太阳能热水器控制器 (2).doc

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1、 摘 要太阳能是取之不尽，用之不竭的新能源。随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机也越来越严重。环境污染给人类带来了很大的麻烦，人们已经认识到开发利用太阳能的重要性。在太阳能利用技术中，太阳能热水器是比较成熟、造价比较低廉的产品，它为人们提供安全可靠的热水。目前，市场上的太阳能热水器品牌相当繁多，他们各有各的优缺点，这就使得太阳能热水器的开发创新仍然会持续下去。太阳能热水器控制器是太阳能热水器的核心。技术的进步与创新让热水器的控制系统的功能更加强大。本次设计选用AT89S52单片机对控制系统进行数据处理；通过设置不同的按键控制不同的功能；选用DS18B20数字温度传感器实现对温度的采集；

2、选用超声波测距模块实现对水位的检测；本次设计通过按键实现上水与排水；通过5V蜂鸣器实现过水位与过温度的报警；通过LCD12864液晶显示实现对相关数据的显示功能。关键词： 太阳能热水器控制器；AT89S52单片机；LCD显示ABSTRACTSolar energy is inexhaustible new energy. As the coal, oil, gas in the world of reserves dwindling, the energy crisis has become increasingly serious. Environmental pollution broug

3、ht to mankind a lot of trouble; people have realized the importance of development and utilization of solar energy. Utilization of solar energy technology，solar water heater is a relatively mature relatively technology low cost products, which provide people with safe and reliable hot water. Current

4、ly, the market for solar water heater brand quite numerous. They each have their own advantages and disadvantages, which make the development of innovative solar water heaters will still continue.Solar water heater controller is the core of solar water heater .Advances in technology and innovation t

5、o the water heater control system more powerful. The design of the control system used AT89S52 microcontroller for data processing; by setting different buttons control different functions; optional digital temperature sensor DS18B20 realize the temperature of the collection; optional ultrasonic ran

6、ging module to achieve the level of detection. The design through key achieve to increase water and drainage; buzzer 5V realized through water and over-temperature alarm; achieved through LCD12864 display function of the relevant data.Key Words：Solar water heater controller; AT89S52; LCD12864 II目 录1

7、 引 言11.1课题背景11.2 课题的研究内容11.3 研究的目的及意义22 系统硬件电路的设计32.1系统构成32.2 AT89S52单片机及最小系统32.2.1功能特性描述32.2.2单片机最小系统42.2.3 AT89S52单片机主要性能42.3 直流稳压电源的设计52.3.1桥式整流电路62.3.2滤波电路62.4 12864液晶显示电路72.4.1 12864液晶显示模块工作时序82.4.2单片机与12864液晶的硬件连接82.5 DS1302时钟模块92.6 温度采集模块102.7 超声波测水位部分122.7.1超声波测水位的基本原理122.7.2超声波测水位的优缺点142.7.

8、3测量盲区142.7.4超声波的基本性质142.7.4超声波测距模块内部结构图及实物图152.8水位、水温控制部分163 软件部分的设计193.1温度检测程序设计203.2水位检测程序设计213.3显示程序设计213.4按键程序设计22结 论25参考文献26致 谢27附录一： 电路原理图28附录二： 程序29IV 天津职业技术师范大学2013届本科生毕业设计1 引 言1.1课题背景随着全球人口和经济规模的不断增长，旧能源使用带来的环境问题和社会问题逐渐为人们所认识，“低碳经济”的概念已经深入人心。鉴于旧能源使用出现的问题，人们开始大力发展太阳能等新能源产业。太阳能等新能源利用是节能的重要措施。

9、太阳能热水器可以每天为我们提供大量热水，并且大大节约了电能，太阳能热水器已经越来越多地进入我们的生活。目前，全球出现了各种各样的能源问题，首先地球上的可利用的资源有限，从长远来看，全球已探明的石油储量大约可持续50年，天然气也只能再延续60年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能持续二三百年；然后是环境污染问题，旧能源带来的环境问题对人们的影响已经越来越显著；再就是温室效应引起的全球气候变暖等旧能源引起的种种问题。要解决这些问题，需要人们开发新能源。太阳能具有以下特点：（1）能量是无尽的，太阳每秒钟释放的能量大约是1.610的23次方千瓦，一年内到达地球表面的太阳能总量相当于约1.89210的13

