1、學(xué)號(hào):常州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文（迎屆）學(xué)號(hào):業(yè)班導(dǎo)教師專業(yè)指導(dǎo)老師專學(xué)院專級(jí)校內(nèi)指技術(shù)職務(wù)校外業(yè)技術(shù)職務(wù)二O二年六月基于單片機(jī)的太陽能熱水器測(cè)控儀設(shè)計(jì)摘要：如何很好的節(jié)約和利用能源，特別是可持續(xù)性能源，是人類所面臨的重要問題。太陽能熱水器以其廉價(jià)、節(jié)能的特點(diǎn)，受到廣大消費(fèi)者的青睞，與之配套的控制器設(shè)計(jì)問題一直受到人們的關(guān)注。本文提出了一種新型的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)采用1A03-51系列單片機(jī)八丁89052作為中央處理器，結(jié)合外圍電路單元，采用液位傳感器、溫度傳感器(3丁100、輔助加熱電路、031302實(shí)時(shí)時(shí)鐘、1602液晶顯示屏、按鍵等模塊，完成時(shí)間、溫度、水位的顯示及設(shè)定功能

2、。控制系統(tǒng)可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置(電加熱器)使蓄水箱內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。本文主要介紹了單片機(jī)太陽能熱水器測(cè)控儀的硬件、軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：太陽能熱水器；單片機(jī)；控制器；傳感器A1)8101:丁0600110111126&11(11111112661161*27A8011106908)601A117(匕已1&81111861161*8人1*680111*06,1831)101)16111111M1111111A11A111(11138&丁1168。虹21161*27只6扯81)600111111811101

3、631611101*613013111&I&I1180113T&01;6118110S10A131*106&11(110人00118111111311011八11(11116001111*011611881X10171118(人乂已沁!)!運(yùn).八11S801”3XA1001111*018)八816111丁1118過68每打11100101-1:68108-5個(gè)401171161)681211801&I-1八1161*8八II四1610!00101168這86過01111011八丁89052&81X3101*0閶801*8,00011)1116(1

4、八11)111161361A1161A1011*01111：111111：,111011860A1(51111何618611801,1;6111|301'&111168611801a?丁100人,1；116&11X111&1*7116A1118011*01111：,0813021*0A11111160100,16021.00601661,11)1111:0118火人0也611110(311168)011口1過1。110?11111母匕呵對(duì)1116,A3XA116乂亡1&11(1&11118&11011011A0001(1111810沿11

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6、18011(180011800A01A8人81211&11人A61)1121X161110(1a人88o1缸6116137A1gA；0011十011618&11801目錄WAI錄八川1緒論A11.1概述A11.2太陽能熱水器發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析A21.2.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀A(yù)21.2.2國(guó)內(nèi)外太陽能熱水器發(fā)展趨勢(shì)A31.2.3太陽能熱水器的市場(chǎng)分析人31.3本課題研究的主要內(nèi)容人41.3.1太陽能熱水器的組成與工作原理A41.3.2太陽能熱水器測(cè)控儀的設(shè)計(jì)內(nèi)容A42太陽能熱水器測(cè)控儀總體方案的設(shè)計(jì)A62.1熱水器微控制器系統(tǒng)框圖A62.2控制器系統(tǒng)主要元件簡(jiǎn)介A62.2.1單片

7、機(jī)八丁89052A62.2.2粕熱電阻口丁100A82.2.3轉(zhuǎn)換芯片A00）832人92.2.4超聲波測(cè)距儀只03尺04人102.2.5時(shí)鐘芯片031302八113硬件設(shè)計(jì)人133.1繪圖軟件？10化199叱簡(jiǎn)介A133.2控制器各單元模塊硬件電路設(shè)計(jì)人忙3.2.1單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)A133.2.2超聲波液位傳感器電路設(shè)計(jì)A143.2.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)人163.2.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)A183.2.5上水控制電路和輔助加熱電路設(shè)計(jì)A203.2.6顯示4路設(shè)計(jì)人213.2.7按鍵接口電路設(shè)計(jì)A224軟件設(shè)計(jì)A234.1四扎11A1310A3軟件環(huán)境飛4.2程序徽人234.2.1系統(tǒng)總流程圖

8、A234.2.2超聲波模塊程序設(shè)計(jì)A244.2.3時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)人254.2.4溫度模塊程序設(shè)計(jì)人274.2.5液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)A274.2.6按鍵掃描模塊程序設(shè)計(jì)A295佩試人315.1?1016118簡(jiǎn)介A315.2軟件調(diào)試人315.3硬件調(diào)試人326余隹A35參考!|人36唆面A371緒論1.1 概述在資源緊張，環(huán)境污染的大背景下，太陽能熱水器與傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴骱碗姛崴飨啾扔兄鵁o可取代的優(yōu)勢(shì)，因此近幾年太陽能熱水器得到了蓬勃的發(fā)展。然而，目前市場(chǎng)上的太陽能熱水器控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、控制不便等問題。很多控制器只具有溫度和水位顯示功能，卻不具有溫度控制功能，致使熱水器

