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          首页 太阳能热水器水位控制系统的研究与实践毕业设计

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          太阳能热水器水位控制系统的研究与实践毕业设计

          简介:本文档为《太阳能热水器水位控制系统的研究与实践毕业设计doc》,可适用于小学教育领域

          扬州市职业大学毕业设计(论文)设计(论文)题目:太阳能热水器水位控制系统的研究与实践毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所?#24335;?#30340;毕业设计(论文)是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加?#21592;?#27880;和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过?#27605;?#30340;个人或集体均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名:     日 期:     ????????????指导教师签名:     日  期:     使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电?#24433;?#26412;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电?#24433;?#24182;提供目录检索与阅览服务学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文在不以赢利为目的前提下学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名:     日 期:     ????????????目录I引言helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章绪论helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章太阳能热水器介绍helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip太阳能热水器的概述helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip我国太阳能热水器发展历史helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章系统方案设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip方案一helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip方案二helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip方案比较helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章硬件设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip测温电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip水位监测电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip键盘电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip显示电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip加热和加水电路的设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip报警电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip电源电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章软件设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip程序设计分析helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip程序流程图helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip结论helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip致谢helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip参考文献helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip附录A电路仿真图helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip附录B源程序helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip题目:太阳能热水器水位控制系统的研究与实践作者:张威I引言:众所周知太阳能是取之不尽用之不竭没有污染的巨大能源。