基于单片机的太阳能热水器控制新版专业系统设计.doc

学号

毕 业 设 计（论 文）

基于单片机太阳能热水器控制系统设计

教 学 系： 信息工程系
指引教师：
专业班级： 自动化
学生姓名：

二零一四年六月

毕业设计(论文)任务书
学生姓名

专业班级
自动化
指引教师

工作单位
华夏学院信息工程系
设计(论文)题目
基于单片机太阳能热水器控制系统设计
设计（论文）重要内容：
太阳能热水器是太阳能运用中最常用一种装置，经济效益明显。太阳能热水器控制系统能测量并显示水温，同步还能对水位进行设立，可以依照天气状况运用辅助加热装置使蓄水箱内水温达到预先设定温度，从而达到24小时供应热水目。以单片机为核心器件按照太阳能热水器不同功能对电路模块进行设计，再进行软件设计，其重要功能涉及：
1. 系统具备水温显示功能，显示范畴0—99℃；
2. 系统具备水位显示功能；
3. 系统具备加水功能；
4. 系统具备报警功能。

规定完毕重要任务：
1. 查阅资料,写出不低于10篇参照文献（其中至少有2篇外文文献）参照文献摘要；
2. 进行方案论证，写出开题报告；
3. 进行总体设计和详细设计，完毕软、硬件设计；
4. 完毕系统调试，按系统设计规定，能独立运营演示程序；
5. 撰写论文并准备答辩，规定论文语言通顺，整篇论文不少于10000字。

时间安排：
第1—3周：收集资料，完毕开题报告。
第4—6周：查阅文献，进行系统总体设计，做出布局。
第7—11周：做出硬件和软件上整体设计，撰写毕业论文草稿，，并定期交指引教师审查。
第12—14周：完毕有关调试，在软件上进行仿真，同步对论文进行修改。
第15—16周：准备论文答辩。

必读参照资料:
[1] 何立民.单片机应用系统设计系统配备与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,.
[2] 王幸之.单片机应用系统抗干扰技术.北京:北京航空航天大学出版社,.
[3] 张毅刚.MCS—51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.
[4] 窦振中.PIC系列单片机应用设计与实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.
[5] 王化祥.传感器原理及应用[M].天津:天津大学出版社,1998.