9、在陰天不能方便使用。即使熱水器具有輔助加熱功能，也可能由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費(fèi)電能。所以研究智能型太陽能熱水器測(cè)控儀有著極其深遠(yuǎn)的意義。0太陽能節(jié)能環(huán)保太陽能作為一種新能源，與常規(guī)能源相比，它有三大特點(diǎn)：第一，它是最豐富的能源，可隨時(shí)被我們利用。據(jù)估計(jì)，在過去的11億年中，太陽只消耗了它本身能量的27。因此可足夠供給我們使用，可謂是取之不盡，用之不竭；第二，地球上，太陽能就在我們的身邊，我們可以隨時(shí)就地開發(fā)利用，不存在任何運(yùn)輸問題。對(duì)于交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)具有更優(yōu)越的利用價(jià)值；第三，太陽能是一種潔凈的能源。在開發(fā)利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣、也沒有噪音，更不會(huì)影

10、響生態(tài)肝衡。絕對(duì)不會(huì)造成污染和公害。我國(guó)目前有13億人口，3.5億個(gè)家庭，按較低標(biāo)準(zhǔn)每戶每天使用6攝氏度熱水100升，從冷水到熱水升溫45攝氏度計(jì)算，共需熱量450千卡。折合電量5.2度，折合天然氣0.5立方米。按每度電0.50元，每立方米天然氣。40元計(jì)算，每天分別需要2.6元（電）或0.70元天然氣按每月30天計(jì)算，分別需要72元和21元，每年分別需要864元和252元。以上均為僅根據(jù)電和天然氣熱值進(jìn)行的計(jì)算，尚未考慮電熱器與燃?xì)鉄崴鞯臒徂D(zhuǎn)換效率及由于結(jié)垢其值肯定會(huì)不斷下降的影響。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，一個(gè)家庭用電熱水器，全年的電費(fèi)消耗約1000元，若使用太陽能熱水器，其投資在20003000元

11、之間，兩至三年節(jié)約的電費(fèi)即可收回。2A太陽能的價(jià)格趨于盯民化近幾年來，原油價(jià)格飛漲，以原油為原料的燃?xì)鈨r(jià)格也大幅上漲，燃?xì)鉄崴鞯氖褂贸杀敬蟠笤黾樱@給太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的商機(jī)。現(xiàn)在的太陽能熱水器越來越受歡迎。據(jù)北大四季沐歌太陽能熱水器經(jīng)銷商家說，近年來的銷量比以前同期增長(zhǎng)了一倍。現(xiàn)在，越來越多的消費(fèi)者認(rèn)同太陽能熱水器。也札因如此，全國(guó)各地出現(xiàn)了各種品牌的太陽能熱水器，這也給消費(fèi)者帶來了更多的選擇性。今年的家電市場(chǎng)刮起了一陣節(jié)能風(fēng)暴，節(jié)能家電成為一大賣點(diǎn)。太陽能熱水器以節(jié)能、安全、價(jià)格走低的趨勢(shì)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。3安全可靠使用太陽能熱水器沒有人身危險(xiǎn)，也沒有環(huán)境污染，而使用燃?xì)鉄崴?/p>

12、器有可能發(fā)生煤氣中毒事故；使用電熱水器有可能發(fā)生觸電身亡事故。據(jù)了解，太陽能熱水器不僅能以907。以上的效率將輻射能轉(zhuǎn)換為熱量，更能以近乎1007。的效率保存熱水，使用效率更高。它的確是一種很好的節(jié)能型綠色？產(chǎn)品1.2 太陽能熱水器發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀0國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)太陽能歷史可追溯到1958年，在上世紀(jì)70年代末起，我國(guó)就加大研發(fā)與生產(chǎn)太陽能集熱器。1979年前后我國(guó)有些單位迎頭研發(fā)全玻璃真空管集熱器。清華大學(xué)運(yùn)用電真空物理的背景，發(fā)明了專利是鋁一氮化鋁太陽選擇性吸收涂層，在世界上開創(chuàng)用單個(gè)鋁陰極通過磁控射制備紅外低發(fā)射率低層、鋁一氮化鋁吸收太陽光的陶瓷薄膜和淡

13、化鋁減反膜三個(gè)部分。使用真空管的集熱器可以在嚴(yán)寒、低太陽輻射下利用，很適合多種氣候。太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在突破了太陽選擇性吸收涂層的核心技術(shù)，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，生產(chǎn)性能價(jià)格比較好的介質(zhì)。國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)際上，太陽能熱水器技術(shù)己日趨成熟，已達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)階段，作為商品進(jìn)入市場(chǎng)，綜合起來，國(guó)外的太陽能熱水器有以下幾個(gè)特點(diǎn)：政府重視。它首先表現(xiàn)在政府投資大，譬如美國(guó)在78年到81年在太陽能供熱方面的投資每年都在1億美元以上。隨著投資的增長(zhǎng)，太陽能領(lǐng)域里的人員和科研成果增長(zhǎng)的速度也都相應(yīng)得到了提高。其次表現(xiàn)在各國(guó)都根據(jù)本國(guó)的情況，制訂出了能源政策，比如美國(guó)在能源政策和能源法案中，對(duì)國(guó)家投資、指定太陽

