題分析與解決31</p><p>　　第六章 總結與展望32</p><p>　　6.1論文總結32</p><p>　　6.2 未來展望33</p><p><b>　　致 謝34</b></p><p>　　參 考 文 獻

23、35</p><p>　　附錄A：硬件設計原理圖與PCB圖38</p><p>　　附錄B：實物展示圖41</p><p><b>　　附件：軟件程序清單</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　1.1 課題詮釋和選題依據(jù)</p

24、><p>　　1.1.1 課題詮釋</p><p>　　本次畢業(yè)設計選擇研究的課題是：太陽能熱水器智能控制器設計（Design of Intelligent Controller of Solar Water Heater）。</p><p>　　太陽能熱水器大都屬于貯水式熱水器，主要由保溫水箱、集熱管、加熱棒、水溫、水位傳感器及自動控制和保護系統(tǒng)組成。集熱管主要利用冷

25、熱水密度不同即熱水向上流動而冷水向下沉降的原理，從而使水流產(chǎn)生上下微循環(huán)進而達到整體溫度的提升，實現(xiàn)光能向熱能的轉換。其實現(xiàn)的主要功能便是把光能轉換成熱能，即給水加熱至適宜的溫度，以滿足人們在生活中的種種需求。</p><p>　　1.1.2 選題依據(jù)</p><p>　　目前，太陽能熱水器的應用市場已經(jīng)十分廣闊，然而其控制器的深層次研發(fā)卻一直停留在初級階段，遲遲沒有大的發(fā)展。比如市場上流

26、行的太陽能熱水器控制器僅擁有水溫和水位的顯示功能， 而存在這種弊端難免會使得溫度和水位的顯示誤差均偏大。一方面，這種控制器不具有溫度調節(jié)功能，當接收到的光強不足時，太陽能熱水器便無法實現(xiàn)加熱功用，從而給用戶帶來許多的不便之處，另一方面，即便這類熱水器具有輔助加熱功能，但是也不能很好的控制水溫，無法達到用戶的要求，同時由于不能良好的控制水位或者需要用戶手動的調節(jié)水位等問題，因此受到諸多詬病。</p><p>　　本

27、文設計太陽能熱水器控制器的思路主要通過單片機進行控制，來實現(xiàn)水溫水位的自動調節(jié)與控制功能。單片機是一臺計算機系統(tǒng)濃縮后的集成部件，擁有計算機系統(tǒng)的完整功能，因此它能夠被廣泛的用于電器的智能控制中，并且取得了良好的效果。在電子技術領域的伊始，我們需要將復雜的大規(guī)模電路集成壓縮進控制器中，進而保證電器設備的正常運行，但是也因此帶來諸多問題，比如攜帶不便，成本高，生產(chǎn)工藝難以掌握，而且在使用過程中隨著某些原有器件的老化，電器中主控系統(tǒng)開始逐漸

28、失去原有的功能。而單片機的出現(xiàn)很好的解決了這些問題，在現(xiàn)代的電子產(chǎn)品設計與開發(fā)中，將單片機嵌入電器的控制部件中就能夠實現(xiàn)對電器一定的智能控制，不僅使成本大大降低，而且實現(xiàn)的技術要求不高，使用壽命也有所增加。在生活步調日益加快的當今社會，應用單片機特有的性能實現(xiàn)智能控制已經(jīng)成為人們解決生活問題的不二選擇[1]。</p><p>　　本文設計的控制器可以根據(jù)天氣的具體實際情況，同時利用輔助加熱電路使儲水箱內的水可以在

29、較為短暫的時間內達到用戶設定的溫度，在光照強度較大時，利用太陽光能給水加熱，在光照強度較弱水溫達不到預定的要求時，則利用電輔助加熱。從而實現(xiàn)24小時供應熱水。在太陽能熱水器智能控制器的不斷改進當中，太陽能熱水器未來必定擁有更為寬泛的市場。</p><p>　　1.2 課題探究背景及國內外發(fā)展近況</p><p>　　當下，能源短缺問題逐漸成為制約世界各個國家經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，因而也促使愈來愈

30、多的國家開始實行“采光計劃”，以充分挖掘太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力已成為一種發(fā)展趨勢。而太陽能本身作為一種可再生的新能源，其具有的儲量豐富、清潔安全、經(jīng)濟、長久、普遍等優(yōu)勢，使其越來越受到人們的青睞，并且已成為應對能源短缺、氣候變化與節(jié)能減排的重要選擇之一，其發(fā)展前景被世界各國看好。</p><p>　　與其他常見的能源相比，太陽能資源主要擁有以下特別之處[2]:</p><p>　

31、?。?）儲量雄厚。據(jù)有關人士估算，平均每年到達地球表面的太陽輻射能為一</p><p>　　百多億噸的標準煤所產(chǎn)生的能量，足以支撐現(xiàn)今人類各方面的能源需求。</p><p>　?。?）潔凈安全。太陽能在使用的過程中幾乎不會產(chǎn)生任何污染環(huán)境的廢物，</p><p><b>　　十分環(huán)保。</b></p><p>　?。?）

32、經(jīng)濟性。利用太陽能發(fā)電的成本很低，可以很好地向全民普及推廣使用。</p><p>　　（4）長久性。據(jù)科學家推測太陽能可使用幾百億年，而地球的壽命不過區(qū)區(qū)</p><p>　　幾十億年，因此可以認為，這種資源是取之不盡用之不竭的。</p><p>　　（5）普及性。相對其他新近開發(fā)的能源來講，太陽輻射能遍布全球各地，在</p><p>　　任