10、次方千亿吨标准煤的燃烧能量。（2）太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。(3)开发利用后几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的旧能源替代者。在世界范围内，太阳能热水器技术已经比较成熟，并且已经形成了比较普遍的太阳能行业，正在以优良的性能不断的冲击电热水器市场和燃气热水器市场。到目前为止太阳能热水器已经取代了大多数的家用电热水器；我国的太阳能热水器的拥有量将翻一番；以色列更是明文规定，所有新建房屋必须配备太阳能热水器。目前，我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。1.2 课题的研究内容本设计采用AT89S52系列单片机作为中央

11、处理器，采用12864液晶显示模块，温度传感器温度采集模块，键盘模块，水位采集模块，1302时钟模块，电加热模块，以及水位温度参数设置模块。本设计通过控制单片机编程来完成对时间温度和水位的显示功能，并能够设定时间、温度等。基本实现的功能目标为：（1）显示水温和水位，电加热水温可任意设定；（2）显示时间，可通过键盘设置时间参数；（3）设置温度参数后，自动控制电辅助设备加热。本设计以AT89S52单片机作为中央处理器，采用键盘输入加热时间，水温设置等要求，利用温度采集模块和水位采集模块对热水器中的水温和水位信息进行采集，这些信息由单片机数据处理模块进行处理，一旦水温达不到预设的水温要求时便会启用电

12、加热模块，对水进行加热，并将水温显示在显示模块上，而当水温达到设置要求时便会触发报警模块，并同时停止加热。而如果在这个过程中水位没有达到预设时的要时热水器也会进行注水，直至预设时的水位后停止注水。1.3 研究的目的及意义能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。选择太阳能热水器这个课题，符合能源领域倡导的可持续发展。根据目前的能源现状，以及各国在节约能源上的措施，太阳能的运用技术也必将会出现革命式的进步。到目前为止，太阳能热水器已经走进千家万户，而控制系统是太阳能的核心。本次设计尽可能做到节能环保，符合市场上主流产品的应用和想法。通过本次设计不仅可以考察自己大学四年的专业课的理论与动

13、手实践能力，也认识了太阳能领域的相关知识。目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。本文设计一个太阳能热水器的控制器，主要是为了通过对太阳能热水器控制部分的制作，清楚的认识太阳能等新能源的重要作用，以及其简单有效的能源利用能力。对太阳能热水器控制器的研究，让我看到了可持续发展的希望。22 系统硬件电路的设计2.1系统构成该系统由以下几部分构成：AT89S52单片机数据处理，DS1302时钟模

14、块，DS18B20温度采集模块，超声波测水位模块，12864液晶显示器显示部分。 系统流程框图如图2-1所示：键盘输入AT89S52单片机数据处理模块显示模块1302时钟模块报警模块电加热模块温度采集模块水位采集模块 图2-1系统框图2.2 AT89S52单片机及最小系统2.2.1功能特性描述AT89S52是一种性能不错CMOS 8位微控制器，具有8K在线系统可编程Flash存储器;片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适于常规编程器;在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下

15、功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机停止一切工作，直到下一个中断或硬件复位为止。2.2.2单片机最小系统单片机最小系统一般包括的基本模块：单片机、复位电路、晶振电路、下载接口和电源供入。晶振电路: AT89S52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTA

16、L1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。从外部时钟源驱动器件的话，XTAL2可以不接，只从XTAL1接入。本设计采用内部可编程晶振，通过软件编程产生500Hz的频率。复位电路：内部上电复位或VDD监视器的漏极开路输出,一个外部源可以通过将该引脚驱动为低电平（至少10s）来启动一次系统复位。AT89S52单片机是整个数字发射电路的核心，配合nRF905发射模块，通过模拟SPI口先送入nRF905寄存器的控制字，把nRF905的发射频率设定在433MHz，然后把要发送的数据送入nRF905寄存器内，把PWR_UP、TRX_CE和TX_EN引脚全

17、置1，让其工作于发送模式。nRF905将数据打包(加字头和CRC校验码)，以433MHz的GFSK发送出去【3】，这里我们选用的就是AT89S52单片机，如图2-2所示。2.2.3 AT89S52单片机主要性能(1) 8K字节在线系统可编程Flash存储器(2) 0V-5.5V工作电压(3) 256*8字节内部数据存储器(4) 32个可编程I/O口线(5) 三个16位定时/计数器(6) 八个中断源(7) 看门狗定时器(8) 双数据指针(9) 快速编程周期(10) 灵活ISP编程（字节和模式）(11) 绿色工作包操作【2】图2-2 AT89S52单片机最小系统2.3 直流稳压电源的设计直流稳压电