14、能科研規(guī)定以及實(shí)行稅收優(yōu)惠等經(jīng)濟(jì)措施分別作了規(guī)定。人產(chǎn)品的高檔化、大型化。由于國(guó)外一些主要利用太陽能國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，為了滿足社會(huì)的需要，其太陽能熱水器從設(shè)計(jì)、制作以及材料等都趨于高檔化，而且在太陽能熱水器體統(tǒng)上附加諸如循環(huán)泵，專用閥、輔助電加熱器等。當(dāng)然價(jià)格也是比較高的。去年北京舉行的國(guó)際可再生能源展覽會(huì)上，澳大利亞送展的一套家用太陽能熱水器售價(jià)達(dá)400多美元。但是，從另一方面看，其發(fā)展仍不打衡，一些發(fā)展中國(guó)家應(yīng)用較為廣泛的仍有不少是較為低檔的太陽能熱水器。近年來，印度研究和使用的大都是日本早期產(chǎn)品一一集熱蓄熱合一式太陽能熱水器。產(chǎn)品多樣化，技術(shù)上先進(jìn)。國(guó)外近幾年來主要發(fā)展的仍是管板式，并

15、對(duì)降低成本,提高效率和可靠性，以及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和安裝程序等都做了大量的研究工作，取得了顯著的進(jìn)展。如熱水器框架大都采鋁擠壓件，可以簡(jiǎn)化制造工藝并為玻璃的裝配和吸熱板提供了可靠的支架。采用人造橡膠和特制墊圈以解決漏水和因熱應(yīng)力作用而破裂的問題，管道連接和安裝配件己設(shè)計(jì)成便于快速安裝的型式，雖然大部分仍采用回火玻璃做為蓋板，但也涌現(xiàn)出許多塑料和復(fù)合玻璃材料。普及面廣。世界各國(guó)主要利用太陽能的國(guó)家如日本、美國(guó)、澳大利亞和以色列等已將太陽能熱水器發(fā)展到工業(yè)化生產(chǎn)階段。日本有20多家工廠。澳大利亞有2多家，新西蘭有30多家工廠從事太陽能熱水器的生產(chǎn)，使用的較為廣泛。如日本有400萬多臺(tái)熱水器在運(yùn)行，以色列有

16、607。以上的家庭使用太陽能熱水器。目前，全世界札在使用的太陽能熱水器（保羅空氣集熱器）約達(dá)700余萬打方米。1.2.2 國(guó)內(nèi)外太陽能熱水器發(fā)展趨勢(shì)近幾年來，低溫太陽能熱水器的產(chǎn)量在國(guó)際上略有下降，這主要同國(guó)際石油價(jià)格下跌有關(guān)，預(yù)計(jì)今后各國(guó)將在中高溫太陽能熱水器，包括充氣集熱器方面有較大的進(jìn)展，以利于使其在工業(yè)及采暖、空調(diào)以及發(fā)電方面取得進(jìn)展。各國(guó)還注意到使用新技術(shù)、新材料研制出更多品種的太陽能熱水器。特別在提高熱性能，降低成本，使之不斷提高和完善，使其比在常規(guī)能源有更大的競(jìng)爭(zhēng)能力。特別是太陽能的蓄能技術(shù)將把太陽能熱水器推進(jìn)到一個(gè)新的天地。我國(guó)太陽能熱水器的勢(shì)頭仍處在上升階段。預(yù)計(jì)這種勢(shì)頭持續(xù)

17、2?4年，可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降趨勢(shì)，為此，從科研和生產(chǎn)上有一定思想準(zhǔn)備，以防止和避免這種可能性的出現(xiàn)。為此應(yīng)當(dāng)一方面發(fā)展新的技術(shù)和材料，使之能打進(jìn)國(guó)際市場(chǎng)，另一方面結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，研制出使群眾買得起，用得上的太陽能熱水器。這樣，高、中、低檔的太陽能熱水器將同時(shí)出現(xiàn)，并發(fā)揮各自作用和效益。將太陽能熱水器同城鄉(xiāng)居民住房結(jié)合在一起，使之成為房屋的一種構(gòu)件和裝備，將愈來愈受到人們的重視。同時(shí)將太陽能熱水器同太陽房、太陽灶結(jié)合在一起的多種用途的太陽能熱利用裝置將會(huì)出現(xiàn)，并引起人們的濃厚興趣。總之，太陽能熱水器作為家庭生活和社會(huì)的一種商品將會(huì)越來越多的出現(xiàn)在人們眼前，將會(huì)發(fā)揮出更高的作用和效益。1.2.3

18、太陽能熱水器的市場(chǎng)分析在太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，太陽能熱水器的熱利用轉(zhuǎn)換技術(shù)無疑是最為成熟的，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也較光伏電池、太陽能發(fā)電等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先一步。但是目前市場(chǎng)還有待規(guī)范，消費(fèi)群體還有待培育，技術(shù)還有尚須改進(jìn)，因而對(duì)于企業(yè)來說還有較大的成長(zhǎng)空間。2007年，中國(guó)太陽能熱水器產(chǎn)量的增長(zhǎng)速度約為307。，年產(chǎn)量達(dá)2340萬時(shí)人16380A"）,總保有量約為10800萬時(shí)75600A4A10太陽能熱水器壽命按10年計(jì)算，1997年前的保有量作廢'2007年，太陽能熱水器市場(chǎng)銷售額約為320億元人民幣，產(chǎn)值億元人民幣以上的企業(yè)有20多家；2007年，太陽能熱水器的出口額增長(zhǎng)約為287。，6