33、何地區(qū)都有被充分開發(fā)使用的可能。</p><p>　　就國內而言，蘊藏的太陽能資源也十分豐富，理論上存儲量可達17000億噸標準煤每年。另外從國土資源分布來看，能接受太陽能的區(qū)域，也十分廣闊。全國各個地區(qū)可供收集的輻射太陽能總量大概為5852兆焦耳每平米。近年來，在新能源開發(fā)領域中，太陽能熱水器的開發(fā)與利用是發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)。太陽能被使用的方式主要是滿足城市鄉(xiāng)村住民生活中的熱水提供需求。目前我們國家太陽能熱水器的相

34、關生產(chǎn)已經(jīng)完全實現(xiàn)商業(yè)化，不論是生產(chǎn)量或是使用量都排名世界第一位，因此太陽能熱水器功用的不斷開發(fā)顯得很重要，未來一定會帶來更大的效益。究其根本，太陽能熱水器是把太陽能轉換為熱能資源并對水進行加熱的一種電器設備，與燃氣熱水器、電熱水器合稱為三大熱水器。太陽能熱水器的使用在中國也十分普遍。但對比國外差距仍然很明顯，市場仍需進一步深層開發(fā)[3]。</p><p>　　目前國內研發(fā)的太陽能熱水器與國外的產(chǎn)品存在諸多不足之

35、處，主要表現(xiàn)在外觀設計、結構設計、功能設計以及外殼材料的選擇。</p><p>　　在外觀設計上，歐洲對太陽能熱水系統(tǒng)的研發(fā)和應用早于中國，主要以分離式太陽能熱水系統(tǒng)為主，控制器是必不可少的部件之一。其較注重產(chǎn)品的實用性，外觀設計方面則相對較簡單，通常采用曲面設計，設計巧妙、結構緊密以及單色調無背景光小屏幕，凸顯出其精益求精的設計風格，另一方面也可以體現(xiàn)出它的節(jié)能設計理念。相比之下，國內太陽能熱水系統(tǒng)控制器的發(fā)展

36、不到10年，外觀造型通常以平面為主，多采用大顯示屏、彩色顯示、帶背景光，色彩艷麗。這種設計只考慮了外形美觀、艷麗，視覺感覺較好，但并不節(jié)能。</p><p>　　在結構設計上，國外產(chǎn)品采用接線簡單的絕緣殼體，因而重新方便拆卸組裝，兼有防水功能。特別需要指出的是，在線路板上元器件多采用表面貼裝技術、模塊化分布設計、各個端子排的分布按照強弱電嚴格用絕緣殼體分離開來，從而有效避免信號采集時受電源干擾影響。相比之下，國內

37、的同類產(chǎn)品，不易拆卸，且在接線端子引線布局上沒有嚴格的區(qū)分，因此信號采集時受電源干擾影響較大，同時強弱電沒有嚴格按要求劃分具體的區(qū)域，接線時易出現(xiàn)弱電端子被強電擊穿的隱患。</p><p>　　在功能設計上，國外多采用分體承壓式系統(tǒng)，主要用于溫度的采集控制、循環(huán)泵的控制、電磁閥的控制和熱量計算等。同時在系統(tǒng)安裝模式和控制器設置兩個方面的模式均有不同。相比之下，現(xiàn)今國內市場正在流通的太陽能熱水器控制器則主要采用敞口

38、式，用于上水電磁閥、電加熱棒、上水增壓泵等電路的控制。</p><p>　　在外殼材料上，歐洲多選用阻燃級別制造材料，同時在元器件的選擇上，也有考慮到環(huán)保原料可降解性。其控制器相關使用的所有配件均嚴格按標準選用，包括接線連接部分也是如此，所以給安裝帶來很大方便。相比之下，國內控制器的外殼材料多采用ABS，即原材料中只添加了較少的阻燃成分，假如內部元器件發(fā)熱達到外殼的著火點，很有可能會引起外殼自燃，具有相當大的安全

39、和環(huán)境污染等問題[4]。面對這些方面存在差距，在未來太陽能熱水器的不斷改進中起到了不可或缺的作用。</p><p>　　1.3 課題設計的初步分析與構思</p><p>　　此次課題設計是針對家用太陽能熱水器智能控制器設計來說的。控制器的硬件電路設計擬采用AT89S52單片機、DS18B20線式溫度傳感器、液位傳感器為中心，同時增添液晶顯示、鍵盤輸入、上水、進水電磁閥的操控及加熱控制等有關

40、輔助電路。控制器的軟件程序設計擬采用Keil uVision4軟件，用以完成程序的開發(fā)與初步仿真調試，在充分考慮整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的各項功能以后，設計各個子程序的流程圖，然后根據(jù)后續(xù)的調試結果，修改程序，直至最終調試出結果。</p><p>　　由于AT89S52單片機內部含有看門狗電路，所以在系統(tǒng)功能模塊電路設計中不需要考慮額外添加看門狗電路?？傊?，單片機在太陽能熱水器中的使用，可以顯著的提高系統(tǒng)可觀性，使得水溫

41、及水位的監(jiān)測和液晶顯示更加智能、更加人性，給用戶帶來極大的方便，安全值得信賴。相信會有良好的市場前景。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設計分析</p><p>　　2.1 設計目的及要求</p><p>　　2.1.1 設計目的</p><p>　　此次課題設計在實際生產(chǎn)生活中，具有很強的實用性,最主要的特色在于，以單片機為主控芯片，同

42、時擴展相關外圍電路，采用模塊化結構設計，配之十分常用的元器件，從而使得整體架構簡潔明了，方便實用。并且由于控制器本身易操作使用，節(jié)約成本，因而便于大面積推廣使用。換言之，它可以廣泛的應用于家用太陽能熱水器的智能控制器中，相信在未來會具有良好的市場前景[5]。</p><p>　　2.1.2 設計要求</p><p>　　（1）該控制器可根據(jù)自動或手動操作方式設定用水溫度、上水水位等相關參數(shù)

