太阳能热水器控制器设计.doc

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1、攀枝花学院电信学院专业基础综合实验[太阳能热水器控制器设计实验]学生姓名：张科学生学号：5院（系）：电信学院年级专业：10自动化2班指导教师：孙艳忠二〇一二年十二月设计准备1、课程设计的目的（1）检查学生对本门课程所学知识的掌握程度及对知识的灵活的运用情况。（2）检查学生对具体问题的分析能力和解决问题的能力。（3）锻炼学生的实际设计能力。（4）加强学生对单片机在应用设计中的感性认识，为日后的单片机应用打基础。2、课程设计的内容和要求本设计主要利用单片机为核心，选择适当的传感器作为信号的采集来源，温

2、度传感器选择数字式的DS18B20。水位信号的检测选择PTJ204/205/206/207压力传感器，将检测的模拟信号经过A/D转换后送入单片机处理。通过LED数码管来显示温度和水位。要经过几部分的设计来完成：（a）LED数码管显示部分设计（b）A/D转换部分设计（c）温度采集部分设计（d）控制加热和上水电路设计（1）设计要求：1)实验电路及连线。2)给出实验程序设计框图及程序清单。3)验证实验的可靠性。一、温度传感器DS18B20(1)DS18B20的内部结构图（2）DS18B20的功能DS18

3、B20单纯通信功能是分时完成的。单线信号包括复位脉冲，响应脉冲，写“0”，写“1”，读“1”。它们有严格的时隙概念。系统对DS18B20的操作以ROM命令（5个）和存储器命令（6个）形式出现。对它的操作协议是：初始化DS18B20发复位脉冲－发ROM功能命令－处理数据－发存储器命令处理数据，各种操作都有相应的时序图。DS18B20在使用时，一般都采用单片机来实现数据采集。只需将DS18B20信号线与单片机1位I/O线相连，且单片机的1位I/O线可挂接多个DS18B20，就可实现单点或多点温度测量。

4、DS18B20传感器的精度高、互换性好；它直接将温度数据进行编码，可以只使用一根电缆传输温度数据，通信方便，传输距离远且抗干扰性好，与用传统的温度传感器系统相比系统得以简化。系统扩充维护十分方便。二、水压传感器及A/D转换水位传感器输出的信号为模拟信号，由于输出量微弱，要经过放大器的放大转化为0～5V的电压信号，才能送入ADC0832中进行转换，输出为串行数字数据，送入单片机89C51处理。传感器和AD转换原理图如下图所示：模拟量输入及AD转换电路结构3.3.1水压传感器力学传感器的种类繁多，如电

5、阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、电感式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。在水箱的最底部安装压力传感器，水位的不同，传感器检测到的压力值就不同，采集到的模拟量信号经过处理和计算，就能换算成水位的高低，经过单片机显示。ADC0832结构及原理ADC0832芯片引脚图芯片各引脚说明：1）CS_片选使能，低电平芯片使能。2）CH0模拟输入通道0，或作为IN+

6、/-使用。3）CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。4）GND芯片参考0电位（地）。5）DI数据信号输入，选择通道控制。6）DO数据信号输出，转换数据输出。7）CLK芯片时钟输入。8）Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立

7、的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。单片机对ADC0832的控制原理：正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832没有工作时其CS输入端为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端为低电平并且保持低电平直到

8、转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必为高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端输入2位数据用于选择通道功能，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1”