还剩20页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
JIANGSUUNIVERSITY微机系统与接口技术课程设计说明书题 目 太阳能热水器的数显控制 学院名称 机械工程学院 专业班级 测控1401 姓名学号 指导教师 2016年12月目录引言1
一、结构设计
11.1温度传感器
11.
1.1DS18B20数字温度传感器
11.
1.2AD590温度传感器
21.2水位传感器
31.
2.1开关式液位传感器3
二、硬件设计
42.1功能分析
42.
1.1温度读取与显示
42.
1.2水位的读取与显示
62.
1.3低温保护功能
62.
1.4手动注水功能
72.2存储器
72.3总体接线8
三、程序设计
93.
1.2手动注水子程序11
四、功能测试
124.1低温保护功能测试
124.2水位显示和手动注水功能测试14
五、总结17参考文献18原件清单19微机系统与接口技术课程设计任务书设计目的建立微机系统概念,加深对微机系统的理解和认识,提高微机系统的应用能力进一步学习和掌握微机程序设计方法,通过应用程序的编写和调试,学习程序的调试方法进一步熟悉违纪典型接口芯片的使用,接口及外部设备与系统的连接方法,题目微机系统与接口技术应用系统的设计-------------太阳能热水器数显控制器设计要求以8086
(8088)CPU为主控单元,构建微机应用系统应用系统的硬件设计,画出电路原理图和线路连接图应用系统的软件设计,画出软件流程图,写出主要程序根据实验条件,进行微机应用系统的部分模拟调试工作,写出调试说明整理设计说明书,列出参考文献清单列出使用的元件和设备清单引言目前中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国年产量约为世界各国之和但是与之相配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段现在的这种控制器只具有温度和液位显示功能而且为分段显示他不具有温度控制功能当由于天气原因而光强不足时就会给热水器用户带来不便鉴于国内太阳能热水器市场不断扩大而与其相配套的控制器却急需改进的情况下研制了这套太阳能热水器控制器本文设计的太阳能热水器是以8086CPU为检测控制核心实现温度和水位两种参数的实时显示功能而且具有手动控制加水和低温保护功能控制器可以根据注水情况自动停止注水以及遇到低温时启动加热功能或根据用户需要使用辅助加热功能,从而达到保护热水器并且24小时供应热水的目的预计该控制器和以往的显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点提高了我国太阳能应用领域控制水平具有可观的经济效益和社会效益结构设计8086/88CPU温度传感器A/D转换温度显示水位显示水位传感器注水阀门低温保护注水控制开关结构示意图
1.1温度传感器
1.
1.1DS18B20数字温度传感器DS18B20数字温度传感器有独特的单线接口方式,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DS18B20的双向通讯测温范围-55℃~+125℃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,实现多点测温工作电源:
3.0~
5.5V/DC(可以数据线寄生电源)在使用中不需要任何外围元件图
1.1DS18B20传感器引脚和原理图
1.
1.2AD590温度传感器AD590是美国ANALOGDEVICES公司的单片集成两端感温电流源,其输出电流与绝对温度成比例在4V至30V电源电压范围内,该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器,调节系数为1µA/K适用于150°C以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点,使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案应用AD590时,无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿AD590的测温范围为-55℃~+150℃电源电压范围为4~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件即使反接也不会被损坏输出电阻为710mΩ;在-55℃~+-150℃范围内,非线性误差仅为±
0.3℃图
1.2AD590引脚图
1.2水位传感器
1.
2.1开关式液位传感器设计一种简易的水位传感器利用水的导电性,在水箱不同位置放置导线端口,在水箱最底部放置一个电压源当水位到达相应位置的导线端口时电路接通,则在导线端口的另一端IO端输出电压利用不同位置的导线端口输出的电压表示、示水箱内的水位IO1IO2IO4IO3+5V最高水位线水箱图
1.3开关式水位传感器结构示意图硬件设计
2.1功能分析太阳能热水器的工作原理是利用太阳能加热水箱中的水,这个加热过程受到光照时间和光照强度的影响,且其常放置于楼顶或其他不容易接触的地方,为使用方便,需要空气器和对应的显示器件首先,需要控制终端实时显示水箱中的水温考虑到一些地区昼夜温差大,冬季寒冷的情况,太阳能热水器的物理保温措施有限,为防止水箱内的水结冰,所以加入低温保护功能,当温度低于某一限度就进行加热,当温度高于最低限加热停止还需要控制终端显示水箱中的储水量的情况,并可在控制终端实现手动控制注水温度传感器A/D转换8255A并行通信图
2.1硬件连接示意图
2.
1.1温度读取与显示使用AD590温度传感器经过整流和放大电路将温度变化转换为模拟信号,再经过ADC0809数模转换芯片转换成数字量,经过8086处理显示在数码管上因采取两位数码管显示,故需要138译码器控制数码管显示的字位图
2.2温度传感器和ADC0809接线图图
2.3数码管显示电路接线图
2.