指引教师签名： 教研室主任签名：

毕业设计(论文)开题报告
题目
基于单片机太阳能热水器控制系统设计
1． 目及意义（含国内外研究现状分析）：
国外对太阳能热水器研究始于20世纪50年代初，美国、瑞典、澳大利亚、日本等发达国家纷纷投入了大量人力、物力对太阳能热泵进行进一步研究与开发，在各地实行了多项太阳能热泵示范工程，如宾馆、住宅、学校、医院、图书馆以及游泳馆等，获得了一定经济效益和良好社会效益。
当前，太阳能热水器应用已比较普遍，在国外，许多国家通过政府补贴式勉励居民应用太阳能热水器，欧洲还采用了“工程项目法”等办法来加强太阳能热水器推广。国内在没有政府补贴状况下，太阳能热水器销售和普及速度也十分迅速，据记录，1999年国内销售太阳能热水器面积近300万平方米,其数量居世界首位,并且销售产品都是国产产品，销售区域重要在经济比较发达地区，而这些区域诸多并非是太阳能资源丰富地区。若能在全国范畴内推广使用太阳能热水器,其节能潜力和环保效益将是十分巨大。
近年，国内某些地区严重能源短缺推动了太阳能热水器广泛使用，这项环保而节能新型产品在市场上迅速得到发展，究竟，国内太阳能热水器总产量已达到1000万平方米总产值110多亿元，总保有量高达4000万平方米。关于专家预测，在将来中，太阳能热水器将以15%每年速度增长，到将达到1亿平方米。
总体来看，国内太阳能热泵热水技术还处在发展阶段，太阳能热水器装置在国内尚难实现商品化，仍有许多问题需要解决。随着技术不断更新，将会有越来越多、越来越完善太阳能热水器产品浮现，太阳能热水供应系统也会越来越完善。太阳能技术推广使用，节约了能源改进了环境、提高了人们生活质量，为人类文明和进步作出了巨大贡献。
能源问题与安全问题是当代社会各界普遍关注焦点之一。当前市场上存在三种样式热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。近年来，在一氧化碳中毒事故中，由燃气热水器导致约占1/3；电热水器大规模用电，并不能给人们正常生活带来便利，作为日后者太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等长处，近几年呈现出爆发式发展趋势。
选取太阳能热水器这个课题，可以让我更好认知可持续发展问题，看清当前能源现状，以及各国在节约能源上办法，在太阳能革新上运用新技术。此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能核心,可以尽量做到节能环保,作这样一种设计,不但可以考察自己大学四年专业课理论与动手实践能力，产品也具备一定市场前景。
本文设计太阳能热水器是以89C52单片机为检测控制核心，不但实现了温度、水位两种参数实时显示功能，并且具备温度设定与控制功能。控制器可以依照天气状况运用辅助加热装置使蓄水箱内水温达到预先设定温度，从而达到24小时供应热水目。实际应用成果表白，该控制器和以往显示仪相比具备性价比高、温度控制与显示精度高、使用以便和性能稳定等长处，提高了国内太阳能应用领域控制水平，具备可观经济效益和社会效益。
太阳能热水器因运用太阳能、无污染、使用以便、长期使用投入费用低等特点而备受人们青睐。本设计简介了一种以89C52单片机为核心构成太阳能热水器智能控制器设计办法,给出了系统硬件设计及软件实现办法。本设计以单片机89C52为核心，将来自温度和水位信号直接送入单片机，一方面通过LCD显示当前温度和水位值，此外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，依照成果发出相应上水、加热指令，对热水器温度和水位进行控制。
2． 基本内容和技术方案：
太阳能热水器是太阳能运用中最常用一种装置，经济效益明显。太阳能热水器控制系统能测量并显示水温，同步还能对水位进行设立，可以依照天气状况运用辅助加热装置使蓄水箱内水温达到预先设定温度，从而达到24小时供应热水目。以单片机为核心器件按照太阳能热水器不同功能对电路模块进行设计，再进行软件设计，其重要功能涉及：
1. 系统具备水温显示功能，显示范畴0—99℃；
2. 系统具备水位显示功能；
3. 系统具备加水及加热功能(通过调节滑动电阻器变化电阻大小来模仿加水功能和加热功能)；
4. 系统具备报警功能。

设计重要内容涉及：
1. 总体设计：重要由温度水位数据采集模块、单片机控系统及LCD显示模块构成。
2. 温度、水位检测电路设计：该某些是实现温度及水位控制重要环节,只有精确检测出温度和水位,才干通过软件实现辅助加热。
3. 单片机控制系统设计：在通过广泛比较之后，拟定采用ATMEL 公司AT89C52 FLASH单片机。它不但具备8031单片机一切功能，尚有许多功能是8031所没有。
4. 模仿/数字转电路设计：设计中应用是A/D转换中断方式，这种方式使A/D转换器与解决器工作时间同步进行，因而节约机时，惯用于实时性规定比较强或多参数数据采集系统。
5. LCD显示电路设计：本设计中采用是LCD1602,1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶模块。
6. 软件某些设计：依照规定，控制器软件设计采用模块化构造，涉及主程序、显示子程序等。

规定完毕重要任务：
1. 查阅资料,写出不低于10篇参照文献（其中至少有2篇外文文献）参照文献摘要；
2. 进行方案论证，写出开题报告；
3. 进行总体设计和详细设计，完毕软、硬件设计；
4. 完毕系统调试，按系统设计规定，能独立运营演示程序；
5. 撰写论文并准备答辩，规定论文语言通顺，整篇论文不少于10000字。

重要构造框图：
控制器
测量元件
执行
元件
控制对象

3．进度安排：
第1—3周：收集资料，完毕开题报告。
第4—6周：查阅文献，进行系统总体设计，做出布局。
第7—11周：做出硬件和软件上整体设计，撰写毕业论文草稿，，并定期交指引教师审查。
第12—14周：完毕有关调试，在软件上进行仿真，同步对论文进行修改。
第15—16周：准备论文答辩。

4．指引教师意见：

指引教师签名： 年 月 日

郑 重 声 明

本人郑重声明：所呈交论文是本人在导师指引下独立进行研究所获得研究成果。除了文中特别加以标注引用内容外，本论文不涉及任何其她个人或集体已经刊登或撰写成果作品。本人完全意识到本声明法律后果由本人承担。

