基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計含開題報告-資料下載頁

【導(dǎo)讀】著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正在朝著智能化的方向發(fā)展。本課題是以MCS-51系列單片AT89S52. 太陽能是一種古老能源,也是一種安全、潔凈、價廉、無污染的綠色能源。要地位,正越來越受到人們的重視[1]。隨著世界上煤、油、氣的儲量日益減少，能源。破，產(chǎn)品造價偏高。因而尚未被人們大規(guī)模的使用。當今社會發(fā)展日新月。現(xiàn)有電熱型熱水器費用昂貴及燃氣型的不安全性，熱水器良好的外部生存環(huán)境。在人類文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會的最佳選擇。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計。劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢更好。陽能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。目前，中國已成世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國總和。使蓄水箱內(nèi)的水溫達到預(yù)先設(shè)定的溫度,從而達到24小時供應(yīng)熱水的目的。而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89S52可構(gòu)成真正的單片機最小

　　

【正文】 方向也盡量一致。要求焊接一種規(guī)格后再焊接另 一種規(guī)格。 ○2電容的焊接：按圖將電容準確裝入規(guī)定位置，并注意有極性電容的極性方向不能錯。電容上的型號標記要易見見且方向也盡量一致。電解電容要緊靠 PCB板，不可懸浮。 ○3二極管的焊接：正確辨認正負極性后按要求裝入規(guī)定位置，型號標記要易見，焊接時間盡量可能短。 ○4三極管的焊接：正確辨認各引腳后按要求裝入規(guī)定位置，型號標記要易見，焊接時間盡可能短。 ○5場效應(yīng)管的焊接：正確辨認各引腳后按要 求裝入規(guī)定位置，焊接時間盡可能短。需要加散熱片的，將接觸面打磨光滑并加硅脂后再緊固。 ○6集成電路（芯片）的焊接： 集成電路（芯片）焊接時，要注意按圖紙要求檢查型號、焊接位置是否符合要求，焊接時先焊芯片邊沿的兩只引腳，以便使其定位，然后再從左到右或從上基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 17 17 到下進行逐點焊接。焊接時間盡可能短，禁止拉焊。 （ 2） 焊接質(zhì)量檢查 ○1元器件不得有錯裝、漏裝、錯聯(lián)和歪斜松動等。 ○2焊點應(yīng)吃錫飽滿，無毛刺、無針孔、無氣泡、裂紋、掛 錫、拉點、漏焊、碰焊、虛焊等缺陷。 ○3焊接后電路板上的金屬件表面應(yīng)無銹蝕和其它雜質(zhì)。 ○4焊接完成的電路板不得有斑點、裂紋、氣泡、發(fā)白等現(xiàn)象，銅箔及敷形涂覆層不得脫落、不起翹、不分層。 ○5元器件的引腳或引線表面應(yīng)滲錫均勻。 在完成電路的焊接后，測試之前，一定要先對電路檢測，看是否有短路情況出現(xiàn)，以免芯片損壞。電源輸入電壓也是關(guān)鍵因素，在供電之前務(wù)必用萬用表先測量。 實物完成圖 在經(jīng)過幾次修改焊接定型后， 我完成了我的實物設(shè)計，如圖 314 圖 314 實物圖 基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 18 18 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 Keilμ Vision32 IDE 是德國 Keil 公司開發(fā)的基于 Windows 平臺的單片機集成開發(fā)環(huán)境，它包含一個高效的編譯器、一個項目管理器和一個 MAKE 工具。其中 Keil C51 是一種專門為單片機設(shè)計的高效率 C語言編譯器，符合 ANSI 標準，生成的程序代碼運行速度極高，所需要的存儲器空間極小，完全可以與匯編語言媲美。 系統(tǒng)軟件設(shè)計中，我們使用了 Keil μVision 3。 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的 匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢，所以我們選擇該軟件來開發(fā)我們的系統(tǒng)程序。 軟件系統(tǒng)的流程圖 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖 當接通電源開始工作后，單片機中的程序開始運行，將對 DS18B20 進行初始基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 19 19 化，以便和單片機芯片達成通信協(xié)議。