19、500萬美元左右，產(chǎn)品出口歐洲、美洲、非洲、東南亞等50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)太陽能熱水器的年生產(chǎn)量是歐洲的2倍，北美的4倍，現(xiàn)已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國(guó)和最大的太陽能熱水器市場(chǎng)，并仍在以每年20a-30A的速度遞增。但是中國(guó)太陽能熱水器的生產(chǎn)企業(yè)有5000多家，除桑樂、皇明、清華陽光、華揚(yáng)、太陽雨、力諾瑞特等10個(gè)全國(guó)性品牌因質(zhì)量、售后服務(wù)過硬而市場(chǎng)知名度較高外，行業(yè)中存在著大量紛繁蕪雜的雜牌企業(yè)，這種狀況不利于行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，這就要求政府部門進(jìn)行規(guī)范，加強(qiáng)監(jiān)管引導(dǎo)。盡管市場(chǎng)現(xiàn)狀不如人意，但市場(chǎng)前景仍看好。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水打的不斷提高，居民對(duì)家庭室內(nèi)熱水的需求越來越強(qiáng)烈，中國(guó)

20、太陽能熱水器市場(chǎng)潛力巨大。1.3 本課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的是太陽能熱水器的測(cè)控儀，但是首先應(yīng)該了解太陽能熱水器的組成與工作原理，以及太陽能熱水器的基本構(gòu)架和工作過程，才能使本次的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更加完善。1.3.1 太陽能熱水器的組成與工作原理圖1.1熱水器裝置簡(jiǎn)圖1-集熱器下降水管循環(huán)水管補(bǔ)給水箱上升水管自來水管熱水出水管熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成。圖1.1為典型的熱水器裝置圖，圖中集熱器1按最佳傾角放置，下降水管2的一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另一端與集熱器1的下集管接通。上升水管5與循環(huán)水箱3上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。

21、集熱器吸收太陽輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。水溫升高后，水的比重減輕，便經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。而循環(huán)水箱下部的冷水比重較大，就由水箱下流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到集熱器吸收的熱量與散失的熱量相打衡時(shí)，水溫不再升高。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱循環(huán)熱水器。集熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與一般熱水交換器不一樣，熱交換器通常只是液體到液體，或是液體到氣體的熱交換過程，而打板型集熱器是直接將太陽輻射傳給液體或氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過程，燈板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上己實(shí)用的集熱器就有直管式、瓦楞

22、式、扁管式、鋁翼式等二十多種。1.3.2 太陽能熱水器測(cè)控儀的設(shè)計(jì)內(nèi)容此款熱水器測(cè)控儀系統(tǒng)包括主從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣用太陽光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽能的豐富的免費(fèi)資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)考慮到在陰天及夜間無法利用太陽能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢(shì)。這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。本設(shè)計(jì)有三個(gè)要求：（I）時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示功能。口）具有時(shí)間設(shè)定、溫度和水位設(shè)定與控制功能。（P）控制器可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫在設(shè)定時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度。本文的第二章，主要會(huì)介紹系統(tǒng)

23、的整體框圖，以及選擇的主要技術(shù)和元器件，并對(duì)這些技術(shù)和元器件進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹；第三章，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)各單元的電路圖以及工作原理；第四章是對(duì)所涉及的子系統(tǒng)的軟件進(jìn)行分析闡述。第五章則是對(duì)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試；第六章總結(jié)了本系統(tǒng)工作和優(yōu)缺點(diǎn)，以及后續(xù)工作。2太陽能熱水器測(cè)控儀總體方案的設(shè)計(jì)2.1熱水器微控制器系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)的太陽能熱水器控制器是以處89052單片機(jī)為檢測(cè)控制中心單元，利用液位傳感器來檢測(cè)水箱中的液位，當(dāng)實(shí)際的液位低于設(shè)定液位時(shí)，冷水閥開關(guān)則會(huì)開啟，實(shí)現(xiàn)加水功能；溫度傳感器則是用來檢測(cè)水箱中水的溫度，當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，則會(huì)利用輔助加熱器對(duì)水箱中的水溫加熱，從而達(dá)到預(yù)定效果；液晶顯示

24、屏主要顯示的是相應(yīng)的溫度、水位及時(shí)間。而利用按鍵操作不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整，而且可以設(shè)定相應(yīng)的溫度和水位。從系統(tǒng)框圖可2.1可以看出。2.2控制器系統(tǒng)主要元件簡(jiǎn)介本系統(tǒng)主要涉及到單片機(jī)八丁89052及其外圍電路，超聲波液位傳感器，溫度傳感器,實(shí)時(shí)時(shí)鐘031302,輔助加熱器等等主要模塊，由于有些模塊中涉及到一些重要的元件，所以在這里對(duì)所涉及的主要芯片的功能原理等做一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述。元件主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)八丁89052、粕熱電阻？丁100、轉(zhuǎn)換芯片人00）832、超聲波測(cè)距儀003尺04、時(shí)鐘芯片031302等。2.2.1單片機(jī)人了89052人189052乍為本設(shè)計(jì)的中央處理器，是一個(gè)低電壓，高性