本人签名： 日期：
目 录
摘 要 1
ABSTRACT 2
1 绪论 3
1.1太阳能热水器概述 3
1.2太阳能热水器发展 3
1.3太阳能热水器研究现状 5
2 系统设计 6
2.1重要任务及内容 6
2.2系统重要功能 6
2.3 系统总体构造框图设计 7
2.4 温度检测电路设计 7
2.5 水位控制电路设计 13
2.6 模仿/数字转换电路 13
2.7 单片机控制系统 16
2.8 LCD显示电路设计 23
3 软件某些设计 28
3.1 程序流程图设计 28
3.2 软件程序设计 31
4 分析和总结 34
参 考 文 献 35
附录A 仿真电路图 36
附录B 程序清单 37
致 谢 54

摘 要
本文设计太阳能热水器是以89C52单片机为检测控制核心，不但实现了温度、水位两种参数实时显示功能，并且依照温度和水位高低，设立了报警电路，当温度及水位达到某一设定值时，报警电路发出警报，从而达到保护热水器目地，并防止温度过高对人体导致伤害。
太阳能热水器因运用太阳能、无污染、使用以便、长期使用投入费用低等特点而备受人们青睐。本设计给出了系统硬件设计及软件实现办法。以单片机89C52为核心，将来自温度和水位信号经A/D转换后直接送入单片机，一方面通过LCD显示当前温度和水位值，此外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，依照成果发出相应上水指令，对热水器温度和水位进行控。

核心词:太阳能热水器；单片机AT89C52；LCD

ABSTRACT
Solar water heater is designed in this paper is based on 89C52 microcontroller as the control core，the real-time display function not only of the temperature，the water level of two kinds of parameters，and according to the temperature and water level，set the alarm circuit，when the temperature and the water level reaches a set value，the alarm circuit alarm，to protect the water heater. Thus，high temperature and prevent damage to the human body.
太阳能热水器因运用太阳能、无污染、使用以便、长期使用投入费用低等特点而备受人们青睐。本设计给出了系统硬件设计及软件实现办法。以单片机89C52为核心，将来自温度和水位信号经A/D转换后直接送入单片机，一方面通过LCD显示当前温度和水位值，此外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，依照成果发出相应上水指令，对热水器温度和水位进行控。
The solar water heater due to use of solar energy，no pollution，convenient use，long-term use of inputs and low cost highly favored by people. This design gives the realization method of the system hardware design and software. 89C52 single-chip microcomputer as the core，signal from the temperature and water level by the A/D converted directly into a single chip，a display of current temperature and water level value through the LCD，on the other hand，with the water level and temperature setting value is compared，computing，sends out the corresponding water order according to the results，the water heater temperature and water level control.
Key words：Solar water heater； single-chip； LCD