18、源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成。各部分作用：电源变压器的作用是将220V的交流电压转换成所需的电压;整流电路的作用是将交流电压转换成脉动的直流电压;滤波电路的作用是将脉动直流电压滤除纹波，变成纹波小的直流电压;稳压集成块的作用就是将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压5V，如图2-3所示。图2-3直流稳压电流电路图2.3.1桥式整流电路桥式整流器是根据二极管的单向导电性来实现整流的，常用来将交流电转变成直流电。桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，来获得输入的标准正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器用四个二极管，两两对接，每两个相

19、向的二极管导通就会获得标准正弦波正负部分的一种，如图2-4所示。图2-4 桥式整流电路当二极管D1、D3导通时，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当二极管D2、D4导通时，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，从而得到同一个方向的单向脉动电压。波形图如2-5所示。图2-5桥式整流波形图2.3.2滤波电路在滤波电路中，因为电容器具有隔直通交的特点，所以把电容并联在负载两端;因为电感器对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此电感应与负载串联。通过滤波电路的作用可保留直流分量，并且滤掉一部分交流分量，从而改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。如图2-6所示

20、。图2-6滤波电路滤波电路原理：当电路处于正半周时，二极管D1、D3导通，电容器C充电，此时电容器C相当于并联在V2上，所以输出波形V2是正弦波形,波形如图2-7所示。图2-7 电容滤波波形图2.4 12864液晶显示电路12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其显示分辨率为12864,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成中文人机交互图形界面，可以显示84 行16*16点阵的汉字，也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。

21、由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块【4】。2.4.1 12864液晶显示模块工作时序12864液晶显示模块工作时序，如图2-8所示。图2-8 12864液晶显示模块工作时序(1)、写时序 R/W=0；写数据D/I=1；写命令D/I=0；DB0DB7，数据在E=1时准备好，在E从1到0时实现写操作。(2)、读时序与写时序一样，只是R/W=1。单片机与液晶的接口技术只要符合读写时序的要求就能实现对液晶显示器的控制。2.4.2单片机与12864液晶的硬件连接12864是128(列)64(行

22、)点阵的液晶显示模块，这里只介绍用到的接口及其控制显示方式。当15脚为低且16脚为高时选中12864的左区(左边的6464)。当15脚为高且16脚为低时选中12864的右区(右边的6464)。19脚和20脚是为了在光线暗的环境下看到液晶显示器的显示内容而加的背光,即在液晶显示器的背面加一光源。控制线R/W、CS1、CS2、RS必须在使能线E为低的时候改变。当使能线E为高时控制线R/W、CS1、CS2、RS不能改变;使能线E为高时12864从数据线DB0DB7输出数据。根据指令的要求及12864的时序图, 单片机对12864的连接方式有:直接访问方式和间接控制方式。直接方式要加一些辅助芯片,间接

23、方式则无须辅助芯片即可控制液晶显示器的显示。为了较好地体现12864 的用法,设计了单片机控制12864的最小系统，如图2-9所示。图2-9 12864液晶的连接图2.5 DS1302时钟模块DS1302时钟模块是由ds1302时钟芯片和32.579KHZ的晶振接地接+5V电源组成的，其主要功能是为系统提供时钟信号，然后通过单片机编程达到对时钟信号的控制，再通过12864液晶显示器显示出来。其连接电路如图210所示。图2-10 ds1302时钟模块连接图2.5.1 DS1302的内部结构DS1302时钟芯片有8个引脚：X1、X2晶振引脚，GND接地，RET复位，I/O数据输入/输出，SCLK串

24、行时钟，VCC1电池引脚，VCC2主电源引脚。主要组成部分为：移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及RAM。虽然数据分成两种，但是对单片机的程序而言，其实是一样的，就是对特定的地址进行读写操作。DS1302的内部结构图如图2-11所示。图2-11 DS1302的内部结构图2.5.2 DS1302的工作原理DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+

25、8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据【5】。2.6 温度采集模块温度采集模块是由DS-18B20数字温度传感器和4.7电阻接地接电源组成的。其主要功能就是对温度进行采集，然后把采集的信号传给单片机，对数据进行处理，最后通过12864液晶显示器显示出来。其连接电路如图2-12所示。图2-12 DS18b20连接图2.6.1 DS18B20数字温度传感器 DS-18B20数字温度传感器有3个引脚，分别接地、电源和信号。DS18B20内部结构主要由四部分组成：非挥发的温度报警触发器TH和TL、温度传感器、配置寄存器64位光刻ROM。本次设计主要用到DS-18B20数字温