完成初始化后，由于本系統(tǒng)只有一個測溫元件，單片機會向其發(fā)出跳過 RAM 指令，接下來便可向其發(fā)送操作指令，啟動測溫程序，測溫過程完成后，發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令，從而便可將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式進行顯示讀取；同時 DS1302 將讀取時分秒星期以及年月日寄存器然 后通過液晶顯示實時時間、星期及日期；鍵盤電路中按鍵可對實時日歷時鐘進行調(diào)整。 溫度信息的采集 通過 DS18B20 單線總線的所有執(zhí)行處理都從一個初始化序列開始。初始化序列包括一個由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和隨后由從機發(fā)出的存在脈沖： （ 1）復(fù)位 （ 2）存在脈沖。 （ 3）控制器發(fā)送 ROM指令 （ 4）控制器發(fā)送存儲器操作指令。 （ 5）執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫： 時鐘的讀取 DS1302 控制字節(jié)的說明 控制字節(jié)的最高有效位（位 7）必須為 1，如果它為 0 的情況，單片機就不能把數(shù)據(jù)正常寫入到 DS1302 中了，第 6 位如果為 0，意思就是存或者取日歷時鐘的數(shù)據(jù)，如果為 1的話就表示 mcu 存取 RAM 中的數(shù)據(jù) 。位５至位 1表示操作各個單元的地址 。最低有效位（位 0）如果為 0就表示 MCU 要進行寫操作，如果為 1的話就表示 MCU 要進行讀操作， MCU 控制字節(jié)的方式總是從最低位開始輸出。 DS1302 數(shù)據(jù)的輸入和輸出 控制命令的字輸入后的下一個 SCLK 時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù) 時從低位 0 位至高位 7。 DS1302 讀寫部分 (程序 )部分 DS1302 讀寫模塊與單片機進行數(shù)據(jù)交換時，先有 AT89S52 單片機向電路發(fā)出命令字節(jié)，命令字節(jié)的最高位 MSB(D7)必須為 1，如果 D7=0，則就會禁止寫DS1302，就是寫保護；如果 D6=0,指定時數(shù)據(jù)， D6=1，指定 RAM 的數(shù)據(jù)； D5~D1指定輸入的寄存器；最低位 MLB（ D0）為邏輯 0，指定寫操作（輸入）， =1，指定讀操作（輸出）。 基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 20 20 變 量 初 始 化關(guān) 閉 D S 1 3 0 2 寫 保 護復(fù) 位 關(guān) 閉D S 1 3 0 2 地 址 寫 入延 時向 該 地 址 寫 入 數(shù) 據(jù)復(fù) 位 關(guān) 閉寫 入 D S 1 3 0 2 地 址延 時開 始讀 地 址 的 數(shù) 據(jù) 讀 出地 址 增 加地 址 增 加顯 示 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 寫 完 否 ？數(shù) 據(jù) 讀 完 否 ？YN YN 圖 47 DS1302 讀 寫程序模塊流程圖 溫度的顯示控制 當所測溫度從 DS18B20 輸送到單片機上之后，下一步就是要將其在液晶顯示器上顯示出來。 首先對液晶進行初始化，液晶顯示器 12864 的初始化過程如下： 先將復(fù)位引腳置高位即 RST=數(shù)據(jù)傳輸方式設(shè)為并口方式即 PSB=1（在設(shè)計中，我們將 LCD 的該引腳接 VCC），然后將指令集調(diào)到基本指令集上來即寫指令 30H，再將顯示打開、關(guān)光標、清除液晶里先前的顯示內(nèi)容即分別寫指令 0CH、01H，寫指令時需分別延時 5ms。 然后就是數(shù)據(jù)的傳送過程，要使數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示必須要按照 其讀寫操作時序來進行。 鍵盤模塊 鍵盤模塊的軟件程序相對于溫度模塊和時鐘模塊比較簡單。鍵盤模塊的設(shè)基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 21 21 計，關(guān)鍵是消陡。我們現(xiàn)在日常所使用的按鍵多為為機械開關(guān)，當觸點在斷開、閉合的狀態(tài)，由于觸點具有彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合的時候不會馬上就穩(wěn)定下來，在斷開的狀態(tài)也不會一下子就完全斷開。因此在閉合以及斷開的瞬間均會伴隨著一連串的抖動現(xiàn)象，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。按鍵的消抖，可用硬件或軟件兩種方法。因為硬件消抖需要添加額外的硬件，故這里我們采用軟件消抖。 軟件方法去抖，即檢測出鍵閉合后執(zhí)行 一個延時程序， 6ms～ 11ms 的一段延時，讓這段時間里， MCU 不檢測按鍵，等前沿抖動消失后，再去檢測鍵的狀態(tài)，如果任然還是保持閉合狀態(tài)的低電平，那么就確定認為是真的有鍵按下了。 