1 绪论
随着社会发展,对能源需求在迅速增长，使不可再生能源贮量不断减少，同步燃用不可再生能源而带来全球性污染和生态环境破坏日益严重，开发运用新型清洁能源问题越来越受到世界各国注重。太阳能作为一种取之不尽清洁能源，通过了几起几落开发、研究之后，当前又进入了一种新开发运用阶段，各种太阳能转换设备层出不穷，其中太阳能热水器就是其中一种重要转化设备，其核心某些是集热器，当前，太阳能热水器上使用集热器有平板型、真空集热管和热管真空管三种类型。平板型集热器价格相对较低，普通平板集热器热效率受工质温度和环境温度影响比较大，冬季不能正常使用
1.1太阳能热水器概述
太阳能热水器将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、生产中热水使用。太阳能热水器按构造形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等有关附件构成，把太阳能转换成热能重要依托集热管，集热管运用热水上浮冷水下沉原理，使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能热水器是一种技术成熟、应用广泛可再生能源产品，在全球诸多国家得到了广泛应用，在提供热水供应、提高人民生活水平、减少常规能源消耗等方面发挥了巨大作用。普通，太阳能热水器也称太阳热水装置或太阳热水系统(或工程)，但严格来说是有区别。按国标GB/T187l3和行标NY/T513规定．太阳热水器储热水箱容水量在0．6t如下称为家用太阳能热水器．大丁0．6t则称为太阳热水系统或太阳热水工程。为论述以便，在本文中统称太阳能热水器。
在国内、希腊、以色列等国家，太阳能热水器重要供应生活和沐浴热水；在欧洲、澳大利亚等国家，太阳能热水系统重要是作为辅助热源与常规能源系统联合运营，既能供应生活和洗浴热水，还为建筑供暖；在美国，太阳能热水器重要是用于游泳池加热。国内太阳能热水系统市场已完全商业化运营，而其她国家太阳能热水系统发展仍依托政府补贴和优惠政策，尚未实现商业化运营。
1.2太阳能热水器发展
1.2.1 国外太阳能热水器发展历程
1767年瑞士科学家贺瑞斯创造了第一台太阳能集热器。
1891年，美国马里州肯普创造了世界上第一台闷晒式太阳热水器，被她命名为“顶峰”热水器，它特点是集热器和贮水箱合二为一，水在容器中不能流动，依托容器壁吸取太阳辐射能加热水。闷晒式太阳热水器长处是构造简朴，成本低。缺陷是装置保温性能差，热水必要在当天傍晚及时用完，因而应用范畴受到很大限制。
1936年，美国天体物理学家Charles Greeley Abbott 创造了太阳能开水器。
1941年，在佛罗里达州大概有6万套太阳能热水器被使用。
到20世纪70年代末期，全世界大概装有太阳热水器300多万台。太阳热水器开发运用在美国、澳大利亚、日本、德国、以色列等国均有很大发展。
日本在1980—1985年间，政府对1000万套家庭住宅配上太阳热水器，为居民提供生活用热水。 1990年，日本东京大概有150万栋建筑使用了太阳能热水器，以色列大概30%房屋安装了太阳能热水器系统，所有新居子都规定安装太阳能热水系统。法国在1990年安装太阳热水器住宅达200万座，相称于70万吨石油提供热能。美国有500万幢以上住宅安装有太阳热水器。
在欧洲，过去来太阳能热水器增长率始终保持在18%左右，预测将来十年增长率会达到23%。欧盟提出到安装1亿平方米太阳能热水器规划，欧洲太阳能学会预算欧洲太阳能热水器运用高达14亿平方米。
1.2.2 中华人民共和国太阳能热水器发展历程
太阳能热水器发展历史在国内可以追溯历史在1958年，天津大学有12.6平米太阳能浴室。
70年代兴起开发运用太阳能热潮，开始以平板式和闷晒式为主，生产规模较小，技术水平较低。1979年国内有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器，但是太阳热水器产量仅十万。
1987年，国内从加拿大引进铜铝复合（SUNSTRIP）生产线，制造了第一支全玻璃真空集热管，使国内平板集热器产品质量跨上一种新台阶，国内太阳能热水器产业开始进入以当代化生产手段制造国产优质平板集热器历史新阶段。
90年代，国内建立了全玻璃真空集热管和热管真空管集热器工业，使国内太阳能热水器推广应用上了一种新台阶。
进入90年代，随着技术进步和公司规模扩大，技术和公司都逐渐成熟，太阳能热水器逐渐形成了真空管、平板和闷晒三种技术系列，实现了产品系列化和规模化生产。90年代后期，住宅商品化发展以及家庭对热水需求大幅度增长，为太阳能热水器发展提供了巨大市场空间。
自上世纪90年代以来，国内太阳能热水器行业保持了10近年迅速增长。据权威资料显示1992年，国内太阳能热水器产业年生产量只有50万平方米，而到，国内太阳能热水器年产量已突破1500万平方米，是640万平方米2倍多。行业总产值已逾150亿元。
国家记录局资料表白中华人民共和国太阳能热水器年产量已突破1800万平方米，行业总产值已逾200亿元。
国内太阳能热水器产量已突破2300万平方米，整个太阳热水器行业市场销售额达到320亿元。 关于权威专家记录产量达到2800万平方米，产值达到400多亿元，与同期相比增长超过20%其中出口约为1000万美元。出口欧洲、美洲、非洲、南非、韩国、东南亚等100各种国家。 当前国内太阳能热水器年生产量是欧洲2倍，北美4倍，已成为世界上最大太阳能热水器生产国和最大太阳能热水器市场，该产业也成为国内惟一在生产能力和运用规模上处在世界领先水平可再生能源产业。
1.2.3 太阳能热水器总体发展
近年来，随着全玻璃真空管及其太阳能热水器生产技术不断完善以及生产装备逐渐实现专业化，越来越多小公司进入太阳能热水器产业，再加上产业管理滞后，市场不够规范，使规范经营大中型太阳能热水器公司面临小型公司不公平竞争。
国际太阳能市场始终以平板型太阳能热水器为主，而中华人民共和国平板型太阳能热水器产量和市场份额近年来却逐年减少，这就使得中华人民共和国太阳能市场与当前世界太阳能市场主流形成了较大反差。 太阳能热水器产品质量监督和管理力度不够，国家级太阳能热水器产品质量检测中心至今尚未建成，太阳能热水器产品质量认证工作也尚未开展，一某些公司产品以次充好，在一定限度上影响了太阳能热水器在消费者中名誉。 太阳能与建筑一体化工作尚处在起步阶段，当前还没有太阳能热水器与建筑一体化成功可供学习样板，更缺少这方面设计安装规范，因而不少房地产开发商和建筑设计单位对此不敢容易投资，也不敢贸然采用。然而，尽管太阳能热水器产业面临上述种种挑战，在各方面存在诸多障碍，但太阳能热水器产业同步又面临诸多机遇。
1.3太阳能热水器研究现状
近年，国内某些地区严重能源短缺推动了太阳能热水器广泛使用，这项环保而节能新型产品在市场上迅速得到发展，究竟，国内太阳能热水器总产量已达到1000万平方米总产值110多亿元，总保有量高达4000万平方米。关于专家预测，在将来中，太阳能热水器将以15%每年速度增长，到将达到1亿平方米。
当前中华人民共和国太阳能热水器品牌基本上分为三类：一是拥有全国销售网络公司，如皇明等一两家；二是正处在由地方网络向全国过渡公司，有华阳与清华阳光等几家；第三类是数量庞大地方小太阳能热水器公司。有数字显示，这样小太阳能热水器生产公司全国有3000多家。基本上每个省份均有近百家这样小公司。这些间接导致了国内太阳能热水器行业整体技术水平落后，在国际市场上缺少竞争力。据权威部门记录，100亿产业规模，年出口量仅1000万美元左右，不及总量1%。
总体来看，国内太阳能热泵热水技术还处在发展阶段，太阳能热水器装置在国内尚难实现商品化，仍有许多问题需要解决。

