文档介绍：2总体方案设计

方案一设计的太阳能热水器控制系统以89C52单片机为检测控制中心单元,采用DSl2887实时时钟,不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示功能,而且具有时间设定、温度设定与控制功能。控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置(电加热器)使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度,从而达到24小时供应热水的目的。实际应用结果表明,该控制器和以往显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。
AT89C52
图2-1 系统硬件结构图
方案二采用系统的温度采集选用PTl000铂电阻温度传感器,,送入串行加转换器11LCl543N,转换结果由单片机处理,+=,VREF=,则Vo=vi*(Rt/R+1)=*(Rt/300+1).Rt值的变化表示了PtlooO温度传感器温度的变化,每个温度值对应一定的转换结果。可以在程序中建立一个查找表,表中每个元素的地址即为转换结果,元素值即为所对应的温度值。
图2-2 系统硬件结构图

方案一硬件电路简单,程序设计复杂一些,但是我已经使用开发工具KEIL用汇编语言对系统进行了程序设计,用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真,达到了预期的结果。由此可见,该方案完成具有可行性,体现了技术的先进性,经济上也没有问题。
根据设计的要求,以及设计的便捷性,综上所述,本课题采用方案一对系统进行设计。

单片机系统由AT89C52和一定功能的外围电路组成,包括为单片机提供复位电压的复位电路,提供系统频率的晶振。这部分电路主要负责程序的存储和运行。上图中MCS-51内部时钟方式电路外接晶体以及电容C5和C6构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。~12MHz之间任选,电容C5和C6的典型值在20pF~100pF之间选择,但在60pF~70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常选择为30pF左右,但本电路采用33pF。在设计印刷电路板时,晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,更好的保证振荡器稳定和可靠的工作。为了提高温度稳定性,应采用温度稳定性能好的NPO高频电容。AT89C52的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计中所用到的是上电按钮复位。
图3-1 单片机系统

为实现热水器24小时供应热水的目的,控制器必须有一个实时时钟来为系统提供准确的基准时间;在软件设计上则要实时地读出当前时间,同设定时间比较,以决定系统工作状态。本系统采用美国DALLAS半导体公司最新推出的时钟芯片DS12887,该芯片采用CMOS 技术,把时钟芯片所需的晶振和电池以及相关的电路集成到芯片内部,并与MC146818管脚完全兼容。DS12887芯片具有微功耗、外围接口简单、精度高,工作稳定可靠等优点。它与89C52单片机的接口电路见下图3-1。
图3-1 DS12887与单片机接口电路

蓄水箱水位和温度检测部分是实现温度智能控制的重要环节,只有准确地检测出水位和温度,才能通过软件计算提前开始辅助加热的预加热时间。要实现辅助加热提前时间的精确计算,最好是采用连续液位传感器,但考虑系统成本,本设计仍采用分段式液位传感器(通过软件来提高精度),在水位显示上也仍采用分段显示。水位检测部分的硬件连接如图3-2所示。
图3-2 水位监测及显示接口电路
检测原理如下:当水箱中无水时,8个非门均由1M欧姆电阻上拉成高电平, 所以图中各“非”门(CD4069) 输出均为低电平,LED1~ LED8 均不亮。当水位高于“非”门1 的输入探针时,由于水的导电作用,使“非”门1 的输入变为低电平,所以其输出变为高电平,LED点亮,依此类推。随着水位的上升,各“非”门输出相继为高电平,LED依次点亮。这里要注意的是上拉电阻不能选择太小,因为水的电阻在100k8 左右,所以上拉电阻选择太小的话,将在水位升高时,无法把“非”门输入端拉成低电平。实验表明, 上拉电阻选择在500k~1M欧姆左右能很好地满足电路的工作要求。为了使89C52 随时能够读出当前的水位情况,这里选用74LS244 作为状态输入缓冲器。蓄水箱温度检