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

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

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

(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。,作为时钟;,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、。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。当CE为高电平时,IN1为1时,电机正转;IN1为0时电机反转。电机电路如图七所示。
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。S、8通道开关。该芯片由DTL/S电平转换器,带有禁止端的8选1译码器输入,S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。它是DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器,它具有微型化、低功耗、高性能、搞干扰能力强、易配处理器等优点,特别适用于构成多点温度测控系统,可直接将温度转化成串行数字信号(提供9位二进制数字)给单片机处理,且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片。它具有3引脚TO-92小体积封装形式,温度测量范围为-55℃~+
125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出,其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生,多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与多个DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
根据设计要求,DS18B20硬件电路的链接非常简单,仅一根电源线,一根地线和一根数据线即可。温度检测电路如图九所示。
图九:温度检测电