43、</p><p>　　同時控制上水、進水電磁閥、節(jié)流閥、加熱絲的工作；</p><p>　　（2）設計最小系統(tǒng)控制電路、水溫水位檢測電路、報警提示電路、鍵盤輸入電</p><p>　　路和電源電路以及上水、進水電磁閥操控、節(jié)流閥、加熱棒的自動控制電</p><p><b>　　路[6][7]；</b></p>

44、<p>　?。?）設計上水水位控制程序、加熱控制算法程序和異常情況報警程序等；</p><p>　?。?）實現(xiàn)水溫水位的顯示功能，給水超水位或超水溫等異常情況的報警功能；</p><p>　　2.2 系統(tǒng)整體設計框圖及分析</p><p>　　正如我們所知，太陽能熱水器系統(tǒng)主要可分為外圍設備和控制器模塊，由用 戶向控制器模塊輸入相關的數(shù)據(jù)指令，

45、進一步控制外圍設備功能的實現(xiàn)。而控制器性能主要由硬件和軟件兩大部份同時工作完成，硬件部分主要將所使用的各類元器件按模塊化結構焊接在電路板上，然后由各個功能模塊，來完成對信號的采集、轉換以及其他相關信息交流顯示等，軟件程序主要完成數(shù)值計算和按鍵等功能的分配，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。</p><p>　　按照課題要求，初步擬定規(guī)劃的太陽能熱水器系統(tǒng)實物構成示意圖，如下圖圖2.1所示，系統(tǒng)的組成部分主要有：外、內部儲水箱、

46、加熱棒、控制器、自動控制閥、手動控制閥、水位檢測電極、水溫檢測傳感器以及部分相關器件。</p><p>　　示意圖分析主要涉及到系統(tǒng)外圍設備功能的實現(xiàn)途徑以及工作原理,具體內容如下分析：</p><p>　　圖2.1 太陽能熱水器系統(tǒng)實物構成示意圖</p><p><b>　　示意圖分析：</b></p><p>　　首

47、先由外界提供的自來水，通過上水電磁閥K1和手動輔助閥K4、進水電磁閥K2和手動輔助閥K5注入外、內儲水箱，外部儲水箱的作用主要是利用太陽能給水箱中的水加熱實現(xiàn)光能向熱能的轉換，同時為內儲水箱提供熱水來源；同時實時檢測外儲水箱中的水位，水位過低時則產(chǎn)生報警提示，同時由控制器操作打開上水電磁閥進行注水；然后，如果供給內儲水箱中的水溫過低或達不到用戶的設定值時，比如某些時候的光照強度不滿足要求或者天氣狀況較差時，內部儲水箱中的電阻加熱絲開始工

48、作，以確保水溫可以達到用戶要求的設定值，如果供給內儲水箱中的水溫過高時時，控制器操作打開進水電磁閥K2進行注水，用以降低水溫。多出的水流入外部儲水箱，形成一個簡易的水循環(huán)系統(tǒng)。手動輔助閥K4和K5起到補充作用，即當上水、進水電磁閥出現(xiàn)故障時發(fā)揮補充作用，從而保證全天24小時不間斷的熱水供應。</p><p>　　其次，內部儲水箱中的電阻加熱絲是依靠外部提供的220V交流電供電開始工作的，從而起到一個加熱源的作用。

49、內儲水箱中放置的水溫檢測傳感器用來實時檢測水箱中水的溫度。外部儲水箱中放置的水位檢測電極則主要用來實時檢測水箱中水的高度，外部儲水箱的高度被5個電極作四等分，其中接地的電極放在水箱的底部，其余四個電極分別放置在四個等分點上，當水位高度沒有達到第一個等分點時，說明水箱中的水不足四分之一，當水位高度處在第一個和第二個等分點時，說明水箱中有四分之一的水，當水位高度處在第二個和第三個等分點時，說明水箱中有二分之一的水，當水位高度處在第三個和第四

50、個等分點時，說明水箱中有三分之二的水，當水位高度超過第四個等分點時，則說明水箱中的水已滿。</p><p>　　再者，還有一種比較特殊的情況需要特別指出，當外部儲水箱中水超過最高水位時，可以從溢流管的出口流出；而針對內部儲水箱而言，其水箱中的水總是注滿狀態(tài)，當水流從溢流管中溢出時，直接循環(huán)流進外部儲水箱，超過水位設定值時，報警處理，同時控制器控制進水電磁閥K2關閉。這樣的設計既可以避免空水箱加熱的危險狀況，同時也

51、能最大效率的利用加熱絲的加熱作用，實現(xiàn)效益的最大化。另一方面，通過手動閥K6可以將水管中殘余的水有效排出，防止冬天因水管中的水發(fā)生冰凍，損壞水管。</p><p>　　綜上所述，此次設計的智能控制器主要是通過下載端口接收軟件程序進而操控上水、進水電磁閥K1、K2的通斷、控制內儲水箱水溫檢測傳感器實時檢測水溫、控制外儲水箱水位檢測傳感器實時檢測外部儲水箱中的水位和通過可控硅工作電路調節(jié)電阻加熱絲的工作。即在系統(tǒng)不需

52、要人工操作調節(jié)的作用下，實現(xiàn)水溫和水位的自我調節(jié)作用，達到一定程度上的智能效果。</p><p>　　2.3 設計方案論證及選擇</p><p>　　圖2.2 控制器及功能模塊設計示意圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　此次關于“太陽能熱水器智能控制器設計”探究課題的初步擬定設計方案，如上

53、圖圖2.2所示，不難看出，其硬件電路設計主要以單片機最小主控系統(tǒng)、水位監(jiān)測電路、水溫檢測電路為控制中心，同時增添鍵盤輸入電路、液晶顯示、上水、進水電磁閥操控、加熱控制、電源電路及報警提示輔助電路。</p><p>　　、在AT89S52最小系統(tǒng)電路的設計中，含有復位電路、晶振電路和下載程序的接口電路，由于AT系列的單片機不能使用串口通信模塊進行下載程序，所以擬采用ISP下載接口進行程序的下載，另外，因為AT89S

