太阳能热水器自动控制系统(硬件).doc

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1、摘 要随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及.与之相配套的控制仪也相继问世。然而,目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。消费者需要真正的“自动”控制，以实现使用的最简单化。就像家用电视机、电冰箱一样，接通电源、设定完毕就不用再操心了。本次毕业设计运用AT89C51单片机设计了一种自动控制电路,该电路用于太阳热水器，能实现在用水时，若日晒水温达不到设定值，则电加热自动补温.从而实现了热水器的自动及节能.本文详细介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计.实现了温度和水位参数的实时显示，而且具有温度设定、水位设定与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定，具有

2、故障报警和故障自处理功能，良好的稳定性和抗干扰性能。本文详细介绍了该控制系统的硬件设计过程。关键词：单片机;自动控制；太阳能热水器AbstractAlong with the people living standard enhancement, each kind of water heater use quite popularized。One after another is also published with it necessary control meter.However， in the market each kind of water heater control cir

3、cuit also with ideally requests to be far from at present。The consumer needs truely 8220；automatic8221; the control, realizes the use to simplify.On the home use television， the electric refrigerator were likely same, put through the power source, the hypothesis finished do not need to worry again.T

4、his graduation project has designed one kind of automatic circuit using at89C51 monolithic integrated circuit， this electric circuit used in the solar water heater， could realize when the water used, if the date exposed to the sun the water temperature not to be able to achieve the setting value， th

5、en the electric heating made up automatically heats。Thus has realized the water heater automatic and the energy conservation。This article introduced in detail based on the monolithic integrated circuit solarpowered water heater automatic control system composition, the hardware design。Has realized t

6、he temperature and the water level parameter real time display, when has the temperature hypothesis， the water level hypothesis and the control function， after the power cut comes the electricity again does not need to establish， has the breakdown to report to the police with the breakdown from the

7、processing function， good stability and resistance to interference.This article in detail introduced this control system hardware design process。Key words: Monolithic integrated circuit； Automatic control; Solarpowered water heater目 录引言5控制系统原理52.2主要功能 52.2系统原理图62。3操作面板7控制器硬件设计73。1芯片的选择与简介73。1。1MSC51

8、芯片简介73。1。274LS164芯片简介113。1.3X5045芯片简介113.1.4DS18B20芯片简介133。1。5ULN2003芯片简介133。1。6其他器件133。2温度检测电路设计13水位检测电路设计16输出控制电路设计17显示电路设计18按键电路设计18报警电路设计19看门狗电路设计193。8。1看门狗电路工作原理193.8。2X5045的EEPROM地址分配22电路制作224.1电路实现的基本步骤224.2原理图的设计234。3板图的生成244.4元件清单24总结26致谢26参考文献26附录1原理图附录2PCB图引 言随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及。与之相

9、配套的控制仪也相继问世。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,很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能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。随着计算机在各种智能控制系统应用中的不断深入与蓬勃发展，单片机更以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控制方式广泛地应用在这一领域。鉴于此，以89C51单片机为检测控制核心，设计了一种太阳能热水器微控制器，不仅实现了温度和水位参数的实时显示，而且具有温度设定、水位设定与控制功能，停电后再来电时也不用重新设定。本文运用AT89C51单片机设计了一种自动控制电路，该电

10、路用于太阳热水器，能实现在用水时，若日晒水温达不到设定值，则电加热补温.从而实现了热水器的自动及节能。本文详细介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计.2控制系统原理2。1系统主要功能本太阳能热水器自动控制系统具有以下功能:(1) 使用电源为220VAC，功耗小于5W。(2) 水温显示：水温用数码管显示，测温范围099；精度2(3) 水位显示：本系统利用水位检测电路可以检测5个水位，包括4个正常水位水位20 、50 、80 、100，和一个底水位；用5个发光二极管来显示当前水位,当水位超过该水位点，相应发光二极管发亮。(4) 水位设置：可设置加水水位20 、50 、80 、10