26、度传感器的一下性能：1.测温范围为55125；固有测温分辨率0.5。2.DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。3.工作电源:3-5V/DC。4.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8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。5.在使用中不需要任何外围元件。6.测量结果以9-12位数字量方式串行传送。2.6.2 DS18B20测温原理DS18B20内部结构框图,如图2-13所示。图2-13 DS18B20内部结构框图DS18B20的测温原理：DS18B20测量温度是通过计数

27、时钟周期来实现的，内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时,振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时,振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55。同时,计数器复位在当前的温度值时,电路对振荡器的温度系数进行补偿,计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍未关闭, 则系统重复上述过程。2.7 超声波测水位部分2.7.1超声波测水位的基本原理超声波的测距原理是通过发射声波传感器由脉冲信号激励发出超声波，通过传声媒介传到被测液面，形成反射波，反射波再通过传声介质返回到接收传感器，传感器把声信号转换成电信号，由仪表计算出超声波从发射到接收所传播的时间，再根据超声波在介质中传播的

28、速度计算出来回的直线路径的长度，从而得到所测距离的长度。如图2-14超声波水位检测仪示意图所示。图2-14 超声波水位检测仪示意图在这个系统中，运用的是超声波往返时间检测法进行距离的测量的。即，检测从超声波发射器发出超声波的时候算起，通过介质的传播在反射回来的到接收器的时间，叫往返时间。用往返时间与介质中超声波的速度相乘，就可以得到超声波运动的距离，然而实际的距离为所得到距离的一半，如果测量高度为h、超声波在介质里的传播速度为v，传播时间为t，可以得到： （2-1） 这个公式使用于自发自收单感应器方式，探头采用垂直的方式发射超声波，然后再让超声波原路返回到探头。如果采用一发一收双感应器方式，那

29、么探头就不在采用垂直于介质面发射的方式，因此用上面的公式计算的出来就不在是真实高度，而是超声波经过的路程。这就需要加入角，角为竖直方向与超声波方向的夹角。如图2-15角示意图。图2-15 角示意图因此，系统要把测得超声波经过的距离换算成真实的高度。如果超声波经过的距离为L，要测量的真实高度为h，那么超声波经过的距离与真实高度之间有这样的关系： （2-2）这时h为要测量的真实高度。在公式中，为超声波的入射角。如果实际情况无法测得角时，还可以通过测得两个探头之间的距离m来得到需要测量的高度，即 （2-3）来计算。2.7.2超声波测水位的优缺点（a）非接触式测量，超声波换能器安装在液面上方，不与被测

30、介质接触，可方便的测量腐蚀性、粘稠或有毒液体，避免被被测液体腐蚀或污损，免于维护。（b）通用性好，也可测大型储罐等的液体液位。安装拆卸方便。（c）适应性强，使用范围广，不受介质密度、介电常数、导电性等的影响，对被测液体的物理化学性质的适应性极强。（d）稳定性好，但是超声波液位计也有其自身的局限性，主要表现在被测液体易挥发时，液面上方的空气密度不均匀，会导致测量误差较大:当被测液体液位有较大波浪时，易引起声波反射混乱，产生误差;另外，超声波液位计测量液位时有无法避免的盲区，因此小距离测量比较困难。2.7.3测量盲区由于发射脉冲自身有一定的宽度，加上放大器有阻塞问题，在靠近发射脉冲一段时间范围内，

31、所要求发现的缺陷往往不能被发现，这段距离，称为盲区。用脉冲回波测量距离时，液面与超声波探头间的距离既不能太远也不能太近，存在着近限和远限。距离过远时，接收到的信号太弱，以致无法从噪声信号中分辨出来，这是远限所以存在的原因。在距离过近时，接收信号将落进盲区中而无法分辨，这是近限所以存在的原因。在本设计中，选取了双探头的工作方式，减小盲区，同时提高检测的距离。2.7.4超声波的基本性质 和其他声波一样，超声波可以在气体、液体及固体中传播，并有各自的传播速度。例如，在常温下空气中的声速约为334m/s，在水中的声速约为1440m/s，而在钢铁中约为5000m/s。其在空气中的传播速度主要与空气的压力