54、52單片機的P0口內部沒有上拉電阻，所以P0口外部還需要接一個排阻，考慮到P1口內部上拉電阻阻值較小，因此同樣接一個排阻；</p><p>　　(2)、在驅動模塊電路的設計中，主要是關于加熱棒和電磁閥的控制電路。前者接收到加熱信號時，使加熱棒開始工作，對水箱中的水進行加熱，直至達到用戶設定的溫度，后者在接收到進補水信號時，驅動上水電磁閥進行補水，直至達到用戶所設定要求的水位。同時在水箱中的水溫超過設定值時，電磁閥

55、也可以開始工作，進行補水，從而使得水溫水位始終保持在一個恒定值范圍；</p><p>　　(3)、在顯示電路模塊中，顯示器可以分行顯示水溫和水位的參數(shù)，并且在用戶操作按鍵時在對應的位置顯示出光標；</p><p>　　(4)、在水溫水位檢測電路中，要求實現(xiàn)水溫水位的實時檢測與自動調節(jié)控制功能，即用按鍵預先設置所要求的水溫水位后，系統(tǒng)會自動檢測水箱中的水溫水位，同時比較水溫和水位的設定下限，

56、如果達不到要求時，系統(tǒng)驅動加熱控制電路和電磁閥進行及時的水溫水位補償；</p><p>　　(5)、在報警電路的設計中，擬采用一個蜂鳴器實現(xiàn)報警提示功能，同時為了保險起見，在蜂鳴器電路中可以考慮添加一個發(fā)光二極管，這樣在系統(tǒng)感應到缺水或過熱等安全隱患時，發(fā)光二極管在蜂鳴器發(fā)出響聲的同時發(fā)光，從而有效的提醒用戶解決問題?；蛘呖梢灾苯邮褂靡粋€電阻或電容接到蜂鳴器兩端即可。</p><p>　　

57、(6)、在鍵盤輸入電路中，由于不需要眾多的按鍵操作，也是為了系統(tǒng)實現(xiàn)功能的簡單方便，因此擬采用三個獨立按鍵，即系統(tǒng)工作模式的切換鍵S1，水溫水位的增減鍵S2、S3，進而可以完成對設定值的操作；</p><p>　　(7)、在電源模塊電路中，需要利用外界所能提供的電壓值進行常用電壓值的轉換，比如將220V的交流電經(jīng)過變壓器整流轉變成9V、18V的直流電，如果需要其他電壓值，比如5V、12V直流電時，可在原來得到的9

58、V、18V的基礎上使用LM7812、LM7805等芯片進行轉換。當然，也可以使用電源適配器直接提供24V、12V、5V等等，考慮到電路中使用光電耦合器，因此需要使用兩個不同來源的5V電壓源，同時也需要接不同的共地端。不同的5V電壓可以通過設置兩個排針接入到板子上。</p><p>　　綜上所述，由于該研究課題已經(jīng)指定要求使用的器件是AT89S52單片機、DS18B20線式溫度測量傳感器，所以真正可供選擇的功能電路

59、模塊只有：水位監(jiān)測電路、液晶顯示電路、鍵盤輸入電路。</p><p>　　水位監(jiān)測電路中采用不同種類“液位傳感器”的設計方案有很多種，比如第一，利用液位浮力檢測原理的浮球式液位傳感器，浮球借著浮力伴隨水面升降位移來間接反映水位高度的變化，但是由于其檢測精度不高且安裝操作不便，所以并不適用；第二，采用光電傳感器，即使用紅外對管來測量水位，將紅外傳感器分別安裝于水箱的四個位置，通過接收信號來傳輸液位高度的信息，由于紅

60、外傳感器在測量水位時沒有與被測物體進行直接接觸，因此也就沒有摩擦作用的影響，并且靈敏度高，反應迅速，但成本較高且在測量時容易遭到干擾；第三，采用壓力傳感器，這類方法比較常用，可選用投入式靜壓液位變送器，然而它需要參考標準大氣壓才能進行準確測量，同時連接電纜中的通氣會受到環(huán)境的影響，進而造成造成氣管內壁冷凝，結露。進而容易致使器件的使用壽命受到嚴重影響。即此類此傳感器很容易受到環(huán)境影響而造成測量數(shù)據(jù)不準確，帶有諸多不便；第四，也可選用干簧

61、管來進行開關信號的傳送，在一端封閉的PVC管內，使用三個干簧管將保溫桶的高度三等分，干簧管的公共端接+5V，另外三個端口分別為水位高、中、低的信號輸出端。由泡沫環(huán)與干簧管的吸合來間接的反映液位的高度。綜上所述，我們知道</p><p>　　顯示電路，平時更多的采用數(shù)碼管來作數(shù)據(jù)的顯示工作，但是實際作用效果往往不如液晶顯示屏顯示來得更好，而且液晶顯示屏所具備的優(yōu)良特點也更加適合此次課題要求。</p>

62、<p>　　鍵盤輸入電路，可以考慮設置多個按鍵，但是根據(jù)此次控制器的設計需求，只需要保留三個按鍵即可，即功能模式切換確認鍵，水溫水位增減鍵。</p><p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　3.1 AT89S52最小控制系統(tǒng)</p><p>　　這次課題設計要求使用的是AT公司生產(chǎn)的AT89S52[9]單片機，即作為該智能控制器的主控芯片,A

63、T89S52是功耗小、性能強的COMS8位微型控制器。</p><p>　　設計的AT89S52單片機最小主控系統(tǒng)如下圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 AT89S52單片機最小主控系統(tǒng)</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　由上圖可以看出，AT89S52單片機最小主控系統(tǒng)主要由AT