2 系统设计
2.1重要任务及内容
太阳能热水器因运用太阳能、无污染、使用以便、长期使用投入费用低等特点而备受人们青睐。本设计以单片机AT89C52为核心，将来自温度和水位检测信号通过调理、A/D转化后送入单片机，一方面通过LCD显示当前温度和水位值，此外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，依照成果发出相应上水、加热指令，对热水器温度和水位进行控制。
本次设计重要内容：
（a） 温度、水位检测电路设计
（b） A/D转换器及AT89C52接口设计
（c） 软件设计
（d） 总体设计
2.2系统重要功能
太阳能热水器自动控制系统具备如下功能：
(1)、水温显示：水温用LCD显示,测温范畴0—99℃；精度±2℃。
(2)、水位显示：本系统运用水位检测电路可以检测5个水位,涉及4个正常水位20％、50％ 、80％、100％,和一种底水位。
2.3 系统总体构造框图设计
太阳能热水器控制器重要由温度水位数据采集模块、单片机控系统和键盘显示电路及电机控制某些构成。本次设计选用是AT89C52单片机作为核心控制器，构成热水器微控制系统。传感器采用是ADC0803和ADC0831传感器，并负责将检测到水压转换成0～5V模仿信号，然后通过ADC0803及ADC0831模数转换器把检测到温度电压信号转换成数字信号，一方面由单片机AT89C52完毕最后完毕太阳能热水器控制器控制功能，另一方面通过LCD显示当前温度和水位值，此外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，依照成果发出相应上水、加热指令，对热水器温度和水位进行控。系统框图如图2-1所示：

AT89C52
温度检测
A/D转换
水位控制
A/D转换
水量设立
温度设立
显示电路
LCD
1602显示
报警电路

图2-1 太阳能热水器控制器系统框图
2.4 温度检测电路设计
温度检测某些是实现温度智能控制重要环节,只有精确地检测出温度,才干通过软件实现辅助加热。其性能好坏直接影响系统性能，对于温度检测，采用是温度传感器DS18B20，DS18B20是惯用温度传感器，具备体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高特点。DS18B20管脚排列如图2-2所示。