11、0（本仪预置水位50）。按“水位”键,数码观显示当前水位，如显示50,表示50，这时“水位”键旁的发光二极管亮,通过按“”或“”键可以调整水位设置。(5) 缺水上水报警。当水位从高到低，出现缺水状态时,蜂鸣报警，缺水指示灯闪亮，延时15分钟自动上水至预置水位.(6) 手动上水：在手动控制状态，可以通过设在面板上的按“上水键随时进行手动加水，若水位低于预置水位,可上水至预置水位；若水位已达到预置水位，则在原水位基础上再加一档;若水位已加满，则停止手动加水。在上水过程中，按“上水”键，可停止上水。(7) 自动上水,在自动状态,当检测到水位没到达设置水位时，自动上水；若水位已达到预置水位,且水温超过

12、设置水温3以上，自动加水直到水温等于设定水温；若水位已加满，则停止加水。此功能使太阳能热水器产出最多热水。(8) 手动加热：若日晒水温达不到设定值，则电加热自动补温,加热到预置温度后自动停止加热。在加热状态,为保证使用安全,此时应禁止用水，加热状态时红色发光二级管显示加热正在进行，待加热停止后方可用水.(9) 报警控制功能：高、低温及低水位报警控制。2。2系统原理图根据上述功能描述,我们可以给出系统结构图，如图2.1所示。图 2。1 系统结构图由此我们可以设计出系统原理图，见附录1。该系统包括以下部分：电源转换电路、温度水位检测电路、水位只是电路、继电器输出控制电路、看门狗电路、显示电路、按键

13、电路、报警电路、工作状态指示电路和单片机控制电路.在第3节将对这些电路的硬件设计做详细分析。2.3 操作面板根据系统功能和PCB板图，下面给出操作面板式样图,如图2.2所示.图 2。3 操作面板3 控制器硬件设计经过前面对系统功能和原理的分析,我们可以设计出系统原理图（附件1），下面将对所用到的元件和主要功能电路作详细说明及分析.3。1芯片的选择与简介3.1。1 MSC-51芯片简介8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。8051单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据

14、总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作.数据存储器（RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表.图3.1 8051内部结构程序存储器（ROM）：8051共有4096个8位掩膜R

15、OM,用于存放用户程序,原始数据或表格。定时/计数器（ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出（I/O）口：8051共有4组8位I/O口（P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口:8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。时钟电路:8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片

16、机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结构.INTEL的MCS51系列单片机采用的是哈佛结构的形式,而后续产品16位的MCS96系列单片机则采用普林斯顿结构。下图是MCS51系列单片机的内部结构示意图3。2。MCS51的引脚说明：MCS51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器

17、的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:如图3。3MCS-51的引脚说明：Pin9：RESET/Vpd复位信号复用脚，当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向0000H，P0P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”.RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序.然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7)的状态，8051的初始态。8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图3

18、。4。此外,RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 图 3.2 MCS51结构框图 图 3.3 AT89C51引脚图 图 3.4 复位电路Pin30：ALE/当访问外部程序器时,ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出.更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲.如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29：当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号，P

19、C的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上,由CPU读入并执行。Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时,读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据.如EA为低电平，则不管地址大小,一律读取外部程序存储器指令.显然,对内部无程序存储器的8031，EA端必须接地。在编程时,EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。3。1.274LS164芯片简介在单片机系统中, 如果并行口的IO资源不够,而串行口又没有其他的作用,那么我们可以用74LS164

20、来扩展并行IO口，节约单片机资源.74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器。并带有清除端. 其中； Q0-Q7 并行输出端 。 A，B串行输入端. MR 清除端, 为0时，输出清零。 CP 时钟输入端。图 3.5 74LS164引脚和逻辑图3.1.3X5045芯片简介X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。这种组合设计减少了电路对电路板空间的需求。X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时,电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用.它所具有的电压监控功能还可以保护系

21、统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。X5045的存储器与CPU可通过串行通信方式接口,共有4096个位,可以按512x8个字节来放置数据。图 3。6 X5045的引脚图1引脚介绍X5045的管脚排列如图3.6所示，它共有8个引脚，各引脚的功能如下:CS：电路选择端，低电平有效；SO：串行数据输出端；SI：串行数据输入端；SCK：串行时钟输入端;WP：写保护输入端，低电平有效；RESET:复位输出端；VCC：电源端；VSS:接地端。3。1。4DS18B20芯片简介DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO92

22、小体积封装形式;温度测量范围为55125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0。0625,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路.以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等.3.1。5 ULN2003芯片简介ULN是集

