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太阳能热水器水位水温检测器（3号黑体加粗，居中）学生姓名： 班级：080812 指导老师： （小四号宋体，小四号楷体）摘要（四号黑体）：随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，人们对生活的需求已从追求简单向着追求质量，功能，服务等多重需求过渡。在冬天，对于热水的需求是非常大，太阳能热水器是热水的主要来源，况且太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，因而太阳能热水器的检测控制器也朝向多功能发展。（小4号楷体, 两端对齐，每行固定行间距22磅）本文采用AT89C52单片机来检测整个系统，由压力传感和温度传感采集水箱现场数据，经过信号处理模块对信号进行处理，通过模数转换器，将信号送入单片机，显示处理结果。硬件部分介绍数字温度传感器、压力传感器、A/D转换器、单片机及显示模块。A/D转换器是用于转换压力传感器的信号。软件部分主要介绍设计思想及主程序流程图，系统调试部分包括调试软件、调试过程及调试过程中出现的问题和解决方法。（小4号楷体, 两端对齐，每行固定行间距22磅） 关键词（小四号黑体）：太阳能热水器，单片机，A/D转换器（小四号楷体） 指导老师签字：（小四号黑体加粗）签名必须手写目 录（小3号黑体，居中）1 引言（小3号宋体, 缩2格）2 系统总体设计2.1 系统设计要求22.2 系统设计思路22.3 系统设计框图23 系统硬件设计3.1 AT89C52单片机33.1.1 功能特性描述33.1.2 管脚描述33.2 数字式温度传感器DS18B2053.2.1 功能特性描述53.2.2 管脚描述63.3 压力传感器83.3.1 功能特性描述83.3.2 工作原理93.4 模数转化器93.4.1 功能特性描述93.4.2 管脚描述93.5 数码管113.5.1 数码管结构113.5.2 数码管的分类和显示114 系统软件设计4.1 PROTEUS(ISIS)简介114.2 KEIL简介124.3 PROTEUS(ISIS)和KEIL联调134.4 程序设计195 结论23参考文献24致谢25附录26太阳能热水器水位水温检测器（3号宋体加粗，居中）1 引言（小3号宋体加粗，居左） 随着社会经济的快速发展和人们的生活水平质量的提高，使得能源消耗速度加快。现在面临着能源紧缺的问题，为了解决这个问题，人们在努力寻找绿色能源。在人们生活中热水的需求往往是最多的，从原始的木材获取热水到煤炭获取热水，这些都是加剧了能源的消耗。太阳能热水器的发明从而可以解决这个难题。 燃气热水器因其安全隐患及燃气涨价的成本正逐渐淡出，储水式电热水器又因体积庞大、预热时间长、热水储水量有限，已不适用现代生活节奏。近几年来，太阳能热水器秉承精工细作的优良传统，采用国际最先进的三耙干涉膜工艺，融入现代设计理念，并以其质量稳固、安全环保、高效节能、热水用量大，保温期最长，使用性能更佳，使用寿命更长（超过15年）等优点，受到中国城乡居民的欢迎，代表着热水器市场的发展方向。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。据了解，目前，我国太阳能热水器年安装量2000多万平方米，年增长速度达到20%以上，总保有量达1亿平方米。仅就现在的安装量而言，每年可节约标准煤1500万吨，到2010年将达到3000万吨；每年可减排二氧化碳750万吨，到2010年将达到1500万吨。太阳能热水器水温水位检测器是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（电信号）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表仪器。传统的太阳能热水器水温水位检测器功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的太阳能热水器水温水位检测器功能多样化、精度高、抗干扰能力强。本文所研究的太阳能热水器水温水位检测器是以AT89C52单片机作为主控制元件来能实现热水器里的水温和水位并显示在数码管（或液晶屏），在水位达不到要求时发出低水位和超水位的报警信号以提醒用户打开或关闭进水阀；采用继电器实现自动控制进水和和停止进水。（正文：小4号宋体, 两端对齐，每行固定行间距22磅）2 系统总体设计（小3号宋体加粗，居左）（注意：每章另起一页，每节另起一行）2.1 系统设计要求（4号宋体加粗，居左） 本课题的设计要求和技术指标： 1以51系列单片机为核心器件组成一个水位水温检测系统； 2系统具有水温和水位的高分辨率显示； 3系统具有自检水温传感器的功能；4系统具有控制继电器功能实现自动上水功能以及电加热的切换功能。2.2 系统设计思路根据系统的设计要求，需要解决水位水温的显示和上水控制以及电加热的切换问题，有两个设计方案：1采用单片机芯片AT89C51、应变式压力传感器HK-610、热电阻型温度传感器WZPK、模数转换器ADC0809、点阵字符型液晶显示器LCD1602以及继电器。2采用单片机芯片AT89C52、应变式压力传感器HK-610、数字式温度传感器DS18B20、模数转换器ADC0832、数码管显示以及继电器。由于AT89C51的内存较小，只有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器；热电阻型温度传感器的热电动势值小，补偿导线误差大，价格昂贵；ADC0809有多个模拟通道，在这里只需要一个采集通道就可以了，所以采用第2个方案。2.3 系统设计框图 根据设计要求，采用单片机作为控制器件。