图2-2 DS18B20引脚图
引脚定义：DQ：数字信号输入/输出端；
GND：电源接地；
VDD：外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
2.4.1 DS18B20技术性能描述
1、独特单线接口方式，DS18B20在与微解决器连接时仅需要一条口线即可实现微解决器与DS18B20双向通讯。
2、测温范畴 －55℃～＋125℃，固有测温辨别率0.5℃。
3、支持多点组网功能，各种DS18B20可以并联在唯一三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而导致信号传播不稳定，实现多点测温
4、工作电源：3~5V/DC
5、在使用中不需要任何外围元件
6、测量成果以9~12位数字量方式串行传送
2.4.2 DS18B20初始化
1、先将数据线置高电平“1”。
2、延时（该时间规定不是很严格，但是尽量短一点）
3、数据线拉到低电平“0”。
4、延时750微秒（该时间时间范畴可以从480到960微秒）。
5、数据线拉到高电平“1”。
6、延时等待（如果初始化成功则在15到60微妙时间之内产生一种由DS18B20所返回低电平“0”。据该状态可以来拟定它存在，但是应注意不能无限进行等待，否则会使程序进入死循环，因此要进行超时控制）。
7、若CPU读到了数据线上低电平“0”后，还要做延时，其延时时间从发出高电平算起（第（5）步时间算起）至少要480微秒。
8、将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。
DS18B20时序图如图2-3所示，其内部构造图如图2-4所示。

图2-3 DS18B20时序图
64位
ROM
和
单线
接口
存储器控制逻辑

存储器
温度传感器
高温度触发
低温度触发
8位CRC触发器
电源检测

图2-4 DS18B20内部构造图
2.4.3 DS18B20工作原理
DS18B20读写时序和测温原理与DS1820相似，只是得到温度值位数因辨别率不同而不同，且温度转换时延时时间由2s 减为750ms。DS18B20测温原理如图2-5所示。图中低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显变化，所产生信号作为计数器2脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所相应一种基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当计数器1预置值减到0时，温度寄存器值将加1，计数器1预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值累加，此时温度寄存器中数值即 为所测温度。DS18B20温度数据如表2-1所示。

图2-5 DS18B20测温原理框图
表2-1 DS18B20温度数据表
温度
输入
输出
+125℃
0000 0111 1101 0000
07D0h
+85℃
0000 0101 0101 0000
0550h
+25.0625℃
0000 0001 1001 0001
0191h
+10.125℃
0000 0000 1010 0010
00A2h
+0.5℃
0000 0000 0000 1000
0008h
0℃
0000 0000 0000 0000
0000h
-0.5℃
1111 1111 1111 1000
FFF8h
-10.125℃
1111 1111 0101 1119
FF5Eh
-25.0625℃
1111 1110 0110 1111
FE6Fh
-55℃
1111 1100 1001 0000
FC90h
温度检测硬件电路如图2-6所示。

图2-6 温度检测电路图
2.4.4 温度控制电路设计
通过温度检测电路对温度进行检测后，可以进一步对温度进行控制，运用电阻大小来模仿相应温度，通过调节电阻大小来模仿温度高低，运用ADC0831对电阻值大小进行转换，转换后降数据传递至单片机，ADC0831规格如下：
1、 转换器数量1
2、 ADC 输入端数量1
3、 输入类型Voltage（电压）
4、 接口类型Serial（串行输出）
5、 电压参照5 V
6、 电源电压（最大值）6.3 V
7、 电源电压（最小值）4.5 V
8、 最大功率耗散0.8 W
10、最大工作温度+ 70℃
11、输入电压5 V
ADC0831管脚图及元件符号如2-7所示：

图2-7 ADC0831管脚图
引脚阐明：
1、CS:片选 2、正输入端 3、Vref:负输入端 4、GND:地 5、参照电压输入端 6、DO:串行数据输出端 7、CLK：时钟输入脚 8、VCC:电源
ADC0831时序图如2-8所示：

图2-8 ADC0831时序图
调节滑动电阻器变化电阻大小，运用电阻大小来模仿温度高低，详细硬件连接图图2-9所示。

图2-9 温度控制电路图
2.5 水位控制电路设计
在水位控制电路中，运用电阻大小来模仿水位高低，对于电阻值A/D转换，选用是ADC0803，和温度控制电路同样，也是通过调节滑动电阻器来变化电阻大小，运用电阻值大小来模仿水位高低，详细硬件连接图图2-10所示。