23、成达林顿管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右,耐压BVCEO 约为36V。采用集电极开路输出,输出电流大,。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元,但独每个单元驱动电流最大可达350mA。3。1。6 其他器件数码管：采用0.5寸共阳数码管。继电器：采用12VDC直流电磁式继电器。LM7812：正12V稳压器0.5A.LM7805： 正5V稳压器0.5A。3。2温度检测电路设计于系统需要实时采集水箱的温度变化,以便根据这些数据完成相应控制功能，所以在水箱中装有一路温度传感器。温度传感器是检测温度的器件,其种类最多，应

24、用最广，发展最快。温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD）和IC温度传感器（见下表).IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型.热电偶应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型，它们覆盖非常宽的温度范围，从-200到2000.它们的特点是:低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。 RTD精度极高且具有中等线性度.它们特别稳定，并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到400左右.它们也有很大的TC，且价格昂贵（是热电偶的410倍），并且需要一个外部参考源. 模拟输出IC温度传感器

25、具有很高的线性度 (如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出)、低成本、高精度（大约1%）、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有限（-55150)，并且需要一个外部参考源。 数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源，它们的响应速度也相当慢（100 ms数量级）.虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低. 与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比，IC温度传感器具有很高的线性，低系统成本,集成复杂的功能，能够提供一个数字输出，并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量。模拟输出IC传感器输出与温度成正比的电

26、压或电流，而数字输出IC传感器通过其内置的ADC将将传感器的模拟输出转换为数字信号。综上所述，我们选择Dallas 半导体公司新一代“一线总线”接口的数字化温度传感器DS18B20。测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C范围内，可以程序设定912位的分辨率，精度为0。5C.可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色!DS18B20内部结构如图3.4所示,主要由4部分组成:64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B

27、20的管脚排列如图3。8所示,DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端。图3。7DS18B20的内部结构图3。8DS18B20的管脚排列DS18B20与微处理器的典型连接如下图3。9所示,采用外接电源方式，其VDD端用3V5。5V电源供电.图 3。9 DS18B20与微处理器的典型连接3.3水位检测电路设计这里采用由ULN2003集成电路和探针电极组成的水位检测显示电路，如图1所示。ULN2003（IC1）集成电路，其内部是由CMOS器件组成的7通道达林顿矩阵电路，单个达林顿电路。在图1的水塔中,装有P1P5的电极，各电极分别通过电阻与IC1的输入端（通道的15)脚

28、相连。此外，水塔中有一公共电极与电源+5V相连。IC1的输出1216脚外接有LED1LED5的发光二极管,作为输出端工作状态显示之用。此外,IC1的脚为供电端(+5V),脚为接地端。电路工作原理 当水塔水位上升,其电极探针P1P5依次与水接触时,则IC1的输入端脚依次变成高电平，接着IC1的输出端1216脚也依次变成低电平，结果LED1LED7相继点亮,并输出0信号给单片机,用来检测当前水位。其中P5表示最低水位，当低于P5，要启动报警装置,并加水。图 3。10 水位检测显示电路3。4输出控制电路设计输出控制电路主要包括三个部分:一是加水控制电路;一是加热控制电路;一是用水开关控制电路。输出电

29、路图见原理图所示,当单片机输出为低电平时，三极管9012导通，发光二极管点亮,继电器吸合，输出端工作。当单片机输出为高电平时，发光二极管熄灭,继电器释放。采用这种控制逻辑可以使继电器在上电复位或单片机受控复位时不吸合，继电器由普通晶体管9012驱动，可以提供300mA的驱动电流.由于继电器的驱动线圈有一定的电感，在关断瞬间可能会产生较大的电压,因此在对继电器的驱动电路上反接一个保护二极管用与反向放电。与继电器并联的RC是为了在使用感性负载时吸收与电流不同步的过压.3。5显示电路设计我们采用两位共阳数码管来显示温度和水位。在系统中，如果并行口的IO资源不够，而串行口又没有其他的作用,那么我们可以

30、用74LS164来扩展并行IO口,节约单片机资源.74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器，并带有清除端.89C51通过RXD和TXD采用串行通信方式向串入并出芯片74HC164发送显示代码，从而实现温度的显示。在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法:静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示,就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时,再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小.可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里以常用的串并转换电路用74LS164，