64、89S52單片機芯片、以及復位、晶振兩個小型電路構成。</p><p>　　AT89S52單片機芯片是由 CPU 、 RAM 和 ROM存儲器 、 四組I/O 接口、定時 / 計數(shù)器、中斷控制等有關功能的集成，片內各個端口擁有的功能通過內部總線相互連接起來。含有256字節(jié)的內存，VCC端口即工作電壓接入直流4.0~

65、5.5V，此電路中選用接入的是5V，GND端口即電源負極接地，各個管腳輸出的高電平為5V，低電平為0V?？紤]到I/O接口P0口內部沒有上拉電阻，P1口內部上拉電阻</p><p>　　較小，因此均接入一個排阻。</p><p>　　復位操作是芯片在工作以前或者運行出錯時需要采取的“初始化操作”，換句話說，就是在當裝載的程序運行出現(xiàn)錯誤或者系統(tǒng)發(fā)生自鎖現(xiàn)象時，就要必須使用復位鍵進行再次啟動。

66、它的設計思路有兩種形式，即上電自動復位和按鍵手動復位，采用其中一種形式就可以了。前者是將復位端口和電阻、Vcc電源相互連接來完成的。后者是直接利用按鍵開關觸發(fā)復位電平，從而操控單片機的復位。如果晶振電路中使用12MHZ的晶振頻率，那么復位信號持續(xù)時間就應該超過4微秒才能完成復位的動作。這次設計中采用“按鍵手動復位方法”，電路由按鍵S1和電阻電容R2、C2構成。如下圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 復位

67、電路設計示意圖</p><p>　　晶振電路又被稱為是時鐘電路,主要用于產(chǎn)生芯片工作所需要的信號，它是在唯一的時鐘信號操控下嚴格地按照時序來保證同步工作方式實現(xiàn)的電路。該工作電路由兩個電容C3、C4和一個晶振Y1構成，形成反饋電路，從而形成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。C3和C4為微調電容，通常取3010pF，同時采用12MHZ的石英晶體，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性和快速性。并且要求在設計電路板時盡量把晶振和電容放置在芯片

68、的一邊位置，從而減小分布電容所引起的對振蕩電路的干擾。如下圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 晶振電路設計示意圖</p><p>　　3.2 鍵盤輸入電路和顯示電路</p><p>　　3.2.1.鍵盤輸入電路</p><p>　　鍵盤電路采用了相互獨立的按鍵方式，分別把三個按鍵接到主控芯片的I/O端口上，另一端全部接地。其中S2

69、為“功能模式切換確認鍵”鍵、S3為“加一”鍵、S4為“減一”鍵。</p><p>　　設計圖如下圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 鍵盤輸入電路設計示意圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　通過讀取I/O端口電平的高低狀態(tài)來分別判斷三個按鍵是否被按下。在單片機接入+5V電壓開始工作

70、時，沒有按鍵被按下，I/O口被置于高電平狀態(tài)，有按鍵被按下時，I/O端口則被置于低電平狀態(tài)，此時I/O端口接地端被短路。按鍵被釋放后，所連接到的I/O端口又分別被重新置于高電平。因此，只需要在軟件程序中查詢三個I/O口的電平狀態(tài)即可知道是否存在按鍵的操作了。另外在按鍵操作處理時，需要添加一個“去除抖動的模式”的處理，“抖動”通常指的是機械抖動，就是說按鍵在沒有被按到需要處于的臨界區(qū)位置時而產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定情況，往往不大容易避免。因此為了

71、增強系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，需要對它進行一定的處理。按鍵的去抖動處理方式通常有兩種，一種是硬件處理，即通過添加去抖動處理的硬件電路設計；另一種是依靠軟件程序處理，即添加一個短暫延時的程序，具體是在查詢到有按鍵被按下時，立即啟動10-100ms的延時程序用以去除抖動，等待延時結束后再次重新讀取I/O端口的數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.2.2.顯示電路</p><p>　　液晶顯示設計電路主要使用

72、了一片工業(yè)字符型液晶HJ1602A，32個字符可以同時在液晶顯示屏上被展示出，設計電路如下圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 顯示電路設計示意圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　RS管腳和P0.5端口，R/W管腳和P0.6端口, E 管腳和P0.7端口相互連接，當RS端口為零時，對液晶寫入指令；當RS端

73、口數(shù)值為1時，對液晶讀入數(shù)據(jù)。R/W端口置高電平，芯片則處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài)，反之處于寫數(shù)據(jù)狀態(tài)，E管腳是使能信號端口。當R/W端口為高電平,E端口也為高電平，RS端口也為低電平狀態(tài)時，液晶顯示屏即可以顯示數(shù)值。</p><p>　?。?）如下表3.1所示，LCD1602的各個管腳解釋說明[10]：</p><p>　　表3.1 管腳解釋說明</p><p>　　LCD1

74、602A內有2個寄存器：一個是命令寄存器，另一個是數(shù)據(jù)寄存器。使用操作方法是先寫命令字，然后寫入數(shù)據(jù)。指令系統(tǒng)規(guī)則如下表3.2 所示：</p><p>　　表3.2 指令系統(tǒng)規(guī)則</p><p>　　3.3 水溫水位檢測電路</p><p>　?。?）對于水溫檢測電路，考慮到如果采用熱電阻的話，那么電路需要接A/D轉換電路，并由單片機換算出實際溫度，這樣難免使得電路

75、結構變得十分復雜，而且也精度不高。同樣如果選用半導體集成溫度傳感器AD590，那么就需要與高精度集成穩(wěn)壓器AD581配合使用，同時使用ADC0832芯片，從而也增加電路的復雜性。因此最后決定選用DS18B20線式數(shù)字溫度傳感器，在溫控電路中[11]已經(jīng)被多次使用，它擁有體積小,分辨率高,轉換速度快等相關特點。同時因為獨特的單線總線結構,所以特別適合于大型多路溫度實時檢測系統(tǒng)的溫度檢測[12]。設計的電路如下圖3.6所示：</p&g