25、能0A1038位單片機(jī)，片內(nèi)含8&人08的可反復(fù)擦寫的？1狀1!只讀程序存儲(chǔ)器和25613A8的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（趴人）,器件采用人公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)人4（人51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和？1狀11存儲(chǔ)單元，人18905彈片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。八丁89052的主要功能特性為（工）兼容人1055甘旨令系統(tǒng)；（28虻可反復(fù)擦寫（大于1000次）？1肋11尺0從；32個(gè)雙向1/0口；?）256x8171;內(nèi)部11A4;03個(gè)16位可編程定時(shí)I計(jì)數(shù)器中斷；?）時(shí)鐘頻率0-242；門）2個(gè)串行中斷，可編程I;皿串行通道；（A）2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)

26、中斷源；2個(gè)讀寫中斷口線，3級(jí)加密位；（低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；（八）有？01?、？呀？、丁口？及？XXX等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。八丁8905劾8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的051內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8x05/目同，如圖2.2所示。主要管腳有：乂丁A109腳）和乂丁從208腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12-2晶振。11317A1x1人9卻）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。40腳）和乂沾20腳）為供電端口，分別接十5乂電源的札負(fù)端。？0?3為可編程通用1/0腳，其功能用途由軟件定義，以下簡(jiǎn)單介紹單片機(jī)處89052俞入7輸出引腳？

27、0,?1,?2,?3。瓜1.0匚403A00390.0巴1匚匚39（八00»戶01P1.3匚A1438八0?A0.2IIP1.5IIP37（八023P0.31.6匚P1.736（眾的）3p0.4匚只3丁匚吠35（八390.5#0句父0P30匚70343?06#06（丁乂口）03.1833匚（而而舊兀1232II現(xiàn)7?II赴'F3.3匚00A331即06P3.4匚了”430392.7八15A3P3.5匚（A）52992.6（八143?A3.6匚師，2325（八13»叱7匚XI八62792.4（眾12匚X丁八匕72612？231A0A0匚82（4）3922八A10A02

28、43A2.1（八9»0-011111111123392.0（八-圖2.2?01?封裝的人丁2189052引腳圖（工）？0口：?0口是一組8位漏極開路型雙向1/0口，即地址|數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)丁丁I邏輯門電路，對(duì)端口？0寫“1時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在？匕也編程時(shí)，？0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。（之）？1口：？1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0口，？1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出

29、電流）4個(gè)丁7七邏輯門電路。對(duì)端口寫“？，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電打，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（叱）。與八了89051不同之處是，？10和？1.1還可分別作為定時(shí)I計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入，即：91.0/丁2和？1,17!22乂。?2口：？2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0口，？2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)丁丁1邏輯門電路。對(duì)端口？2寫“？，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電打，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（禮）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16

30、位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，？2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，？2口輸出？2鎖存器的內(nèi)容。？13811編程或校驗(yàn)時(shí)，？2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。（心？3口:?3是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0口。?3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)XIX邏輯門電路。對(duì)？3口寫入“1時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的？3口將用上拉電阻輸出電流（口匕）。？3口除了作為一般的1/0口線外，更重要的用途是它的第二功能。？3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。2.2.2粕熱電阻？1100由于本設(shè)計(jì)的溫度是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻？

31、丁100的感溫效應(yīng)。？丁100溫度傳感器為札溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下（1測(cè)量范圍：-2001?+8501;（2允許偏差值八。0:八級(jí)土（八+八規(guī)卜I8級(jí)±0.30+0.005卜|（1熱響應(yīng)時(shí)間008;（斗）最小置入深度：熱電阻的最小置入深度2200111111;0允通電流2501八。另外，？丁100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。粕熱電阻的線性較好，在0?1001之間變化時(shí)，最大非線性偏差小于0.5攝氏度。粕熱電阻阻值與溫度關(guān)系為：時(shí)，決10011十質(zhì)8*人2+人*人3*0-100）（之）01分58501時(shí)，辦P100米0十入評(píng)£2

32、）式中，人A0.00390802;8:-0眉000580;0=0.0000000000042735。可見？丁100在常溫0?100攝氏度之間變化時(shí)線性度非常好，其阻值表達(dá)式可近似簡(jiǎn)化為：1A=100（AA）,當(dāng)溫度變化1攝氏度，？丁100阻值近似變化0.39歐姆。表2.1為？丁100在01?1001的分度表。表2,1?1100分度表0001234567890100100.39100.78101.17101.56101.95102.34102.73103.12103.5110103.9104.29104.68105.07105.46105.85106.24106.63107.02107.4201

33、07.79108.18108.75108.96109.35109.73110.12110.51110.9111.2830111.67112.06112.45112.83113.22113.61114.99114.38114.77115.1540115.54115.93116.31116.31117.08117.47117.85118.24118.62119.0150119.40119.78120.17120.55120.94121.32121.7122.09122.47122.8660123.24123.63124.01124.39124.78125.54125.54125.92126.311

34、26.6970127.08127.46127.84128.22128.61128.99129.37129.75130.13130.5180130.90131.28131.66132.04132.42132.80133.18133.56133.94134.3290134.71135.09135.47135.85136.23136.61136.98137.36137.74138.12100138.51138.88139.26139.64140.02140.40140.77141.15141.53141.912.2.3轉(zhuǎn)換芯片A00）832是一個(gè)模I數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，用在溫度傳感器電路中，入000832接