世界?#31995;拿健?#27833;、气的含量日益减少能源危机越来越突出环境污染也在威胁着生态平衡太阳能开发的问题已摆在我们眼前。该太阳能热水器智能控制系统主要是由ATC单片机控制、DSB温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统五大部分组成。此系统可以测量水温并同时对水温进行控制水温不处于预设的范围则报警。同时还能对水位进行控制及自动加水预先设置好需要加水的水位?#38382;?#21333;片机会根据这个数来进行判别是否需要加水。通过Protues软件仿真以上所述的功能都能正常实现。关键词:太阳能热水器传感器ATC温度控制水位控制第章绪论随着经济发展矿产能源的利用世界上不可再生资源越来越少。世界经济的现代化得益于石能源如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广?#21644;?#20837;使用。因而它是建筑在化石能源基础?#31995;?#19968;种经济。然而由于这一经济的资源载体将在世纪的上半叶迅速地接近枯竭。石油储量的综合计算可支配化石能源的极限大约为亿吨?#38405;?#19990;界石油年开采量亿吨计算石油储量大约在年左右宣告枯竭天然气储备估计在~兆立方米。年开采量维持在兆立方米将在~年内枯竭。煤的储量约为亿吨。年煤炭开采量为亿吨可以供应年。铀的年开采量目前为每年万?#25351;?#25454;年世界能源委?#34987;?#30340;估计可维持到世纪年代中期。核聚变到年还没有实现的希望。化石能源与原料链条的中断必将导致世界经济危机?#32479;?#31361;的加剧最终葬送现代市场经济。事实上近年来中东及海湾地区与?#20405;?#30340;战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。这种军事冲突今后还将更猛烈、更频繁在国内也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾?#32479;?#31361;。总之能源危机迟早会爆发它的爆发将具有爆炸性!大力发展可再生能源用可再生能源和原料全面取代生化资源进行一场新的工业革命不仅是出于生存的原因与之相连的是世界经济可获?#36152;?#32493;的发展。在这种世界经济中高科技术和生态可以承载的区域性经济?#38382;?#23558;得以发展。而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?#23613;?#20026;人类创造了一?#20013;?#30340;生活形态使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。第章太阳能热水器介绍太阳能热水器的概述太阳能热水器把太阳光能转化为热能将水从低温度加热到高温度以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高集热管背阳面温度低而管内水便产生温差反应利用热水上浮冷水下沉的原理使水产生微循?#33539;?#36798;到所需热水。我国太阳能热水器发展历史我国自年引进全玻璃真空集热管样管以来经过多年努力攻克了热压封等许多技术难关已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管产业用于生产集热管的磁控溅射镀膜机已有台产?#20998;?#37327;达到世界先进水平产量雄居世界首位。年中国诞生第一台太阳能热水器到年卧式磁控溅射镀膜机的设计制造是在政策扶持下的研究开发阶段。年我国制造?#35828;?#19968;支全玻璃真空集热管。在之后的几年里全玻璃和热管式真空管集热器实现了产业化产业规模达到中试水平为下一阶段产业的规模化奠定了良好的基础成为产业的孕育发展阶段。年太阳能产业进入初级发展阶段:由于成果转化需要很长一?#38382;?#38388;的磨合特别是受技术人员缺乏的影响此阶段的产?#20998;?#37327;有待于进一?#25945;?#39640;整体来讲发展速度较为缓慢。这时候以山东力诺集团为主的真空管生产企业的产品占了真空管生产绝大部分市场。年太阳能产业得到高速发展逐渐形成?#26412;?#40065;东、泰安、扬州、海宁等个产业基地并?#28304;?#21521;周围不?#25103;?#23556;产能得以迅速提升。继年太阳雨将中国的真空管太阳能产品第一?#26410;?#20986;国?#35834;?#24180;上半年出口个国家、销?#32771;?#32493;以两倍速增长力诺瑞特、桑乐、皇明等中国太阳能光热行业的龙头企业们也纷纷进军国际市场。除这些龙头企业外以生长于常州和浙江一带为代表的部分中小企业也在循着早年ldquo浙商rdquo闯荡世界的模式携真空管产品的独有优势和他们惯有的的?#22270;?#24605;维早已经ldquo漂洋过海rdquo在国际太阳能光热市场?#38386;?