1、 单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计 专专 业：业：电气工程及其自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 7 指导教师：指导教师： 2012 2012 年年 7 7 月月 1 1 日日 评语： 平时（40） 修改（30） 报告（30） 总成绩 单片机课程设计报告 1 1 引言引言 太阳能热水器控制器设计 2 方案设计及原理方案设计及原理 2.1 设计方案设计方案 如图 2-1 所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测 电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。 2.2 系统组成及工作原理系统组成及工作原理 本系统由温度传感 器及调理电路、水位
2、传感 器及调理电路、AD 转 换电路、液晶显示电路、 FPGA 控制模块、按键输 入和继电器执行部件组 成，其中 FPGA 控制模块 是本系统的核心。系统结 构如图 2-1 所示。 (1) 液位传感器采用 ATSl73 型霍尔元件 121， 若干霍尔元件固定在一 个垂直导槽上，霍尔元件 的输出经电阻网络转成 不同电压，经 ADC 送入 智能控制模块中。 (2) FPGA 控制部分 根据检测到的水位信号、 温度信号以及用户的设 定或操作，通过必要的逻 图 2-1 系统组成示意图 单片机课程设计报告 2 辑运算，以确定当前应该进行的操作，并通过输出口送至执行部件，进而控制进 水阀、加热泵的状态，以
3、实现所要求的控制功能。 2.3 单元模块设计单元模块设计 2.3.1 单片机概述单片机概述 图 3.1 中，晶体振荡器的频率选 6MHZ，复位电路采用上电复位，电路参数如 图中所示，以满足系统复位时两个机器周期的高电平的要求。由于 CPU 的内部已 含有程序存储器，所以 EA 引脚接高电平。 图 2.3.1 时钟电路与复位电路 该水位自动显示控制器采用 AT89C51 单片机，机内有一高增益反相放大器， 构成自激振荡电路， 振荡频率取 6MHz,外接 6MHz 晶振， 两个电容 C1、 C2 取 20pF， 以便于起振荡的作用。 右图中 XTAL1 为内部时钟工作电路的输入， XTAL2 为来
4、自 反向振荡器的输出。 单片机课程设计报告 3 2.3.2 温度检测模块温度检测模块 本设计温度传感器选用 AD590。AD590 属于半导体集成电路温度传感器，测 温范围-55- +150，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成 线性关系，1uA/K，误差有几种等级:1、0.5、0.3，本设计中选取0.5 品种。OP07 为高精度运算放大器，AD590 电流流经 R1、RP1 转换为电压信号， R2、RP2 为运算负反馈电阻，成反相比例放大器，将温度信号转换成 0-5V 的电压 信号，ADC0832 再将其转换为数字信号，输入 CPU。图 3.2 温度检测和 A/D 转换 电路图
5、。 图 2.3.2 温度检测电路 3 硬、软件设计硬、软件设计 3.1 硬件设计硬件设计 AT89C51 是一个低功耗高性能 CMOS 8 位单片机， 4k Bytes Flash只读程序存 储器(ROM),512 Bytes 内部数据存储器(RAM)，片内的 Flash存储器，AT89S51 片 内总共有 256 字节的用户数据区，8 位中央处理器和 Flash存储单元。 单片机的定时器 To 做 16 位计数器,四位数码管采用动态扫描方式显示,长度 单片机课程设计报告 4 计量仪采用 0.5 英寸共阳极连接的 LED 数码管,LED 数码管由发光二极管作为显 示字段的数码型显示器件。 3.
6、2 软件设计软件设计 主程序流程图如图 4.1 图 4.1 主程序流程图 开中断 调水位控制子程序 开始 初始化 调温度控制子程序 调键盘控制子程序 判定水位? 显示温度 温度设定 启动辅助加热 延时 关闭加热 Y 单片机课程设计报告 5 4 4 总结总结 本控制装置充分应用 AT89C51 单片机的软硬件资源，该系统具有智能化、结 构紧凑、性能稳定等优点，这次基于单片机的太阳能温控进水及水温水位显示控 制装置，已经广泛应用于当今社会，以其无线、非接触控制技术，具有抗干扰能 力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特 别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中，本设计仅是太阳能 热水器控制器的极小部分展示。 5 5 参考文献参考文献 1 刘刚、秦永左. 单片机原理及应用. 北京：北京大学出版社,2006. 2 胡汉才.单片机原理及其接口技术. 北京：清华大学出版社,2004