35、在溫度信號(hào)調(diào)理電路之后，可用于將電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過液晶顯示屏從而顯示溫度。八00）832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道八瓜轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前己經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用人00）832可是使我們了解人瓜轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水燈的提高。引腳圖如圖2,3所示。具有以下特點(diǎn)8位分辨率;（之）雙通道人瓜轉(zhuǎn)換；輸入輸出電燈與丁丁17（人03相兼容;/5乂電源供電時(shí)輸入電壓在0?5乂之間；0工作頻率為250XA2,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32嚇；一般功耗僅為15111人；（了）8?、14?一01?（雙列直插）、多種封裝;

36、（各）商用級(jí)芯片溫寬為工業(yè)級(jí)芯片溫寬為-40010+851。0518一似11360人10閣2,3入0匚0832弓256級(jí)，可以適應(yīng)一般的,一+一,#、一0為8位分辨率入70轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨1達(dá)模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0?5乂之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32A13,據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過01數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。2.2.4超聲波測(cè)距儀008議04本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距儀作為液位傳感器，超聲波測(cè)距儀主要是用于測(cè)量水箱中液位的高

37、度。0產(chǎn)品特點(diǎn)30-3110超聲波測(cè)距模塊可提供2（人400怕非接觸式距離感測(cè)功能。測(cè)距精度可達(dá)高到3111111模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。基本工作原理0采用10口丁111（3觸發(fā)測(cè)距，給至少10118的高電燈信號(hào)；（之）模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)401012勺方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過10口2（3110輸出一個(gè)高電打，高電盯持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離氣高電燈時(shí)間I聲速04（爪173從2。3電氣參數(shù)超聲波測(cè)距儀模塊共有四個(gè)引腳接出：乂0:供5乂電源，為地線，7111（3觸發(fā)控制信號(hào)輸入，5（3110回響信號(hào)輸出等四支線。超聲波相應(yīng)的電氣參數(shù)如表2.

38、2所示。表2.2超聲波電氣參數(shù)電氣參數(shù)110-81104超聲波模塊工作電壓005V工作電流15131A工作頻率借2最遠(yuǎn)射程4111最近射程20111測(cè)量角度15度輸入觸發(fā)信號(hào)10118勺丁丁1脈沖輸出回響信號(hào)輸出丁IX電巾丁信號(hào)，與射程成比例規(guī)格尺寸45*20*151111114超聲波時(shí)序圖系統(tǒng)只需提供一個(gè)10113以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，超聲波模塊內(nèi)部將發(fā)出8個(gè)40顏期電燈并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)。回響信號(hào)的脈沖寬度與所測(cè)距離成札比。由此通過發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。公式：距離二高電盯時(shí)間514聲速|(zhì)!'一般測(cè)量周期為601X18以上，以防止發(fā)

39、射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響。圖2.4為超聲波的時(shí)序圖。10115的丁丁匕循環(huán)發(fā)出8個(gè)40&12脈沖言號(hào)模塊內(nèi)部發(fā)出信號(hào)輸出回響回響電燈輸出信號(hào)與檢測(cè)距K成比例圖2.4超聲波時(shí)序圖2.2.5時(shí)鐘芯片081302本設(shè)計(jì)中的031302時(shí)鐘芯片用在時(shí)鐘電路模塊中，用于顯示實(shí)時(shí)時(shí)間：時(shí)、分、秒。081302是八3公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘彳日歷和31字節(jié)靜態(tài)11Ao實(shí)時(shí)時(shí)鐘7日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，時(shí)鐘可以對(duì)閏年自動(dòng)調(diào)整天數(shù)，時(shí)鐘操作可通過八乂指示決定采用24或12小時(shí)格式。031302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：以

40、3復(fù)位、1/0數(shù)據(jù)、（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘的讀7寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。051302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)核實(shí)中信息時(shí)功耗小于1豳0031302的主要性能指標(biāo)為031302實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力；內(nèi)部含有31個(gè)字節(jié)靜態(tài)可提供用戶訪問；采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，使得管腳數(shù)量最少，簡(jiǎn)單3?13線接口；工作電壓范圍寬：2.0?5.5A;0工作電流：2.0人時(shí)，小于300?;（A）時(shí)鐘或數(shù)據(jù)的讀|寫有兩種傳送方式：?jiǎn)巫止?jié)傳送和多字節(jié)傳送方式；（了）采用8腳01?封裝或8010封裝；（各）與丁丁兼容，a產(chǎn)5a；（

41、今）可選工業(yè)級(jí)溫度范圍：-401?十85。0;（具有涓流充電能力；00采用主電源和備份電源雙電源供應(yīng)；（A）備份電源可由電池或大容量電容實(shí)現(xiàn)。2A引腳功能XI、幻之間接入32.7681012晶振；尺丁為復(fù)位引腳，低電盯有效，操作時(shí)高電燈；1/0是數(shù)據(jù)輸入7輸出引腳，具有三態(tài)功能。是串行時(shí)鐘輸入引腳；乂人1為工作電源引腳；乂人2為備用電源引腳。圖2.5為031302的引腳圖。3硬件設(shè)計(jì)3.1繪圖軟件？0也19986簡(jiǎn)介?101619986是？10把1公司在80年代末推出的20八軟件，在電子行業(yè)的0:八0軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多20八軟件的前面。本設(shè)計(jì)用的是？1咖199叱的漢化版，下面簡(jiǎn)單介紹