32、和温度有关正常条件下由于大气压力变化很小因此其传播速度主要考虑温度的影响在空气中传播速度为 C=331.3+0.606T(m/s) （2-4）其中C为超声波声速，T为传播介质的温度。在温度已知时超声波速度就能通过公式计算出来，在这个时候只要记录从发射到接收超声波的时间即可求出被测距离。超声波的另一个特性是超声波频率越高，超声波与光波的某些特性（如反射、折射定律）就越相似。 = C/f （2-5）其中为超声波波长、f为超声波频率与、C为超声波速度。在传播的过程中，衰减系数与声波介质以及频率的关系为衰减系数与声波所在介质及频率的关系为: （2-6）其中，为衰减系数，b为介质常数，f为振动频率。在空

33、气中，声波在介质中传播时会被吸收而衰减，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小。因此，对于给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体中传播的距离短。另外，声波在介质中传播时衰减的程度还与声波的频率有关，频率越高，声波的衰减也越大，因此，超声波比其他声波在传播时的衰减更明显。因此考虑到实际工程的需要，在设计超声波液位计时，选用频率等于40kHz的超声波，波长为0.85cm。2.7.4超声波测距模块内部结构图及实物图超声波测距模块内部结构图超声波测距模块实物图该模块有4个引脚，VCC接5V电源，GND接地，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出。通过该模块，可

34、以得到相关的水位信息。2.8水位、水温控制部分控制部分用到的元器件：加水电磁阀是控制上水的元件，通过它控制气缸，从而实现上水的功能。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）的作用，通常应用于自动控制电路中，它是用较小的电流控制较大电流的一种“自动开关”。因此它在电路中起安全保护、转换电路、自动调节等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开。晶闸管是可控的导电开关。控制部分框图如图2-15所示：温度传感器水位检测电路加水电磁阀AT89S52水位指示电路水箱键盘继电器继电器加热器图2-15控制部分框图在控制部分中，

35、通过对按键的操作来完成整体控制，比如，当需要上水时，按下上水键，水位便开始上升；停止上水时，再按一次上水键。同理，控制温度时，按下相应的按键即可。继电器的工作原理：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以

36、这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器主要产品技术参数：1、额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。3、吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。4、释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度

37、时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。5、触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。继电器的电符号和触点形式 。3 软件部分的设计软件部分的设计主要包括：温度检测程序设计、水位检测程序设计、显示程序设计以及按键程序控制【14】。系统主程序流程图如图3-1所示：图3-1系统主流程图3.1温度检测程序设计本设计温度采集系统一个周期采集数据十次，去掉最大值和最小值，然后求剩余8个数的平均值。DS18B20控制命令如下表所示：DS18B20控制命令指令约定代码操作说明温度转换44H

38、启动传感器进行温度转换读暂存器BEH读暂存器个字节内容写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中重新调E2ROMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU温度检测程序流程图如图3-2所示：图3-2温度检测流程图3.2水位检测程序设计水位设定为4段，包括安全下限、50%、80%、100%。本设计通过P2口来检测。当水位到达该处，相应端口输出高电平，经过ULN2003反向后，送到P2口为低电平，并且该端口数码显示10 ，流程图如图3-3所示。图3-3水

39、位检测流程图3.3显示程序设计本次设计，系统要显示的数据均有12864液晶显示器显示，编程中先对12864显示模块进行初始化，编写响应的库和读写程序，液晶显示程序的设计包括了初始化程序、清屏程序、写指令代码子程序、写显示数据子程序、读显示数据子程序、中文显示子程序、数字显示程序以及中文字库和数字字库的编写。初始化程序如下：void lcd_init( ) write_cmd(0x30); /基本指令操作 delay(5); write_cmd(0x0c); /显示开，关光标 delay(5); write_cmd(0x01); /清除LCD的显示内容 delay(5); 3.4按键程序设计本次

40、设计，主要用到的按键：用水键、水位键、水温键、加水键和加热键。对这几个按键的编程框图如下所示：（1）用水键图3-4用水键流程图（2）水位键图3-5水位键流程图（3）水温键图3-6水温键流程图（4）加水键图3-7加水键流程图（5）加热键图3-8加热键流程图24结 论结 论该控制器具有性价比高、温控与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。单片机控制系统具有价格低、智能化的优势，能够根据所需功能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，延长设备的使用寿命。本次设计主要完成以AT89S52为智能核心的太阳能热水器中央控制器的硬件电路设计及相应的软件设计。完成的工作主要有:根据系统的功能和相应的技