#25104;了一定的冲击力还有一些原来只专注于国内市场的企业也开始参加广?#25442;?#25110;不惜成本参加国外的一些专业性展会以寻求在国际市场分得一杯羹。第章系统方案设计方案一系统温度采集选用PTl铂电阻温度传感器PT是铂热电阻阻值随温度变化而改变。PT后的表示它在℃时阻值为欧姆在℃时它阻值约为欧姆。工业原理:当PT在℃的时候他的阻值为欧?#32439;?#20540;会随着温度上升成?#20154;?#22686;涨。采集的电压信号经集成运放LM放大到O一伏转换结果由单片机处理。水位检测采用XYC型压力水位变送器进行液位?#30423;?#32493;采集。XYC型压力式液位变送器内部采用进口高精度扩散硅敏?#24615;?#20214;作为测量元件敏感测量元件封装在全不锈钢探头里通过高强?#30830;?#27700;通气电缆与外部放大电路连接采用直接驱动四位七?#38382;?#30721;管显示通过独立式键盘进行温度和水位控制通过软件手段实?#32844;?#38190;消抖。报警电路由一个蜂鸣器构成结构简单。加热部分采用光电隔离与辅助加热电路。方案二系统的温度采集选用采用温度传感器DSB它是美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DSB它支持ldquo一线总线rdquo接口的温度传感器全部传?#24615;?#20214;及转化电路集成在形如一只三极管的集成电路内。我们可以采用DSB采集温度再进行温度数值转化再在显示电路上显示。外围电?#20998;?#38656;通过DSB进行接收温度一个显示电路一个报警电路。软件部分只需要采集温度对温度进行转换再用显示电?#26041;?#20854;显示出来。很明显环境对DSB影响不是很大同时DSB的测量精度稳定并可用软件设置接线简单大大的为单片机节省了数据口。方案比较本设计主要是?#28216;?#24230;传感器进行考虑。传统的测?#30053;?#20214;有热电偶和热电阻但它们测出的一般都是电压再转换成对应的温度需要较多的外部硬件电路及软件的调试较为复杂制作难度高。从以上两种方案中很容易看出采用方案二所设计的电路相对来说较为简单采用一种智能温度传感器DSB作为检测元器件测温范围℃~℃分辨?#39318;?#22823;可达℃。DSB可以直接读出被测温度值。采用线制与单片机相连减少了外部硬件电路具有?#32479;?#26412;和?#36164;?#29992;的特点。本设计对水位检测要求不高只须知道大概水位就可以了因此从功能、材料、价格多方面考?#20405;?#38656;用水位传感器检测出水位段即可。综上所述最终决定采用方案二作为设计方案。本设计方案系统可由主控制器(ATC)、显示电路、测温器件(DSB)、抽水电动机、发光二极管报警、按键、水位显示组成。总体结构框图如图所示?#21644;?#24635;体设计结构框图第章硬件设计测温电路设计()DSB的引脚?#25216;?#26041;框图DSB的外形及管脚排列图如下图所示。①GND地信号。②DQ数据输入输出引脚。用在寄生电源下?#19978;?#22120;件提供电源。③VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时此引脚必须接地。图DSB外形及引脚排列DSB的方框图如图所示:图DSB方框图()DSB主要性能和功能特性描述)DSB主要性能①独特的单线接口方式DSB在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DSB的双向通讯。 ②测温范围-℃~+℃固有测温分辨?#30465;妗!、?#25903;持多点组网功能多个DSB可以并联在唯一的三线上最多只能并联个如果数量过多会使供电电源电压过低从而造成信号传输的不稳定实现多点测温。 ④工作电源:VDC。 ⑤在使用中不需要任何外围元件。 ⑥测量结果以位数字量方式串行传送。⑦不锈钢保护管?#26412;禤hi。 ⑧用于DNDNDN各种介?#20351;?#19994;管?#39304;?#23567;空间设备测温。 ⑨标?#21450;?#35013;螺纹MXMXG任选。 ⑩PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线便于与其它设备连?#21360;#〥SB功能特性描述DSB温度传感器内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非?#36164;?#24615;可电擦除的EERAM。高速暂存RAM结构为字节存储器结构如表所示。头个字节包含测得温度信息第、字节TH和TL的拷贝是?#36164;?#30340;每次?#31995;?#22797;位时被刷新。高速暂存RAM的第、、字节保留未用表现为全逻辑第字节读出前面所有字节CRC码可用来检验数据从而保证通信数据的正确性。第字节为配置寄存器它的内容用于确定温度值的数字转换分辨?#30465;SB工作时寄存器中的分辨?#39318;?#25442;为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如表所示。低位都为TM是工作模式位用于设置DSB在工作模式还是在测试模式DSB出厂时该位被设置为用户可改动R和R决定温度转换的精度位数来设置分辨?#30465;?