42、一下本設(shè)計(jì)的繪圖過程13。第一步，建文檔。單擊文件一新建設(shè)計(jì)，彈出一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，修改文件名及數(shù)據(jù)庫(kù)位置。點(diǎn)擊000111X16111:,在單擊文件一新建文件，選取8（人111沿I0000111116111建立一個(gè)原理圖文檔。第二步，添加元件庫(kù)。在放置元件之前，必須先將該元件所在的元件庫(kù)載入內(nèi)存才行。通常只載入必要而常用的元件庫(kù)，其它特殊的元件庫(kù)當(dāng)需要時(shí)再載入。操作是在.&1!界面下，單擊設(shè)計(jì)一添加彳刪除文件庫(kù)，選擇相應(yīng)的庫(kù)即可。第三步，添加元件，繪制原理圖。由于電路是由元件（含屬性）及元件間的邊線所組成的，所以現(xiàn)在要將所有可能使用到的元件都放到空白的繪圖頁上。軟件左側(cè)有相應(yīng)的庫(kù)及元件

43、，單擊瀏覽，查找相應(yīng)的元件并放置。由于有些元件庫(kù)中沒有，需要自己編輯，新建3011泣I0在，化界面下編輯需要的元件，元件編輯好了之后可以命名保存在庫(kù)里面，這樣下次用到時(shí)就可以像其他元件一樣自由調(diào)用。電源元件與0接地元件有別于一般的電氣元件。它們必須通過菜單電路圖繪制工具欄上的按鈕調(diào)用，編輯窗口中會(huì)有一個(gè)隨鼠標(biāo)指針移動(dòng)的電源符號(hào)，在對(duì)話框中可以編輯電源屬性，在網(wǎng)絡(luò)欄中修改電源符號(hào)的網(wǎng)絡(luò)名稱，在風(fēng)格欄中修改電源類型，修改電源符號(hào)放置的風(fēng)格。第四步，連線及放置接點(diǎn)。所有元件放置完畢后，就可以進(jìn)行電路圖中各對(duì)象間的連線，右擊鼠標(biāo)一放置電線。連線的主要目的是按照電路設(shè)計(jì)的要求建立網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際連通性。最后全

44、都完成后單擊工具一電氣規(guī)則檢查，檢查原理圖中的連線是否有問題。所有步驟完成后單擊保存。3.2控制器各單元模塊硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，本設(shè)計(jì)采用八丁89052單片機(jī)做控制器。由于本系統(tǒng)沒有太多的中間數(shù)據(jù)需要處理、保存，因此不再外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。僅使用八189052內(nèi)部已完全能夠滿足要求。系統(tǒng)的硬件接口電路包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)及外圍電路，超聲波液位傳感器電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，？丁100溫度傳感器電路，上水電路及輔助加熱器電路，液晶顯示電路及按鍵接口設(shè)計(jì)電路等。1.4 單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)由八丁89052和一定功能的外圍電路組成，外圍電路包括：提供單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘電路，為單片機(jī)

45、提供復(fù)位的復(fù)位電路如圖3.1所示。56灸:0333八X1011了5丁處35奸1918A2711105圖3.1單片機(jī)入189052的外圍電路0時(shí)鐘信號(hào)電路時(shí)鐘是單片機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因此，適中的速度和穩(wěn)定性都直接影響單片機(jī)的工作。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種電路方式，內(nèi)部振蕩方式和外部震蕩方式。本設(shè)計(jì)采用的是外部振蕩方式，在引腳八丁叢1和引腳八丁八12之間外接晶振和微調(diào)電容02和03,與單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)高增益的反相放大器一起構(gòu)成自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。02和03起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。本設(shè)計(jì)中選取的是電容值大小為33肝的兩個(gè)電容。晶振頻率的典型值為6.2、122和24T,最高可達(dá)到40

46、仔只2。晶振的頻率越高，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快，本設(shè)計(jì)選取的是12胃2。單片機(jī)是按照一定的時(shí)序?yàn)榛鶞?zhǔn)來工作的，其基準(zhǔn)就是時(shí)鐘的振蕩頻率，所有操作都是以時(shí)鐘頻率的倍數(shù)為最小單位來進(jìn)行的。時(shí)鐘周期是單片機(jī)的基本時(shí)間單位，晶振的振蕩頻率為12A112時(shí)，時(shí)鐘周期為1/12118=0.0833118機(jī)器周期是人：？!完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間。單片機(jī)中常把執(zhí)行一條指令的過程分為幾個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一個(gè)基本操作。單片機(jī)以每12個(gè)振蕩周期為一個(gè)機(jī)器周期，晶振頻率為12-2時(shí)，機(jī)器周期為12/12仍118。2A復(fù)位電路在單片機(jī)中，尺3丁引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位信號(hào)為高電燈時(shí)

