太阳能热水器水位监测报警系统设计
摘要
本论文主要采用单片机AT89C52芯片设计一个相对简单灵敏的太阳能热水器水位监测报警系统，通过单片机接收到来自水位检测传感器的一个信号，然后经过单片机分析，在单片机的输出端口输出相应的信号，运用水位检测传感器检测高、中、低三个水位。本设计采用单片机技术，具有电路简易、操作简单、耗能低、准确性高等特点。
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关键字:单片机；检测报警；传感器
一、引 言 4
二、系统设计方案 4
（一）设计的目的与内容 4
（二）设计要求 4
（三）设计方案 4
1．PLC应用特点 4
2．单片机应用特点 5
3．确定方案 6
（四）设计思路 6
三、 硬件设计与实现 7
（一）AT89C52单片机介绍 7
1．主要功能特性 7
2．引脚介绍 7
3. 单片机最小系统设计 8
（二）各模块电路的设计 8
1. 稳压电路 8
2. 光报警电路 9
3. 声报警电路 9
4. 继电器控制水泵加水电路 10
5. 电源电路 11
6. 水位检测传感器 11
四、 软件设计与实现 12
（一）软件设计思路 12
（二）主程序流程图 12
（三）程序设计 13
（四）程序代码 13
（五）仿真及分析 13
总结 15
致 谢 16
参考文献 17
一、引 言
随着太阳能热水器的迅速推广，广大消费者对太阳能热水器特别是太阳能热水器控制器的要求越来越高，太阳能热水器商家为使自己的产品能在市场上生存和发展，在不断提高太阳能热水器热水性能的同时，也不断加大力度满足消费者对于太阳能使用方便的要求，于是太阳能热水器的智能化程度越来越高。如何使用水泵自动启停抽水并保证连续供水是一个现实的问题。由于太阳能热水器的注水箱大多安装在房顶上，是否缺水不易观察，如果使用自动水位控制装置来控制水泵的工作，就能够很好的解决这个问题，给广大的用户带来方便。
要实现水位的自动检测和报警功能，其实有许多方法可以实现。但是本人认为最好的方法就是运用单片机，单片机技术是用于精密测量的一种新技术，只要能把正确的信号送达到单片机，单片机就不会出现错误的判断，并且可以很好、很方便的对水位进行显示。坚信通过本次设计可以给更多的老百姓带来便利，会有很好的发展前景，而且可以使我所学的理论和实践相结合起来。
二、系统设计方案
（一）设计的目的与内容
1．采用单片机AT89C52的设计一个太阳能热水器的水位报警器。
2．当水位处在低等水位时，红灯亮，发出报警声，并加水。
3．当水位低于中等水位时，电源导通，绿灯亮，不报警。
4．当水位高于高等水位时，黄灯亮，发出报警声，停止加水。
（二）设计要求
本论文要求设计一个太阳热水器水位监测报警系统，需采用AT89C52单片机作为控制系统，以达到水位报警的功能。
（三）设计方案
1．PLC应用特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强
这往往是用户选择控制装置的首要条件。可编程控制器生产厂家在硬件方面和软件方面上采取了一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。目前各生产厂家生产的可编程控制器，其平均无故障时间都大大地超过了IEC规定的10万小时。而且为了适应特殊场合的需要，有的可编程控制器生产商还采用了冗余设计和差异设计(如德国Pilz公司的可编程控制器)，进一步提高了其可靠性。
（2）适应性强，应用灵活
由于可编程控制器产品均成系列化生产，品种齐全,可以更好的满足不同用户的需求以及使用。
（3）编程方便，易于使用
可编程控制器的编程可采用的是梯形图语言，这个和继电器电路是很相似的，直观易懂。最近一些年来又发展了面向对象的顺控流程图语言也称之为功能图，这样使得编程更简单方便。
（4）控制系统的设计、安装、调试方便
可编程控制器中含有大量的的“软元件”。又用程序代替硬接线，安装接线工作量少。如果设计人员有可编程控制器就可以进行控制系统设计，并可在实验室进行模拟调试。
（5）维修方便，维修工作量小
可编程控制器有完善的自诊断，履历情报存储及监视功能。可编程控制器对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。
利用PLC实现需深刻了解其梯形图及指令，目前市场较常用。PLC是计算机技术于继电接触器控制技术相结合的产物。它是满足生产机械和工艺的要求和电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。但所设计的东西较为烦琐，有一点的失误检查起来很难。所以此方法对于本课题不适合。
2．单片机应用特点
单片机是把微型计算机主要部件都集成在一块芯片上，即一块芯片就是一个微型计算机。因此，单片机具有如下特点。
(1) 单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
(2) 采用面向控制的指令系统。 (3) 单片机的I/O引脚通常是多功能的。 (4) 单片机的外部扩展能力强。
3．确定方案
PLC是一种可编程的控制器，相当于一种控制设备，主要用于工业自动化等领域，大都采用梯形图编程，也可以用组态软件。其特点是非常可靠。所以此方法对于本课题不适合。
单片机体积小，成本低，运用灵活，易形成产品化，它能方便地形成各种的智能化的控制设备与仪器，能做到机电的一体化形成。面向控制，能针对性地解决各类控制任务，这些任务是从简单到复杂的，因而能性能价格比获得最佳。这种抗干扰的能力很强，温度范围适应的宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其它类型的计算机是无法相比的。
应该说这两者有很大的区别，由于目前它们的应用需求都不少，前景都是不错的。这是因为单片机的外围电路非常的简单,系统紧凑,对于小规模应用系统,单片机又具备了最佳的价格和最简单的电路.而且更容易让更多的人控制使用. 本设计系统结构简单，价格低廉，用单片机完全能够实现。所以选择单片机来完成本次设计内容。
（四）设计思路
太阳能热水器水位检测报警系统硬件框图如图10所示，该框图包括单片机，电源电路，稳压电路，水位检测传感器，显示报警，声音报警及水泵自动控制系统。
采用单片机AT89C52的P1.0, P1.1, P1.2的灵活的I/O作用作为高，中，低水位三个水位的信号输入口，单片机通过软件的控制不断的检测P1端口的输入电平，如果发现就执行相应程序，从P2.0, P2.1, P2.2, P2.3, P2.4输出不同的信号来告知水位情况，是低水位时，就驱动红色发光二极管发光；如果为中等水位时，就驱动绿色发光二极管发光；如果是高水位时候，就驱动黄色发光二极管发光。并根据不同的水位决定是否通过P2.0口驱动水泵工作，决定是否通过P2.4口驱动蜂鸣器报警。
图1水位报警电路硬件框图
三、硬件设计与实现
（一）AT89C52单片机介绍
AT89C52单片机是一个低电压的，而且是高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，，AT89C52单片机在从而得到广泛的应用在电子行业中。
原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/zdh/5344.html