#22914;表所示:表高速暂存RAM字节数存储信息温度LSB温度MSBTH用户字节TL用户字节配置寄存器保留保留保留CRC表第寄存器RR分辨率位温度最大转向时间ms表DSB温度转换时间表TMRR由表、可见DSB分辨?#35797;?#39640;所需要的温度数据转换时间越长。当DSB接收到温度转换命令后开?#35745;?#21160;转换。转换后温度值就以位带符号的二进制补码?#38382;?#23384;储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据读数据时低位在先高位在后数据格式以℃/LSB?#38382;?#34920;示。DSB中的温度传感器可完成对温度的测量以位转化为例。其中S为符号位。DSB的温度值格式如表所示:表DSB温度值格式表LSByteBitBitBitBitBitBitBitBitMSByteBitBitBitBitBitBitBitBitSSSSS当符号位S=时表示测得的温度值为正值可以直接将二进制位转换为十进制当符号位S=时表示测得的温度值为负值。表是部分温度值对应的二进制度数据。表部分温度对应?#24403;?#28201;?#21462;?#20108;进制表示十六进制表示DHHHAHHHFFFHFFEHFEFH)DSB供电方式①DSB寄生电源供电方式电路DSB寄生电源供电电路如图所示要想使DSB进行精确的温度转换IO线必须保证在温度转换期间提供足够的能量由于每个DSB在温度转换期间工作电流达到mA当几个温度传感器挂在同一根IO线上进行多点测温时靠上拉电阻是无法提供足够的能量会造成无法转换温?#28982;?#28201;度误差极大。因此只适用于单一温度传感器测温也不宜采用电池供电系统并?#19994;?#28304;电?#36129;?#39035;保证是V。当电源电压下降时会?#20849;?#37327;的误差变大。图DSB寄生电源供电电?#21457;贒SB的外部电源供电方式DSB外部供电有单点测温电路和多点测温电路单点测温电路如图所示。此时IO线不需要强上拉电压同时在总线上可以?#21307;?#22810;个DSB传感器组成多点测温系统。但要注意在外部供电的方式下DSB的GND引脚不能悬空否则读取的温度总是℃。图DSB外部供电单点测温电路比较上述两种供电方式后认为外部电源供电方式对电源要求比电源供电方式优越些且稳定性好由于是家用温度精度不需太过精准?#35797;?#27492;设计中采用外部电源供电方式供电单点测温电路。()测温电路的总成DSB?#20405;?#33021;温度传感器它的输入输出采用数字量以单总线技术接收主机发送的命令根据DSB内部的协议进行相应的处理将转换的温度?#28304;?#21475;发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DSB的时序发送命令(初始化命令、ROM命令、功能命令)给DSB并读取温度值在内部进行相应的数值处理用图?#25105;?#26230;模块显示各点的温?#21462;?#24403;某点温度超过设置值时报警器开始报警从而实现了对各点温度的实时监控。如图所示?#21644;?#27979;温电路的设计水位监测电路设计水位控制器?#20405;?#36890;过机械式或电子式的方法来进行高低水位的控制可以控制电磁阀、水泵等成为水位自动控制器或水位报警器从而来实?#32844;?#33258;动化或者全自动化方法有多?#25351;?#25454;选用不同的产品而不同。下面对电子式水位开关加以介绍。电子式水位开关原理是通过电子探头对水位检测再由水位检测专用芯片对检测到信号进行处理,当被测液体到达动作点时芯片输出高或低电平信号再配合水位控制器实现对液位控制。不需浮球和干簧管,外部无机械动作,耐污耐用,不怕漂浮物影响?#25105;?#35282;度安装,竖向安装有一定防波浪功能适宜长时间浸在水中,工作电压?#20405;?#27969;V?#39336;踩?#36825;种方式较实用耐污寿命长?#36393;?#38190;盘电路设计键盘是若干个按键的集合它是单片机系统中极常见的输入设备。()键盘分类键盘可以分为非编码(独立式)键盘和编码(矩阵式)键盘。①矩阵式按键单片机系统中若使按键较多时通常采用矩阵式(也称行列式)键盘。矩阵式键盘由行线和列线组成按键位于?#23567;?#21015;线的交叉点上。矩阵式键盘?#34892;小?#21015;线分别连接到按键开关两端行线通过上拉电阻接到+V上。当无键按下时行线处于高电平状态当有键按下时?#23567;?#21015;线将导通此时行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下关键。然而矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平各按键间将相互影响因此必须将行线、列线信号配合起来作?#23454;?#22788;理才能确定闭合键的位置。②独立式按键单片机控制系统中往往只需要几个功能键此时可采用独立式按键结构。独立式按键?#20405;?#25509;用IO口线构成的单个按键电路其特点是每个按键单独占用一根IO口线每个按键的工作不会影响其它IO口线的状态。独立式按键电路配置灵活软件结构简单但每个按键必须占用一根IO口线因此在按键较多时IO口线浪费较大不宜采用。独立式按键软件常采用查询式结构。先逐位查询每根IO口线的输入状态如某一根IO口线输入为低电平则可确?#32454;肐O口线所对应的按键已按下然后再转向该键的功能处理程序。