31、介绍一种常用静态显示电路，以使大家对静态显示有一定的了解。在本系统中采用动态显示,这样可以节约更多的硬件。其显示电路见原理图.3.6按键电路设计本系统中有四个按键和一个开关。功能如下：DISW:按一下DISW键，其旁边的LED点亮,数码观显示所设定的水位值，20%、50、80或100，这时按up或down键可以对其修改，并保存到外EEPROM中.DIST:按一下DIS T键，其旁边的LED点亮，数码观显示所设定的水温值,0-99，这时按up或down键可以对其修改,并保存到外EEPROM中。INW：手动加水，按下此键将加水，再按一下,将停止加水。INC:手动加热。按下此键将加热，再按一下,将停

32、止加热。3.7报警电路设计本系统具有声光报警.当水位低于下限时，下限报警指示灯WL亮，蜂鸣器发出报警声音。当温度高于99时,高温报警指示灯TEMH亮，蜂鸣器发出报警声音.蜂鸣器由P2。6口经ULN2003控制。3。8 看门狗电路3。8。1看门狗电路工作原理由于单片机自身的抗干扰能力比较差，尤其在一些条件比较恶劣、噪声大的场合，常会出现单片机因为受外界干扰而导致死机的现象，造成系统不能正常工作。设置看门狗是为了防止单片机死机、提高单片机系统抗干扰性的一种重要途径。一个完整的单片机应用系统应该是一个软、硬件的结合体，在系统正常工作时，会受到各种外界干扰因素的影响。这种外界干扰轻者导致系统内部数据出

33、错，重者将严重影响程序的运行.因此单片机应用系统的开发一定要考虑系统可靠性的设计，以满足系统在现场苛刻环境下的正常运行,而“看门狗”则是系统可靠性设计的重要一环.在一个单片机应用系统中，所谓的“看门狗是指在系统设计中通过软件或硬件方式在一定的周期内监控单片机或其他CPU的运行情况。如果在规定的时间内没有收到来自单片机或其他CPU的触发信号，则系统会强制复位,以保证系统在受到干扰时仍能够维持正常的工作状态。专用硬件看门狗是指一些集成化的或集成在单片机内的专用看门狗电路，它实际上是一个特殊的定时器，当定时时间到时，发出溢出脉冲。从实现角度上看,该方式是一种软件与片外专用电路相结合的技术,硬件电路连

34、接好后,在程序中适当地插入一些看门狗复位的指令，保证程序正常运行时看门狗不溢出.而当程序运行异常时,看门狗超时发出溢出脉冲，通过单片机的RESET引脚使单片机复位。这种方式中，看门狗能否可靠有效地工作，与硬件组成及软件的控制策略都有密切的关系.目前常用的集成看门狗电路很多,如MAX705708、MAX813L、X5043/5045等。本系统选用X5045作为硬件看门狗。X5045是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。下面介绍其工作原理:（1)上电复位向X5045加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器

35、未稳定的情况下工作。当VCC超过器件的Vtrip门限值时，电路将在200ms（典型）延时后释放RESET以允许系统开始工作。(2）低电压监视工作时, X5045对VCC电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时，系统即确认RESET,从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作.当RESET被确认后,该RESET信号将一直保持有效，直到电压跌到低于1V。而当VCC返回并超过Vtrip达200ms时，系统重新开始工作.(3）看门狗定时器看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位,所以

36、CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。（4）重新设置VCC门限X5045/45出厂时设置的标准VCC门限电压为Vtrip,但在应用时，如果标准值不恰当,用户可以重新调整。（5）SPI串行存储器器件存储器部分是带块锁保护的CMOS串行EEPROM阵列，阵列的内部组织是x8位。X5045可提供最少为1000,000次擦写和100年的数据保存期,并具有串行外围接口(SPI）和软件协议的特点,允许工作在简单的四总线上.X5045主要是通过一个8位的指令寄存器来控制器件的工作，其指令代码通过SI输入端（MSB在前)写入寄存器。（6）时钟和数据时序当CS变低以后，SI线上的输

37、入数据在SCK 的第一个上升沿时被锁存.而SO 线上的数据则由SCK的下降沿输出。用户可以停止时钟，然后再启动它， 以便在它停止的地方恢复操作.在整个工作期间，CS必须为低。（7）状态寄存器状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位.控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。状态寄存器的格式如下（缺省值为00H)：其中： WIP (Write-In-Progress） 位是易失性只读位,用于指明器件是否忙于内部非易失性写操作。WIP位可用RDSR指令读出.当该位为“1”时，表示非易失性写操作正在进行；为“0”时，表示没有进行写操作。WEL(Write Enable Latch