76、t;<p>　　圖3.6 水溫檢測電路</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　正如上圖3.6所示，DS18B20只有三個引腳，管腳1（VDD）接工作電壓，管腳2（DQ）為數(shù)據(jù)引腳，可以直接與單片機的一個I/O端口相連，管腳3（GND）接地。更加便利的是，單片機的1個I/O端口線可懸掛多個DS18B20器件，這樣就可以完成對單點或

77、多點的溫度實時測量。它的測量精度很高、互換特性顯著，并且可以對溫度數(shù)據(jù)進行編碼操作，單數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，方便快捷，抗干擾性能較強，與使用其他傳統(tǒng)溫度傳感器構成的多點測溫電路比較，可以大大的降低成本，同時使得系統(tǒng)工作電路也可以變得十分簡潔。綜合各個方面的考慮，DS18B20以其擁有的眾多優(yōu)良特點而進行水溫的實時采樣，即應用于此水溫控制系統(tǒng)中最為合適。</p><p>　　DS18B20 的測溫原理[13]：主要是通過

78、對受溫控作用影響的振蕩器發(fā)出的計數(shù)脈沖信號的統(tǒng)計來實現(xiàn)的，當測量端口處的溫度很低時，脈沖信號在此時就可以通過門電路。而當端口所處的溫度比較高時，信號就無法通過。另外將計數(shù)器設置為零下55攝氏度。當工作電路對此時振蕩器的溫度系數(shù)進行補償時，這時計數(shù)器復位會處在當前的溫度, 而這種補償形式最終使得計數(shù)器重新開始計數(shù)直至回零。如果門電路還處于開狀態(tài)時, 那么系統(tǒng)還將重復上述過程。</p><p>　?。?）對于水位檢測

79、電路，在上述的設計方案論證及選擇內容中，已經(jīng)大體的討論過五種設計方案，但是都不大適合應用于此次課題設計。因此在此次課題設計中，決定采用電阻式傳感器進行水位的測量[14]。設計的電路圖、結構圖如下圖3.7和圖3.8所示：</p><p>　　圖3.7 水位檢測電路設計示意圖</p><p>　　圖3.8水位檢測實物結構示意圖</p><p><b>　　分析

80、：</b></p><p>　　該水位檢測電路的設計原理[15]是利用水的導電性，由安裝在內儲水箱不同深度的水位電極（電阻）和內儲水箱底部的公共電極（導線）進行水位檢測。具體是在內儲水箱內部放置5個電極，即將公共電極放置在水箱最底部，其他四個電極分別放置于箱中不同的高度，從而將水箱高度作四等分，這樣由高到低可把將水位分為滿水、75%、50%、25%和無水五種情況，對處于內儲水箱中不同深度位置的水位電極

81、和公共電極進行不間斷的檢測，水位到達的電極，根據(jù)電路原理知識可知，其為低電平，水位沒有到達的電極，為高電平。 如此每次檢測一個水位即可以得到一個數(shù)據(jù)，在檢測完5 個電極之后便得到了5 個串行數(shù)據(jù)，繼而將這5個串行數(shù)據(jù)同時傳遞給主控芯片，進而可以完成水位高低的判斷，并進行水位數(shù)據(jù)的顯示。當水位高度未達到第一個等分點時，顯示水箱中的水不足25%，當水位高度處在第一個和第二個等分點時，顯示水箱中有25%的水，當水位高度處在第二個和第三個等分點

82、時，顯示水箱中有50%的水，當水位高度處在第三個和第四個等分點時，顯示水箱中有75%的水，當水位高度超過第四個等分點時，則顯示水箱中的水已滿。上下限水位信號分別由P0.1、P0.2、P0.</p><p>　　表3.2 輸入狀態(tài)表</p><p>　　3.4 電磁閥、加熱絲控制電路 </p><p>　　圖3.9 驅動電路設計示意圖</p>&

83、lt;p><b>　　分析：</b></p><p>　　在單片機最小主控系統(tǒng)中，需要結合下載得到的軟件程序操控開關量，進而使得一些執(zhí)行器件得以工作，比如光電雙向晶閘管[16][17]、光電耦合器、發(fā)光二極管、繼電器、電磁閥等等。但是由于該單片機的驅動能力較小，所以一般情況下，需要外加接口驅動電路，低電平有效。如上圖3.9所示：</p><p>　　此部分電路的

84、主要功能是，VT端接口通過光電雙向晶閘管和可控硅驅動加熱絲（交流220作為提供電源）工作，YV1和YV2端接口通過光電耦合器、三極管和繼電器驅動電磁閥工作，同時通過光耦電路，也可使得外部電路與內部電路隔離，實現(xiàn)最大程度上的保護。其中，插座接入交流220V驅動工作的加熱絲，電磁閥插座接口接入電磁閥、熔斷絲和交流220V，用以驅動電磁閥工作。繼電器是選用很小的電流去控制很大電流的一種電子器件近似自動開關等，在電路中起到自我調節(jié)、電路轉化、安

85、全保護等功能作用。電磁閥是控制量器件，主要用來操控氣缸。另一方面，繼電器旁邊接上整流二極管，這里選用1N4007，因為它的反向耐壓和正向導通電流都較大。從而在使得斷電的極短時間內，線圈產(chǎn)生的自感電動勢可以在正向放置二極管被導通的情況下形成續(xù)流回路，從而釋放掉感生電流有效保護整個系統(tǒng)工作電路上的三極管等其他器件[18]。</p><p>　　3.5 報警電路和電源電路</p><p>　　3