47、有效，其有效時(shí)間應(yīng)持名ig24個(gè)振蕩周期以上才能完成復(fù)位操作，復(fù)位電路極性電容的大小直接影響復(fù)位時(shí)間，一般采用10至3011?,容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短，在本設(shè)計(jì)中，使用的是約為12他12的石英晶體振蕩器，這時(shí)電容0:1的大小選取1011?,114的大小為101。這樣就能進(jìn)行可靠地上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位操作。1.4 超聲波液位傳感器電路設(shè)計(jì)超聲波液位傳感器是用來檢測(cè)水箱中液位的高度，以確定是否需要打開冷水閥上水達(dá)到設(shè)定要求。單片機(jī)發(fā)出401012的信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為I,再由軟

48、件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送1XA0顯示。圖3.2為超聲波測(cè)距儀原理框圖。0超聲波發(fā)射電路發(fā)射電路主要由反向器7禮304和超聲波發(fā)射換能器丁構(gòu)成，單片機(jī)端口？17輸出40A2的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)的方式，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻1110、1111一方面可以提高反向器741304輸出高電燈的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間。圖3.3為超聲波發(fā)射電路原理圖。圖3.3超聲波發(fā)射電

49、路壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波檢測(cè)接收電路由于超聲波在空氣中的傳播過程中是有衰減的，如果距離較遠(yuǎn)，那么超聲波接收電路所接收到的超聲波信號(hào)就會(huì)比較微弱，因此需要對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大而且放大的倍數(shù)

50、也要比較大。超聲波接收電路主要是由集成電路0X20106人芯片電路構(gòu)成的，0X20106人芯片電路可以對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波、整形、比較等功能，比較完之后超聲波接收電路會(huì)輸出一個(gè)低電打到單片機(jī)去請(qǐng)求中斷，即當(dāng)單片機(jī)停止計(jì)時(shí)，并開始去進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。0X20106八芯片的前置放大器具有自動(dòng)增益控制的功能，當(dāng)測(cè)量的距離比較近時(shí)，放大器不會(huì)過載；而當(dāng)測(cè)量距離比較遠(yuǎn)時(shí)，超聲波信號(hào)微弱，前置放大器就有較大的放大增益效果。0X20106八芯片的5腳外接電阻，對(duì)它的帶通濾波器的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且不用再外接其他的電感，能夠很好地避免外加磁場(chǎng)對(duì)芯片電路的干擾，而且它的可靠性也是比較高的。

51、0X20106人芯片電路本身就具有很高的抗干擾的能力，而且靈敏度也比較高。適當(dāng)更改電容04的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。所以，能滿足本設(shè)計(jì)的要求。超聲波接收電路如圖3.4所示。一11142006113221;3?.7?、606053303.3113.3逆?圖3.4超聲波檢測(cè)接收電路3.2.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)熱水器24小時(shí)可以供應(yīng)熱水的目的，控制器必須有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，本系統(tǒng)采用051302時(shí)鐘電路來實(shí)現(xiàn)。031302硬件圖中，乂八1為主電源，乂人2為后備電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持適中的連續(xù)運(yùn)行。031302由乂八1或乂？2兩者中的較大者供電。當(dāng)

52、乂？2大于A0014-0.2V時(shí)，給081302供電。當(dāng)002小于A001時(shí)，031302由乂邙1供電。XI和乂2是振蕩源，外接32.7681A2晶振。113丁是復(fù)位義片選線，通過把尺5丁輸入驅(qū)動(dòng)置高電燈來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送，與單片機(jī)的？1.3相連。尺5丁輸入有兩種功能：首先，尺3丁接通控制邏輯，允許地址乂命令序列送入移位寄存器；其次，115丁提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)尺5丁為高電燈時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)031302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中115丁置為低電打，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，1/0引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在乂?>2,0乂之前，尺3丁必須保持低電燈。只

53、有在為低電燈時(shí)，才能將尺31'置為高電燈。與？1.4相連的1/0為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向）。301人：為時(shí)鐘輸入端，與單片機(jī)的？1.5相連。031302與單片機(jī)接口電路如圖3.5所示。29一30001XIC”31051302A789052圖3.5081302與單片機(jī)接口電路控制字節(jié)的最高有效位（位必須是邏輯1,如果它為0,則不能把數(shù)據(jù)寫入到031302中。位6如果為0,則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取11A4數(shù)據(jù)；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0>如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。在控制指令字輸入后的下一個(gè)301人：時(shí)鐘

54、的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入031302,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(gè)30!人反脈沖的下降沿讀出031302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位了.031302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘有關(guān)、存放的數(shù)據(jù)位為800碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表3.1。表3.1081302的日歷、時(shí)鐘寄存器及其控制字奇存命命令子取值范圍76各位內(nèi)谷寫操作讀操作543210秒801181只00?59(3)10850820分821183900?590101AA11A時(shí)8411851100?12/00?2312/24010日86只87900-28,29,30,31

55、00100八丁20八丁5月8811891101?12000麗H乂丁只周8他88只01?07000000八Y年80A80900?9910處從Y5從此外，031302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與1仔1相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器的內(nèi)容。031302與1仔1相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)1仔1單元，共31個(gè),每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為0）11?0本其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；在一類為突發(fā)方式下的寄存器，此方式下一次性讀寫所有的的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為？5只（寫）、即只（讀）。3.2.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，？丁100溫度模塊是用來檢測(cè)熱水器控制儀水箱中水的溫度，以確定是否需要輔助加熱器的加熱。此模塊包括兩部分：一部分是溫度信號(hào)調(diào)理