1.2水位的读取与显示水位测量使用自制的水位传感器,利用8255A串口通信的PA0~PA3接口读取数据,由低到高分别表示水箱水位占水箱的百分比,使用8255A的PB0~PB3端口控制发光二极管表示当前水位图
2.4水位传感器与8255A接线图图
2.58255A显示水位接线图
2.
1.3低温保护功能当传感器读取到的温度值低于一个限度的时候,利用8255A控制,响报警器,并控制继电器打开加热电路图
2.68255A控制加热电路及报警器
2.
1.4手动注水功能利用8255A,收到开关信号,PC0~PC3端口打开电磁阀门进行注水(用步进电机代替电磁阀门)图
2.7注水开关接线图图
2.8步进电机接线图
2.2存储器CPU运行需要程序,使用ROM存放程序,开关电源后不丢失,写入的程序也不能被更改使用RAM存储传感器测得的数据,断电后丢失采用完全译码方式连接,通过138译码器选择RM或RAM图
2.9存储器接线图
2.3总体接线将上述功能模块与8086连接图
2.10总体接线图程序设计
3.1总流程设计微机系统开始运行,首先从0809读取温度数据,将其显示在数码管,并盘对是否启动低温保护子程序然后从8255A读取水位数据,通过发光二级显示当读取到手动注水的信号,打开电磁阀门注水,水注满后关闭电磁阀门图
3.1总程序框图手动注水程序低温保护程序
3.
1.1低温保护子程序当CPU检测到温度低于某一数值后,启动加热电路,高于最低限度后,加热停止调用等待返回主程序图
3.2低温保护子程序框图
3.
1.2手动注水子程序当CPU检测到手动注水命令后,判断水箱状态,若水箱已满,则不注水,若水箱可以注水,则启动电磁,水满后注水停止是否图
3.3手动注水子程序框图返回功能测试
4.1低温保护功能测试利用试验箱的数模转换模块,以滑动变压器代替温度传感器,连接ADC0809和74LS138译码器,8088CPU,以及数码管和发光二极管,一个发光二极管表示加热电路运行状态,另一个发光二极管表示报警器当滑动变压器的数值改变,数码管显示对应的数值当数值低于某一数值时,发光二极管发光程序代码CODESEGMENTASSUMECS:CODEDS:CODEES:CODEORG1300HH1:JMPSTARTZXKEQU0FFDCHZWKEQU0FFDDHPORTAEQU0FFD8H;8255A端口APORTBEQU0FFD9H;8255A端口BPORTCEQU0FFDAH;8255A端口CCADDREQU0FFDBH;8255A控制口LEDDB0C0H0F9H0A4H0B0H99H92H82H0F8H80H90HDB88H83H0C6H0A1H86H8EH0FFH0CH0DEH0F3HBUFDBADPORTEQU0FFE0HSTART:MOVBUF00HMOVBUF+100HMOVBUF+200HMOVBUF+300HMOVBUF+400HMOVBUF+500HP1:MOVAL00H;IN0MOVDXADPORTOUTDXALCALLDISMOVDXADPORTINALDXCALLCHGmovdx0ffe4h;newadd--138Y1notal;newaddoutdxal;newadd--驱动发光二极管notal;newaddMOVDXADPORTINALDXCMPAL100;比较温度是否低于最低限度JBEHOTMOVAL11111111BMOVDXPORTBOUTDXALJMPP1;--------------------------------DIS:MOVCL20HMOVBXOFFSETBUFDIS1:MOVAL[BX]PUSHBXMOVBXOFFSETLEDXLATPOPBXMOVDXZXKOUTDXALMOVALCLMOVDXZWKOUTDXALPUSHCXMOVCX0100HDELAY:LOOP$POPCXCMPCL01HJZEXITINCBXSHRCL1JMPDIS1CHG:MOVAH0HMOVBL100DIVBLMOVCL8SHRAXCLMOVBL10DIVBLMOVBUF+5AHMOVBUF+4ALRETEXIT:MOVAL00HMOVDXZWKOUTDXALRETHOT:;加热MOVDXCADDRMOVAX80HOUTDXAXMOVAL11110111BMOVDXPORTBOUTDXAL;输出CALLALERTJMPP1RETALERT:;警报器MOVAL11100111BMOVDXPORTBOUTDXAX;输出CALLDELAYRET;--------------------------CODEENDSENDH
14.2水位显示和手动注水功能测试利用8255A的PA0~PA3接收水位传感器的信号,并通过PB0~PB3控制发光二极管显示水位PA4口接收注水按钮的信号,判断水箱可以注水后,启动电机,等注水完成后,关闭步进电机并显示警报CODESEGMENTASSUMECS:CODEDS:CODEES:CODEORG3390HH1:JMPSTARTZXKEQU0FFDCHZWKEQU0FFDDHPORTAEQU0FFD8H;8255A端口APORTBEQU0FFD9H;8255A端口BPORTCEQU0FFDAH;8255A端口CCADDREQU0FFDBH;8255A控制口START:MOVDXCADDR;8255A控制端口MOVAX90H;设置为A口输入,B口输出C输出OUTDXAXP2:MOVDXPORTAINALDX;输入PRO1:TESTAL01H;测试A0JNZL1;A0为1,跳转到l1PRO2:TESTAL02H;测试A1JNZL2;A1的状态为1,跳转到l2PRO3:TESTAL04H;测试A2JNZL3;A2的状态为1,跳转到l3PRO4:TESTAL08H;测试A3JNZL4;A3的状态为1,跳转到l4PRO5:TESTAL10H;测试A4JNZMOTO;A4的状态为1,跳转到MOTOJMPSTARTL1:MOVBL01HJMPDOUT;跳转到outL2:MOVBL02HJMPDOUTL3:MOVBL04HJMPDOUTL4:MOVBL08HJMPDOUTDOUT:MOVALBLMOVDXPORTBOUTDXAXMOTO:MOVAL88HMOVDXPORTCOUTDXALNOPNOPNOPIOLED1:MOVDXPORTCMOVAL03HOUTDXALCALLXDELAYMOVAL06HOUTDXALCALLXDELAYMOVAL0CHOUTDXALCALLXDELAYMOVAL09HOUTDXALCALLXDELAYXDELAY:MOVCX03FFFHXDELA:LOOPXDELARETALERT:;警报器MOVAL11100111BMOVDXPORTBOUTDXAX;输出RET;--------------------------CODEENDSENDH1总结本次课程设计是对所学知识的一次综合性运用其中包括对模拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机等知识的运用在设计的过程中我发现了自身知识的不足,也发现我们必须具备专业基础知识,才能成功的设计出一件合格的东西这次课程设计收获很多,体会也很深刻,并且对我们所学的东西也产生了浓厚的兴趣设计过程中,学到了很多新的东西,PROTEL软件绘制电路原理图,以及一些仿真软件的应用当然最重要的是学到了关于基本电子设计的一些基本方法,同时也加深了对一些常用的电子元件的理解及其基本用法的掌握除此之外,我觉得在这次设计的过程中,我发现团队精神的重要性,很多时候一个人的力量是有限的,一个人不可能什么都会,什么都能自己解决,还是有需要他人帮助的时候,我觉得人与人之间的相互帮助很有必要,这样不仅能帮助大家很快的解决问题,不仅能提高我们每个人的实际水平,还能培养我们的团队合作精神,这些能力对于我们今后的学习和工作都很有帮助由于时间关系,本次设计中还有不尽完善之处希望在以后的学习生涯中不断的完善和改进参考文献
[1]李念强主编.单片机原理及应用[M].北京机械工业出版社2007
[2]孙育才主编.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.东南大学出版社1997
[3]张涛王金岗主编.单片机原理与接口技术[M].冶金工业出版社2007
[4]阎石主编.数字电子技术基础[M].高等教育出版社.1997
[5]王长胤,文军主编.单片单板机原理及应用[M].武汉大学出版社1993
[6]王俊杰主编.基于89C51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2005
(8):67-68
[7]胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.2010
[8]杨丽君单片机控制的多路温度检测系统.自动化与仪表.2002
[9]刘福才.朴春俊.刘丰.基于DS12887的太阳能热水器智能能控制的设计.自动化与仪表.
2000.
[10]王延才、电子线路CADProtel99SE、机械工业出版社、2007
[11]王彤.太阳能热水器自动温度控制器设.仪器仪表用户,
2004.
[12]李全利.单片机原理及接口技术.北京:高等教育出版社.
2007.
[13]王俊杰.基于AT89CS51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计.郑州轻工业学院学报自然科学版2003
[14]马义德、张在峰、徐光柱、杜桂芳.微型计算机原理及应用.高等教育出版社,2004-7
[15]李刚、林凌、姜苇.51系列单片机系统设计与应用技巧「M].北京航天航空大学出版社,2004年[16]刘杰英.水位监测系统设计[J].信息技术2008年第5期.2008141-142. [17]张景文,王震宏.基于单片机的太阳能热水器智能控制系统[J]. 西华大学学报 自然科学版 第27卷第5期.
2008.25-28. [18]殷为民.太阳能水温水位仪[J] .家用电子. 1999 : 372-381. [19]徐龙坤. 辅助加热式太阳能热水器[J] .家用电器. 1997: 9-10. [20]邹灿红李斌. 太阳能热水器智能控制系统[J].电子科学.42-43. [21]齐剑玲曾玉红. 智能水位控制系统[J]. 海淀走读大学学报2003年第一期. 2003:87-91. [22]张学峰.基于单片机控制的太阳能热水器全自动电路[J]. 现代电子技术2005年第4期总第195 期.20055-7.原件清单
1.8086处理器ADC0809模数转换8255A并口通信AD590温度传感器74LS57374LS37355648K8bitROM61648K8bitRAM7段数码管发光二极管开关,导线,电阻若干。