本设计所用到的按键极少故采用独立式键盘。()键盘控制程序键盘控制程序应具备以下功能:①检测有无按键按下并采取硬件或软件措施消除键盘按键机?#33633;?#28857;抖动的影响。②有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键其间对任何按键的操作对系统不产生影响且无论一次按键时间有多长系统仅执行一次按键功能程序。③准确输出按键值(或键号)以满足跳转指令要求。机械式按键再按下或?#22836;?#26102;由于机?#26723;?#24615;作用的影响通常伴随有一定时间的触点机械抖动然后其触点才稳定下来。抖动时间的长短与开关的机械特性有关一般为mdashms。在触点抖动期间检测按键的通与?#29486;?#24577;可能导致判断出错。即按键一次按下或?#22836;?#34987;错误地认为是多次操作这种情况是不?#24066;?#20986;现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判必须采取去抖动措施可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时可采用硬件去抖而当键数较多时采用软件去抖。()按键消抖通常按键所用开关为机?#26723;?#24615;开关?#34987;荡?#28857;断开、闭合时电压信号小型如下图。由于机?#33633;?#28857;弹性作用一个按键开关在闭合时不会马上稳定接通在断开时也不会一下断开。因而在闭合及断开瞬间均伴随有一连串抖动如下图。抖动时间的长短由按键的机械特性决定一般为ms~ms。这是一个很重要的时间?#38382;?#22312;很多场合都要用?#20581;?#25353;键抖动如如图所示?#21644;?#25353;键抖动按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的一般为零点?#35813;?#33267;数秒。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态并且必须判别到键?#22836;?#31283;定后再作处理。按键的抖动可用硬件或软件两种方法。由于本次设计按键极少所以采用硬件消抖。在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。图所示的RS触发器为常用的硬件去抖。图中两个ldquo与非rdquo门构成一个RS触发器。当按键未按下时输出为当键按下时输出为。此时即使用按键的机械性能使按键因弹性抖动而产生瞬时断开(抖动跳开B)中要按键不返回原始状态A双稳态电路的状态不改变输出保持为不会产生抖动的波形。也就是说即使B点的电?#20849;ㄐ问?#25238;动的但经双稳态电?#20998;?#21518;其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。在单片机应用系统中键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU对键盘的响应取决于键盘的工作方式键盘的工作方式应根据实?#35270;?#29992;系统中CPU的工作状况而定其选取的原则是既要保证CPU能及?#27605;?#24212;按键操作又不要过多占用CPU的工作时间。通常键盘的工作方式有三种即编程扫描、定时扫描和中断扫描。)编程扫描方式编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时CPU不再响应键输入要求直到CPU重新扫描键盘为止。键盘扫描程序一般应包括以下内容:①判别有无键按下。②键盘扫描取得闭合键的?#23567;?#21015;值。③用计算法或查表法得到键值。④判断闭合键是否?#22836;?#22914;没?#22836;?#21017;继续等待。⑤将闭合键键号保存同时转去执行该闭合键的功能。)定时扫描方式:定时扫描方式就是每隔一?#38382;?#38388;对键盘扫描一次它利用单片机内部的定时器产生一定时间(例如ms)的定时当定时时间到就产生定时器溢出中断CPU响应中断后对键盘进行扫描并在有键按下时识别出该键再执行该键的功能程序。)中断扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时无论是否按键CPU都要定时扫描键盘而单片机应用系统工作时并非经常需要键盘输入因此CPU经常处于空扫描状态为提高CPU工作效率可采用中断扫描工作方?#20581;?#20854;工作过程如下:当无键按下时CPU处理自己的工作当有键按下时产生中断请求CPU转去执行键盘扫描子程序并识别键号。?#21152;?#20214;消抖利用电容的?#35834;?#24310;时采用并联电容法也可以实现硬件消抖。如图所示?#21644;加?#20214;消抖()键盘电路总成综上所述采用浮子式开关和硬件消抖电路设计出的键盘电路如图所示?#21644;技?#30424;电路的设计显示电路设计LED发光二极管是一种固态的半导体器件它可以直?#24433;?#30005;转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片晶片的一端附在一个支架上一端是负极另一端连接电源的正极使整个晶片被?#36153;?