图2-10 水位检测电路图
2.6 模仿/数字转换电路
A/D转换是将传感器输入模仿量转换成数字量送入单片机内。设计中应用是A/D转换中断方式，将转换结束标志信号接到单片机中断引脚或容许中断I/O接口相应引脚上，当转换结束时，即提出中断申请，单片机响应后，在中断服务程序中读取数据，这种方式使A/D转换器与解决器工作时间同步进行，因而节约机时，惯用于实时性规定比较强或多参数数据采集系统。
模仿/数字转换电路应用重要芯片是ADC0803。ADC0803简介[7]：8路模仿信号分时采集，片内有8路模仿选通开关，以及相应通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

图2-11 ADC0803引脚图
2.6.1 ADC0803内部构造
ADC0803内部逻辑构造图如2-12图所示。

图2-12 ADC0803内部逻辑构造图
2.6.2 信号引脚
ADC0803芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图2-13。
对ADC0803重要信号引脚功能阐明如下：
IN7～IN0：模仿量输入通道。
ALE：地址锁存容许信号。相应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。
START：转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0803；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。本信号有时简写为ST。
A、B、C：地址线。通道端口选取线，A、B、C为低地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。
CLK：时钟信号。ADC0803内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因而有时钟信号引脚。普通使用频率为500KHz时钟信号。
EOC：转换结束信号。EOC=0，正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询状态标志，又可作为中断祈求信号使用。
D7～D0：数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。
OE：输出容许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到数据。
Vcc+：5V电源。
Vref：参照电源参照电压用来与输入模仿信号进行比较，作为逐次逼近基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V，Vref(-)=-5V）。
2.6.3 ADC0803与单片机接口设计
AT89C52

图2-13 ADC0803与单片机硬件连接
2.7 单片机控制系统
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。 第一阶段：SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，重要是谋求最佳单片形态嵌入式系统最佳体系构造。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同发展道路。第二阶段：MCU即微型控制器（Micro Controller Unit）阶段，不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统规定各种外围电路与接口电路，突显其对象智能化控制能力。Intel逐渐变弱，Philips公司以其在嵌入式应用方面巨大优势成为最知名厂家。将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。第三阶段：单片机是嵌入式系统独立发展之路，谋求应用系统在芯片上最大化是MCU阶段发展重要因素。因而，专用单片机发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具发展，基于SOC单片机应用系统设计会有较大发展。因而，对单片机理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 单片机发展 单片机作为微型计算机一种重要分支，应用面很广，发展不久。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列近千个机种。
咱们将8位单片机推出作为起点，那单片机发展历史大体可分为如下几种阶段：第一阶段（1976-1978）：单片机摸索阶段。以Intel公司MCS-48为代表。开始摸索工控领域，Motorola 、Zilog等公司也参加了摸索，都获得了满意效果。第二阶段（1978-1982）单片机完善阶段。Intel公司在MCS-48 基本上推出了完善、典型单片机系列MCS-51。它有完善外部总线、CPU外围功能单元集中管理模式、具备工控特性位地址空间及位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增长了许多突出控制功能指令，这些都奠定了典型通用总线型单片机体系构造。第三阶段（1982-1990）：8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段，也是单片机向微控制器发展阶段。Intel公司推出MCS-96系列单片机，将某些用于测控系统模数转换器、程序运营监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机微控制器特性。随着MCS-51系列广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制特性。第四阶段（1990-至今）：微控制器全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面进一步地发展和应用，浮现了高速、大寻址范畴、强运算能力8位/16位/32位通用型单片机，以及小型便宜专用型单片机。
在选取单片机时也应充分考虑其便利和实用，8031单片机最大缺陷是需要外接EPROM，电路复杂，并且EPROM还是用紫外线进行擦除，使用起来很不以便。在通过广泛比较之后，拟定采用ATMEL 公司AT89C52 FLASH单片机。它不但具备8031单片机一切功能，尚有许多功能是8031所没有。其内部带有8KB可多次擦写FLASH内部程序存储器，可用电擦除，十分以便。
2.7.1 AT89C52重要特性　　
AT89C52单片机重要有如下某些特点： 　
1、与MCS-51产品兼容；
2、具备8KB可改写FLASH内部程序存储器，可进行1000次擦/写操作；
3、全静态操作：0Hz到24MHz；
4、三级程序存储器加密；
5、256字节内部RAM；
6、32条可编程I/O线；
7、3个16位定期/计数器；
8、8个