本次设计的系统包括信号检测、处理、显示和继电器控制几个模块，系统框图如图2.1所示：图2.1 系统原理框图（5号宋体，居中）3 系统硬件设计根据原理框图，检测器的功能是由以下几个模块实现的：信号检测、处理、显示和继电器控制模块。其中AT89C52为核心控制器件，DS18B20和HK-610为水温水位的信号采集器件，数码管为显示器件，红绿灯为信号检测器件，继电器为控制器件。下面分别对各个器件的工作原理做介绍。3.1 AT89C52单片机3.1.1 功能特性描述（小4号宋体加粗，居左）AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。主要功能特性： 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能3.1.2 管脚描述AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于功能控制。功能包括对主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，调整控制，测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。管脚图如图3.1所示：图3.1 AT89C52管脚图引脚功能：RST：复位引脚，输入高电平使89C52复位，返回低电平退出复位/VPP:运行方式时，为程序存储器选择信号，接地时CPU总是从外部存储器中取指令，接高电平时CPU可以从内部或外部取指令；FLASH编程方式时，该引脚为编程电源输入端VPP；PSEN:外部程序存储器读选通信号，从外部存储器取指令时，从PSEN引脚输出读选通信号（负脉冲）；ALE/PROG：运行方式时，ALE为外部存储器低八位地址锁存信号，FLASH编程方式时，该引脚为编程脉冲输入端；XTAL1、XTAL2：为内部振荡器电路（反相放大器）的输入端和输出端，外接晶振电路；P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O口， P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）；Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能。P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。（其他章节略）5 结论 本次设计实现了设计要求，包括：水温水位的显示；通过程序设定在超过一定水位的时候，控制继电器停止上水，低于则继续上水；在低于某一温度时，控制继电器实现电加热；温度传感器的检测等。本项目虽然可以通过键盘来设定或切换电加热的温度值和自动停水的水位值，设定电加热达到的温度值，但是还具有改进的空间。在日常生活中太阳能智能热水器将会走进千家万户。参考文献（小3 号黑体，居中）1 张友德等，单片微型机原理、应用与实验，第四版，上海：复旦大学出版社，20032 吴黎明等，单片机原理及应用技术，北京：科学出版社，20053 刘军等，单片机原理与接口技术，江苏：华东理工大学出版社，20064 丁元杰，单片微机原理及应用M，北京：机械工业出版社，20015 江太辉等，DS18B20数字式温度传感器的特性与应用J，电子技术，2003，12（6）：14-166 蒋鸿宇等，由DS18B20构成的多点温度测量系统J，单片机与嵌入式系统应用，2007，01，（11）：9-117 金伟正，仪表技术与传感器J，武汉：武汉科大学报，2000， 27（3）：17-18.8 王燕等，检测与转换技术J，中原工学院学报，2007，11（12）：21-229 严天峰，A/D转换器及其在单片机中的应用J，电子世界，2003，01（9）：05-0710 杜洋，A/D转换芯片ADC0832的应用J，电子技术, 2005,10(11):1-711 程明等，LED显示原理J，电讯技术，2004，14（3）：32-33（以上5号宋体，两端对齐，固定行间距18磅）致谢（小3 号黑体，居中）在本次设计的整个过程中，得到了指导老师和同学的大力帮助，借此机会向他们表示诚挚的感谢。 感谢在百忙之中对我的论文进行评审并提出宝贵意见的老师们。（小四号宋体，两端对齐，固定行间距22磅）附录A（小3 号黑体，居中）程序清单：TEMPER_L EQU 40H TEMPER_H EQU 41H FLAG1 EQU 38H TEMPL EQU 30H TEMPH EQU 31H TEMPHC EQU 32H TEMPLC EQU 33H BUF1 EQU 34H BUF2 EQU 35H BUF3 EQU 36H BUF4 EQU 37H ADC EQU 23H LED_0 EQU 20HLED_1 EQU 21HLED_2 EQU 22HTEMPDIN BIT P3.4 ADCS BIT P2.5 ADCLK BIT P3.6 ADDO BIT P3.7 ADDI BIT P3.7 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H MAIN: ；堆栈设置 MOV SP, #50H MOV P1, #0FFH LPTEMP: LCALL GET_TEMPER ；调用读取温度 LCALL CONVTEMP ；调用温度BCD码的计算 LCALL DISPBCD ;调用BCD转换成十进制 MOV 26H,TEMPLC MOV 27H,TEMPHC LCALL DISPLAY ；数码管显示 LCALL JDQ ；继电器控制 LCALL START ；水位处理 AJMP LPTEMP （下略）附录B（小3 号黑体，居中）仿真效果图
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