#26641;脂封装起来。半导体晶片由两部分组成一部分是P型半导体在它里面空穴占主导地位另一端是N型半导体在这边主要是电?#21360;?#20294;这两?#32844;?#23548;体连接起来的时候它们之间就形成一个ldquoPN结rdquo。当电流通过导线作用于这个晶片的时候电子就会被推向P区在P区里电子跟空穴复合然后就会以光子的?#38382;?#21457;出能量这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色是由形成PN结?#29287;系?#31105;带宽度决定的。LED显示屏的发展可分为以下几个阶段:第一阶段为年到年主要是单色和级双色图文屏。用于显示文字和简单?#35745;?#20027;要用在车?#23613;?#37329;融证券、银?#23567;⒂示?#31561;公共场所作为公共信息显示工具。 第二阶?#38382;?#24180;到年出现了级、级灰度的双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等的应用将LED显示屏提升到了一个新的台阶。LED显示屏控制专用大规模集成电路芯片也在此时由国内企业开发出来并得以应用。 第三阶?#26410;幽?#24320;始红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国同时国内企业进行了深入的研发工作使用红、绿、蓝三原色LED生产的全彩色显示屏被广泛应用大量进入体育场馆、会展?#34892;摹?#24191;场等公共场所从而将国内的大屏幕带入全彩时代。随着LED原材料市场?#35813;?#21457;展表面贴装器件?#24189;?#38754;?#20048;?#35201;用在室内全?#21183;?#24182;且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低的特性可随意调整的点间距被不同价位需求者所接受在短短两年多时间内产品销售额已超过亿元表面贴装全彩色LED显示屏应用市场进入新世纪。目前LED显示屏的主要制造厂商集?#24615;?#26085;本、北美等地我国LED制造厂商出口的份额在其中微不足?#39304;?#25454;不完全统计世界上目前至少有?#39029;?#21830;生产全?#21183;?#20854;中产品齐全规模较大的公司约有?#26131;?#21491;。单片机中常用段LED显示数字段LED分共阴级和共阳极两种共阴级段LED的原理图和管脚配置图如图所示共阳级段LED的原理图和管脚配置图如图所示。实际中各个型号的段LED的管脚配置可能不会是一样的在实?#35270;?#29992;中要先测试一下各个管脚的配置再进行电路原理图的设计。图共阴极数码管图共阳极数码管LED的静态显示虽然有编程容易、管理简单等?#35834;?#20294;是静态显示所要占的IO口资源很多所以在显示的LED点较多的情况下一般都采用动态显示方?#20581;?#22312;多位段LED显示中为了简化电?#26041;档统?#26412;则将所有位的段选线并联在一起刚好由个IO口来控制个段。而公共端(共阳极共阴极)则分别?#19978;?#24212;的IO口控制以实现各个位的分时选通。本设计?#34892;?#35201;显示预设温度和实际温度故采用个位段LED显示一个用于显示预设温度另一个用于显示实际温?#21462;?#36825;样就便于形象直观的表示出水温来。综上所述温度显示电路的设计如图所示。图显示电路的设计加热和加水电路的设计工业应用环境中存在着许多不小的瞬变脉冲这些瞬变脉冲会影响到数据的传输甚至伤害互连的设备为了能够在高速现场总线通?#35834;?#21040;无错误的数据传输工业系统设计工程师必须要对这些干扰进行处理通常会使用具有绝缘隔离功能的光电耦合器来维持数据的完整性并保护互连设备。光电隔离器亦称光电耦合器、光耦合器简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用所?#36816;?#22312;各种电?#20998;?#24471;到广泛的应用。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管使之发出一定波长的光被光探测器接收而产生光电流再经过进一步放大后输出。这就完成?#35828;鏼dash光mdash电的转换从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离电信号传输具有单向性等特点因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件因而具有很强的共模抑制能力。所?#36816;?#22312;长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪?#21462;?#22312;计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件可以大大增加计算机工作的可靠性。光耦合器的主要?#35834;?#26159;:信?#35834;?#21521;传输输入端与输出?#36865;?#20840;实现?#35828;?#27668;隔离输出信号对输入端无影响抗干扰能力强工作稳定无触点使用寿命长传输效率高。