86、.5.1 報警電路</p><p>　　當出現(xiàn)缺水或過熱等情況時，系統(tǒng)發(fā)出報警提示[19]。主要由若干電阻、電容、NPN型三極管9014以及蜂鳴器所組成，工作電壓接+5V，接地。設計的電路圖如下圖3.10所示：</p><p>　　圖3.10 報警電路設計示意圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>

87、;　　由于AT89S52單片機的I/O口電流不夠大，因此在外接蜂鳴器時需要外接一個三極管，這里選用了NPN型三極管9014，三極管是一種電流放大器件，起到驅動放大電流的作用，而在接入蜂鳴器前添加一個電阻，是通過電阻轉變成電壓放大作用以驅動蜂鳴器正常工作[20]。電容擁有抗干擾作用，所以在接地端上方添加一個電容，就可以把干擾脈沖通過電容接地。</p><p>　　3.5.2 電源電路</p><

88、p>　　關于此次電源電路的設計[21]，采用了同時提供兩種不同電源電壓的工作模式，也就是說分別提供兩種不同來源的直流5V電壓和直流12V電壓。如下圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 電源模塊電路設計示意圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　工作電路中的光電耦合器兩接入端，需要從外部接入“外5V”

89、和”內5V”以及“內12V”直流電。其中“外5V”亦即提供給其他電路功能模塊的工作電壓，可通過一個5V的電源適配器由一個插孔接入，而“內5V”和“內12V”可通過一個12的電源適配器以及三端穩(wěn)壓集成端（LM7805）來獲得，同時在“內5V”電壓輸出口接上電阻和一個發(fā)光二極管，這樣在兩種內部電壓接入電路工作后，使得二極管發(fā)亮，從而起到一種提示的作用。</p><p>　　第四章 軟件程序設計</p>

90、<p>　　4.1 程序設計原理分析</p><p>　　軟件程序是系統(tǒng)的控制核心，植入程序[22]，除了給部分硬件電路分配管腳控制端口等輔助功能外，更多的是控制電路板上器件的工作，以實現(xiàn)課題要求得到的功能。此次課題要求實現(xiàn)的性能指標很清晰，主要是驅動AT89S52最小系統(tǒng)，通過控制電磁閥來控制水位、通過控制加熱絲來控制水溫以及鍵盤輸入、液晶顯示等相關外圍電路的工作。同時為了增強系統(tǒng)的實時性，對一些偶然

91、性的誤操作采用中斷處理，以便更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。</p><p>　　具體展開形式可以采用模塊化結構，將其化分為主程序和各個功能模塊的子程序來進行，主程序主要負責系統(tǒng)的總體控制流程和宏觀管理。需要完成的工作有系統(tǒng)的初始化，設置初始化規(guī)格參數(shù)，開中斷，檢測系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏電，如果出現(xiàn)，那么即進行報警處理，否則，讀取鍵盤狀態(tài)、水溫水位狀態(tài)以及調用水溫水位子程序。子程序主要包含水位控制、水溫控制、鍵盤輸入、液晶顯示，從

92、而在分別完成各自指定任務的同時，配合主程序實現(xiàn)整體系統(tǒng)的功能。</p><p><b>　　4.2 主程序模塊</b></p><p>　　主要對整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)起到一個宏觀調控的作用。根據(jù)實際情況實時檢測水溫和水位，調用各個功能模塊的子程序用以實現(xiàn)各項功能。具體調用情況如下：</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p>

93、<p><b>　　分析：</b></p><p>　　由上圖4.1主程序流程圖所示，系統(tǒng)通電以后首先進行初始化操作，將內外儲水箱、上水電磁閥K1、進水電磁閥K2的標志位全部清零。接著開始讀取水溫和水位各自的當前值并顯示，同時進行按鍵掃描，即檢查是否有按鍵被按下，如存在按鍵被按下，則此時調用按鍵處理子程序，進行數(shù)值的下一步更改。如果檢測到?jīng)]有按鍵被按下或者調用按鍵處理子程序完畢后

94、，開始水溫的進一步檢測并與用戶設定值相比較，如果當前水溫低于用戶設定值，那么此時調用加熱子程序，處理完畢后或者當前水溫高于用戶設定值，那么此時調用內水箱子程序，即打開進水電磁閥K2注水，處理完畢后或者當前水溫處于用戶設定值的數(shù)值范圍，則進入下一步操作。開始檢測當前的水位，如果低于用戶設定值，那么此時調用外水箱子程序即打開上水電磁閥K1注水，處理完畢后，然后重新返回對當前水溫水位的讀取狀態(tài)。如果高于水箱水位最大值，那么此時關閉所有電磁閥，

95、并且同時報警。由設定的中斷程序可知，定時50ms，即每經(jīng)過50ms，對各個標志位重新檢測一次，同時作相應的處理。</p><p><b>　　4.3 子程序模塊</b></p><p>　　隨著主程序進入水溫水位數(shù)值顯示階段后，首先進行對當前水位的初步判斷，主要分為兩種情況，當外部儲水箱中的水位低于設定值時，控制器操控上水電磁閥K1進行注水，在注水過程中進行實時檢測，

96、在水位達到設定值以后，在短暫的延時時間里關閉上水電磁閥，進入下一流程；當水位高于或等于設定值時，考慮到生活實際情況，即用戶偏向于水箱里的水總是剩余多的，以避免二次注水的麻煩。在水位判斷之后轉入水溫判斷，同樣分為兩種情況，當內儲水箱中的水溫低于設定值時，控制器通過操控可控硅來驅動加熱絲工作，在給水加熱的過程中進行實時檢測，在水溫達到設定值以后，在短暫的延時時間里使加熱絲工作電路斷電，進入下一流程；當水溫高于設定值，控制器打開下水電磁閥K2