蜂鳴器模塊 蜂鳴器模塊的設(shè)計，主要是讓單片機產(chǎn)生一定頻率的電流信號，在我們的設(shè)計中，使用單片機通過程序輸出方波信號，來產(chǎn)生蜂鳴器需要的信號，當鬧鐘定時結(jié)束時，就可以調(diào)用蜂鳴器程序，讓蜂鳴器發(fā)出聲音。當然，我們的系統(tǒng)再開機時會提醒用戶是否開啟按鍵時，蜂鳴器是否聲音提醒，實現(xiàn)的方法是：我們在蜂鳴器中設(shè)置了 flag 標志位，當開機時 ，用戶的選擇會賦給 flag 標志位，從而由單片機判斷是否讓蜂鳴器工作，為了記錄用戶的選擇，我們將 flag 標志位放在了 DS1302 的空閑寄存器中，以保證用戶的選擇不會因為系統(tǒng)的掉電而消失，當系統(tǒng)重新上電時，系統(tǒng)還可以恢復(fù)用戶的選擇。基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 22 22 5 總結(jié) 在硬件電路焊接和軟件程序設(shè)計分別完成的基礎(chǔ)之上，進行軟硬件的結(jié)合與調(diào)試。通過下載將在電腦上已完成的程序下載到單片機芯片中。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問題，及時解決問題，確保系統(tǒng)能正常工作并達到設(shè)計要求。通過反復(fù)的調(diào)試與實驗，可以證明該系統(tǒng)能夠較好地完成設(shè)計所需的基本要求。 在完成軟件系統(tǒng)時，剛開始我是用的是 12M的晶振，所有器件正常，后來我換了 的晶振，結(jié)果溫度就不正常了，經(jīng)過認真排查才發(fā)現(xiàn)是由于DS18B20 在數(shù)據(jù)讀取時，對時間要求很精確，由于晶振的不同造成了讀數(shù)據(jù)的錯誤，經(jīng)過這次調(diào)試，讓我更清晰的認識到了時序?qū)υ骷闹匾浴Ｔ谠O(shè)計中，因為考慮到定時啟動加熱功能，我們希望我們設(shè)置的定時時刻不會因為系統(tǒng)的掉電而丟失，考慮到 DS1302 是有鋰電池作為電源的，不會因為主系統(tǒng)掉電丟失內(nèi)部數(shù)據(jù)，所以我們將鬧鐘的定時時刻放到了 DS1302 內(nèi)的空余寄存器里面，像這些靈活的 技巧就需要我們認真的閱讀元件的數(shù)據(jù)手冊，從中索取對自己有用的信息。 經(jīng)過本設(shè)計，讓我學(xué)到了很多，讓我認識到了學(xué)習基礎(chǔ)知識的重要性，當設(shè)計完整的系統(tǒng)時，要考慮到硬件和軟件兩者的結(jié)合，有時硬件的不足，我們可以用軟件程序來彌補，從而節(jié)約硬件成本，在設(shè)計軟件程序時要模塊化，可以提高程序的可讀性。 基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 23 23 參考文獻 [1]劉福才，劉豐，劉立偉 .AVR 單片機在太陽能熱水器智能控制器中的應(yīng)用 [J].微計算機信息， 1999 年 04 期 [2]王俊杰 .基于 89C51 單片機的太陽能熱水器只能控制器的設(shè)計 [J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科 學(xué)版， 2020（ 8）： 6768 [3]劉小俊 ,黃鴻谞 .基于單片機的太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)的設(shè)計 [J]. 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Handbook for Design and Application, Berlin, New York: Springer－ Verlag,2020基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 24 24 致 謝 在論文即 將完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師王洋老師對我的熱情關(guān)懷和細心指導(dǎo)。在我做畢業(yè)設(shè)計的整個過程中王老師都以她最大的可能來幫助我，教導(dǎo)我，跟著王老師做畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了好多東西，這些都對我未來的工作和生活產(chǎn)生重大的影響。她僅僅是我們學(xué)術(shù)上的良師，更是生活中的益友。她以一個教育工作者熱忱的心胸不厭其煩地指導(dǎo)著我們，教育者我們，使我們不僅學(xué)到了扎實的專業(yè)知識，更學(xué)到了做人的道理。她孜孜不倦悉心細致的教誨和嚴謹治學(xué)一絲不茍的工作作風使我永遠都不能忘記。在此，特向她表示真誠的感謝。祝王老師身體健康，桃李滿天下。 同時 ，在我四年的大學(xué)生活中，也得到了很多老師、同學(xué)、朋友的支持和幫助，在此一并表示感謝，正是由于你們，才使我的大學(xué)生活更加豐富多彩，感謝你們。 最后，感謝我即將離開的母校 —— 上海電機學(xué)院，你使我的心靈得到了升華；你使我的思維更加成熟，你是我生命的歸宿，是我成長的階梯，在你的培養(yǎng)下我成功的從學(xué)校走進了社會。感謝你，上海電機學(xué)院。基于單片機的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計 25 25 附 錄 電路原理圖：