光耦合器是年代发展起来产新型器件现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口?#23567;?#22312;单片开关电源中利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路通过调节控制?#35828;?#27969;来改变占空比达到精密稳压目的。光电隔离电路的作用是在电隔离的情况下以光为煤介传送信号对输入和输出电路可以进行隔离。因而能有效地抑制系统噪声消除接地回路的干扰有响应速度较快、寿命长、体积小?#32479;?#20987;等好处使其在强弱电接口特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。光电耦合器如图所示图中是红外线发光管是光电三极管。加水电路部分的主要思路是通过单片机的端口控制电磁阀的通断从而控制流量?#28304;?#21040;控制水位的目的。电磁阀是用来控制流体方向自动化基础元件属于执行器通常用于机械控制和工业阀门上对介质方向进行控制从而达到对阀门开关的控制。电磁阀工作原理:电磁阀里有密闭的腔在不同位置开有通孔每个孔都通向不同的油管腔中间是阀两面是两块电?#30424;?#21738;面的?#30424;?#32447;圈通电阀体就会被吸引到哪边通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔而进油?#36164;?#24120;开的液压油就会进入不同的排油管然后通过油的压力来推动油缸的活塞活塞又带动活塞杆活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电?#30424;?#30340;电流通断就控制了机械运动。电磁阀从原理上分为三大类?#28023;ǎ?#30452;动式电磁阀原理?#21644;?#30005;时电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起阀门打开?#31995;?#26102;电磁力消失弹簧把关闭件压在阀座?#25103;?#38376;关闭。特点:在真空、负压、零压时能正常工作但通?#20817;?#33324;不超过mm。()分步直动式电磁阀原理:它是一种直动和先导式相结?#31995;?#21407;理当入口与出口没有?#20849;?#26102;通电后电磁力直?#24433;?#20808;导小阀和主阀关闭件?#26469;?#21521;上提起阀门打开。当入口与出口达到启动?#20849;?#26102;通电后电磁力先导小阀主阀下腔压力上升上腔压力下降从而利用?#20849;?#25226;主阀向上推开?#31995;縭毕?#23548;阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件向下移动使阀门关闭。特点:在零?#20849;?#25110;真空、高压时亦能工作但功?#24335;?#22823;要求必须水平安装。()先导式电磁阀原理?#21644;?#30005;时电磁力把先导?#29366;?#24320;上?#30343;已?#21147;迅速下降在关闭件周围形成?#31995;?#19979;高的?#20849;?#27969;体压力推动关闭件向上移动阀门打开?#31995;?#26102;弹簧力把先导孔关闭入口压力通过旁通孔迅速?#30343;?#22312;关阀件周围形成下低上高的?#20849;?#27969;体压力推动关闭件向下移动关闭阀门。特点:流体压力范围上限较高可?#25105;?#23433;装但必须满足流体?#20849;?#26465;件。综上所述加热和加水电路设计如图所示?#21644;?#21152;热和加水电路的设计报警电路设计本设计中由于是用于家用热水器考虑到成本问题故采用发光二极管报警相?#25103;?#40483;器而言既?#26723;?#20102;成本也使设计简单化。图中是六正向高压缓冲器驱动器。它具有缓冲功能同时也可以提高电流的驱动能力。有两种接法?#28023;ǎ?#24403;电路共阳接法时主要起着缓冲的作用就是缓冲单片机的承受能力如果没有那么单片机承受的电流能能力很小那么的工作电流就受到了限制亮度不够亮而加上就可以缓冲单片机的灌电流从而可以减小限流电阻的值是流过二极管的电流增强从而灯变的更亮。()当电路共阴极接法时即将电源变成接地二极管反接过来这是单片机上拉电流被放大来驱动灯。综上所述报警电路如图所示?#21644;?#25253;警电路图电源电路设计本设计中除了市电ACV外均采用DCV电源因此只需要设计V电源即可。该电路输入家用v交流电经过全桥整流稳?#36141;?#36755;出稳定的v直流电。电源电路采用LM集成稳压器作为稳压器件用典型接法V电源整流滤波后送入LM稳压在输出端接一个U和U电容进一步滤除纹波得到V稳压电源。电路设计如图所示?#21644;糣直流电源设计第章软件设计程序设计分析该太阳能热水器的工作流程是:开机进行温度水温设定并在数码管上进行显示然后通过浮子式水位计采集的实际水位与设定水位进行比较如果水位较设定的水位低的话进行加水如果水位超过高水位或过低水位进行水位的报警接下来通过DSB采集到实际水温和设定的水温进行比?#31995;?#23454;际水温小于设定的水温的时候进行加热直至水温达到设定值。