97、注水，然后再一次轉入水溫的判斷；在水溫也滿足要求后，即以達到要求，進入程序返回階段。</p><p>　　4.3.1 按鍵處理子程序</p><p>　　正如我們所知，機械觸點都具有一定程度上的彈性，即在按下或者松開按鍵時不可避免的會出現(xiàn)抖動，從按下到接觸穩(wěn)定的過程中要經(jīng)過幾毫秒的彈跳時間。因此為了準確判斷按鍵是否執(zhí)行操作，所以必須消除抖動。在這次的課題設計中，采用的是軟件程序去抖，即利用

98、主程序的循環(huán)掃描，當主程序每循環(huán)一次掃描到的鍵值相同時，則說明是某鍵按下。反之則說明沒有按鍵被按鍵，系統(tǒng)不做任何處理。</p><p>　　圖4.2 按鍵處理子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　在調用按鍵處理子程序后，首先通過軟件去抖處理檢測是否有按鍵被按下，如果沒有則不做任何處理跳出子程序，返回主程序

99、。如果有按鍵被按下，那么依次檢測確認是哪一個按鍵被按下，假設是工作模式切換確認鍵，那么再次檢測標志位是否為“1”，如果為1，調用水溫采集子程序，如果不是，調用水位檢測子程序；假設被按下的鍵是加1鍵，那么執(zhí)行加1指令，然后重新返回按鍵選擇指令的上一步指令；假設被按下的鍵是減1鍵，那么執(zhí)行減1指令，然后重新返回按鍵選擇指令的上一步指令，在按鍵識別之后，將數(shù)據(jù)結果顯示在液晶屏上。最后跳出子程序的調用，返回主程序，等待下一次的重新調用。<

100、/p><p>　　4.3.2 中斷服務子程序</p><p>　　圖4.3 中斷服務子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　中斷程序中，可設置定時值為50ms，即每隔50ms程序掃描一次，檢查內外儲水箱、上水電磁閥、進水電磁閥的標志位，從而實時調用各個子程序，實現(xiàn)其功能。</p&g

101、t;<p>　　4.3.3 水溫采集子程序</p><p>　　圖4.4 水溫采集子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，首先對其進行初始化操作，然后檢測水溫信號，輸出溫度值。</p><p>　　4.3.4 加熱控制子程序</p

102、><p>　　圖4.5 加熱控制子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　在調用加熱子程序后，首先是對當前水溫的讀取，然后與“設定值+1”的數(shù)值進行比較，如果大于，那么就關閉加熱裝置，并且同時清除加熱標志位，程序結束，否則啟動加熱裝置。這里之所以將讀取的當前水溫值與“設定值+1”比較而不與“設定值”比較，是為了避

103、免加熱裝置的頻繁啟動。比如用戶設定值為25攝氏度，當前水溫高于26攝氏度時則關閉加熱裝置。 </p><p>　　4.3.5 內水箱補水子程序</p><p>　　圖4.6 內水箱補水子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　在調用內水箱子程序后，首先也是對當前水溫的讀取，

104、然后與“設定值+1”的數(shù)值進行比較，如果大于，那么就打開進水電磁閥K2，否則關閉進水電磁閥K2，并且同時清除內水箱補水標志位，程序結束。這里之所以將讀取的當前水溫值與“設定值+1”比較而不與“設定值”比較，是為了避免起到降溫作用的內儲水箱子程序的頻繁調用。比如用戶設定值為25攝氏度，當前水溫高于26攝氏度時則打開進水電磁閥K2，進行注水以達到降低水溫的效果。同時在定時值時間段內打開注水電磁閥K2，而后子程序調用結束。 </p&g

105、t;<p>　　4.3.6 水位檢測子程序</p><p>　　圖4.7 水位檢測子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　在調用水位檢測子程序后，系統(tǒng)首先讀取接收到的水位的四個檢測信號，如果得到的信號為“0000”，說明水箱已滿，此時水位測量電極由于水的導電性而全部被短路，因而接收到的信號為“

106、0”，同理，當接收到的信號依次為：0001、0011、0111、1111時，則依次表示為：外儲水箱中的水依次分別達到75%、50%、25%以及無水狀態(tài)，并且當水箱處于無水狀態(tài)時，此時調用報警子程序，即蜂鳴器開始工作。</p><p>　　4.3.7 外水箱補水子程序</p><p>　　圖4.8 外水箱補水子程序流程圖</p><p><b>　　分析：&

107、lt;/b></p><p>　　在外水箱調用子程序啟用后，在定時值內首先打開上水電磁閥K1注水，同時不間斷的進行水位檢測，并且將檢測得到的數(shù)據(jù)與設定值相比較。如果水位沒有達到設定值，那么子程序調用結束，等待下一次被調用，如果水位已經(jīng)到達設定值，那么此時關閉上水電磁閥K1，同時清除外水箱補水標志位，等待被再次調用。</p><p>　　4.3.8 報警子程序</p>&

108、lt;p>　　圖4.9 報警調用子程序流程圖</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　在掃描主程序時，不間斷的檢測是否存在報警標志位，如果存在，那么則在液晶顯示屏上顯示報警狀態(tài)，同時蜂鳴器開始工作，然后執(zhí)行下一條指令，即清除內儲水箱中的補水標志位，同時關閉所有電磁閥，即上水電磁閥K1和進水電磁閥K2，子程序調用結束。如果不存在報警標志位，

109、那么子程序調用直接結束，等待下一次被重新調用。</p><p>　　4.4 程序調試分析</p><p>　　主要利用Keil uVision4軟件進行程序的編寫以及后續(xù)調試過程，先按照著主程序流程圖寫出主程序，然后對應子程序流程圖以模塊化結構寫出各個功能模塊的子程序，在程序運行時將其調入使用。在程序編好完成以后，進行編譯并查找錯誤，確認無誤后即可展開下一階段的工作。</p>