太阳能热水器控制电路设计应用电子技术专业毕业设计毕业论文..doc

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CD4051 2.各部分电路原理 （1）最小系统 最小系统电路如图二所示。 图二：最小系统 （2）显示电路 采用LED数码管显示，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Q0~Q7相连。P1.0和74LS164的CLK连接，作为时钟；P1.4接74LS164的A端，作为显示数据的输入端。显示电路如图三所示。 图三：显示电路 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一个低电平即可。 图四：消隐电路 （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口相连，主要由蜂鸣器、9013与9014两个三极管及5.1K偏置电阻组成。当输入端为高电平时，Q51导通，Q52截止，蜂鸣器回路开路，蜂鸣器不响；当输入端为低电平时，Q51截止，Q52导通，蜂鸣器回路闭合，蜂鸣器发出响声。蜂鸣器电路如图六所示。 图六：蜂鸣器电路 （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，然后由控制部分处理并驱动晶体管，最后由OUT端输出方波信号以控制电机的运行。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OUT始终呈高阻抗状态。因此，要使FAN8200控制器输出工作正常，器件的触发使能端必须为高电平。 图七：电机电路 （6）液位检测电路 液位检测控制电路，由两片CD4051与CD4066构成，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CD4066省略，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电平转换器，带有禁止端的8选1译码器输入，分别加上控制的8个COMS模拟开关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出液位的高度。液位检测电路如图八所示。 图八：液位检测电路 （7）温度检测电路 采用DS18B20数字温度传感器 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，稳定输入到芯片上的电源电压。电源电路如图十所示。 图十：电源电路 四、软件设计 2.I/O口分配 I/O口 P3.0 P3.1 P3.3 P3.5 P1.1 分配 74LS164数据端 74LS164时钟 电机转向控制端 蜂鸣器控制端 4051-A I/O口 P1.2 P1.3 P1.4 P1.6 P1.7 分配 4051-B 4051-C 4051-INH K1 K2 3.软件流程图 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，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.