程序流程图本设计系统整体流程图如图所示:SHAPE*MERGEFORMAT图程序流程图结论该控制器和以往显示仪相比具有性能价格比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等?#35834;恪?#21333;片机控制系统具有?#22270;邸?#26234;能的优势能够根据需求的不同而作相应的调整更加个性化。同时使用单片机控制系统能够节约能源保护设备延长设备的使用时间。该热水器具备以下特点?#28023;ǎ?#32467;构简单、运行可靠、操作维护简便。()热源取之不尽用之不竭不需要运输节省燃料。()无污染不会对周围环境造成任何影响。()热水产量受季节、地区纬?#21462;?#37319;热面积、环境温?#21462;?#20379;水温?#21462;#ǎ?#39118;速、?#29031;?#23454;?#23454;?#22240;素影响较大。()该系统?#24188;?#20943;压阀后可与锅炉配?#36164;?#29992;解决冬季用水。()不用考虑玻璃盖的防冻装置。在本次设计过程中有一些可行的地方当然也有一些不足的地方。在对于水位监测部分做的不是很好只设置?#35828;?#27700;位和高水位致使检测不是很精准。但这样大致上也不会影响设计的要求。可行的地方是它在报警部分采用的是发光二极管大大?#26723;?#20102;制作成本更适用于家庭。总之无论从市场或技术抑或价格的角度来说此款热水器具有很大的优势。它市场前景广阔、技术先进、价格合理、高度智能化方便省事是当前市面上热水器的升级产品。它不但适合于城乡民宅需求还适用于写?#33268;ァ?#39184;饮、娱乐、商业服务浴室、理发店、旅馆、招待所、托儿所、敬?#26174;?#21450;外贸出口等各?#20013;?#27714;。致谢 ?#31350;?#39064;在选题及研究过程中得到杜老师的悉心指导。杜老师多次询问研究进程并为我指点?#36234;?#24110;助我开拓研究思路精心点拨、热忱鼓励。杜老师一丝不苟的作风严谨求实的态度踏踏实实的精神不仅授我以文而且教我做人虽历时三载却给以终生受益无穷之?#39304;?#23545;杜老师的感激之情是无法用言语表达的。?#34892;?#25105;的老师们他们严谨细致、一丝不苟的作风一?#31508;?#25105;工作、学习中的榜样他们循循善诱的教导和不拘一格的思?#29359;?#20104;我无尽的启迪。在这篇论文的每个实验细节和每个数据都离不开你们的细心指导。而你们开朗的个性和宽容的态度帮助我能够很快的融入我们这个新的设计思路。  ?#34892;?#25105;的室友们?#21491;?#36828;的家来到这个陌生的城市里是你们和我共同维系着彼此之间?#20540;馨?#30340;感情维系着寝室那份家的融洽。三年了?#36335;?#23601;在昨天。三年里我们没有红过脸没有吵过嘴没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。只是今后大家就很?#35328;?#30456;聚没关系各奔前程大家珍重。但愿你们平平安?#37096;?#24555;乐乐挥师北上顺顺利利我会?#20146;?#20320;们的点点滴滴。参考文献王书清王海燕高立峰等太阳能热水器节能减?#21028;?#30410;分析J科学与管理:于洪水袁家普曹静太阳能热水器即开即热技术方案分析J中国住宅设施:刘钊太阳能热利用产业:加速升级是硬道理J电器?#21644;?#27946;庆微型计算机控制技术M?#26412;?#26426;械工业出版社马苗玲任作新基于模糊控制的即热式热水器温控系统的设计J长治学院学报:鲍宏亚MCS系列单片机应用系统设计及实用技术M?#26412;?#20013;国宇航出版社张志良单片机原理与控制技术M?#26412;?#26426;械工业出版社蒋乐书太阳能热水器优化控制方案设计的?#25945;諮自动化技术与应用():刘进亭张?#28216;?#22823;功?#23454;?#28909;水器温控系统的改进J医疗卫生装备:?#23616;以分?#26356;军林祝亮电热水器恒温控制器的设计J仪器仪表学报?#21644;?#20426;杰.基于C单片机的太阳能热水器智能控制器的设计J.郑州轻工业学院学报:自然科学版,():TomFox.BuildtheIntelligentThermometerJ.ComputerElectronics.DAndrescianiFCurtiFatera.etalMeasurementofthegroupdelaydifferencebetweentheprincipalststesofpolarizationonalowbirefingenceterrestrialfibercableJ.OpticsLetters?#28023;甁ungJHShineSYLeeCH.EffectsofprechirpingontherepeaterlessdispersionmanagedtransmissionsystemJ.ElectronLett()?#28023;?#38468;录A:电路仿真图附录B:源程序SSETBITP数字?#29992;?#25511;制位MSETBITP分钟控制位GJBITPSJBITPFLAGBITHPSWITCHBITPTSETG

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