38、)位用于指出“写使能”锁存的状态。WEL=1时，表示锁存被设置；WEL=0 表示锁存已复位 WEL 位是易失性只读位。可以用WREN指令设置WEL位；用WRDI指令复位WEL位.用BLO，BL1(Block Lock）位可设置块锁存保护的范围.任何被块锁保护的存储器都只能读出不能写入。这两个非易失性位可用WRSR指令来编程，并允许用户保护EEPROM阵列的1/4、1/2、全部或0。WD0、WD1(Watchdog Timer）位用于选择看门狗的超时周期.当用CS选中器件后，送8位RDSR指令,并由CLK信号触发即可将状态寄存器的内容从SO线上读出。而在写状态寄存器时,应先将CS拉低，然后送WR

39、EN指令，再拉高CS然后再次拉低CS，最后送入WREN指令及对应于状态寄存器内容的8位数据即可.该操作由CS变高结束.3。8。2 X5045的EEPROM地址分配本系统需要保存的数据包括:水位值place、温度设定值temperature和系统初始化标志位.地址分配如下表：表5变量地址初始值系统初始化标志位00H55Hplace012temperature02504 电路制作本次论文设计的原理图绘制和PCB制作所采用的软件是protel dxp。protel dxp是Protel桌面EDA(电子设计自动化）系统的新一代软件，功能强大，兼容性好，且性价比高。融合了当今EDA最先进的设计成果，能处

40、理各种复杂的PCB设计过程，实现PCB和FPGA设计的多维设计输入、兼容Spice的仿真技术、VHDL仿真与综合、信号完整性分析、拓扑逻辑自动布线和CAM处理与验证等功能。Protel DXP 是当今EDA最新发展中专门基于Windows XP和Windows 2000 Pro平台的板级设计系统，能为用户提供全线的板级设计手段。她将所有板级设计工具集于一身，使设计者能够按照自己的设计方式实现从最初的项目规划到最终形成生产数据的全部过程.4.1 电路实现的基本步骤 图4.1 电路设计步骤一个完整的单片机系统的研制过程可分为如上图所示的5个环节。（1） 单片机方案设计：就本系统而言，是带语音提示的

41、交通灯控制系统。相关的内容在前文的实例中已经做过详细的介绍。（2） 电路原理图：利用电路设计软件，将方案用标准的电路原理图表示，为电路板图的生成提供依据。本系统的原理图绘制和PCB绘制都是在Protel DXP中完成.（3） 电路板图：根据单路原理图，利用电路设计软件，生成电路板图。根据该电路板土就可以加工生成印刷电路板。（4） 制板：印刷电路板的生产厂商根据用户提供的电路板图，加工印刷电路板。（5） 程序的调试和烧录：印刷电路板制作完毕，将器件焊接于其上,并进行单片机程序的烧录和电路的调试。4.2 原理图的设计上述原理图的设计流程图如下所示：图 4.2 原理图设计步骤设计步骤：打开原理图设计

42、界面,启动Protel DXP新建个“chematic选择器件，打开原理图的编辑器后，便可开始电路图器件的摆放。从元件库中选择所需元件.摆放器件，调整元气件的位置。器件属性设置，设置元气件的名称、流水序号、封装等属性。器件连接，所有元件放置完毕后，就可以进行电路图中各对象间的连线。连线的主要目的是按照电路设计的要求建立网络的实际连通性。线路调整， 报表输出,见文件PCB Project1.NET。最终完成原理图的设计，见附录14.3 板图的生成（1） 打开PCB文件,（2） 绘制元件封装（3） 通过网络表从原理图载入器件（4） 摆放器件（5） 绘制边框（6） 布线最终完成PCB的设计，见附录2

43、4。4元件清单元件清单序号名称型号数量1CPUAT89C5112串口转换74LS16413温度传感器DS18B2014看门狗X504515ULN2003ULN200316共阳数码管0。5英寸27开关电源5V18按键开关6*6549开关手动开关210电阻10K/0。25w 711电阻1K/0。25w 1512电阻5。1K/0。25w 213电阻1。5K/0。25w 314电阻200/0。25w 815电阻1.5K/0。25w 316电阻390/1w 317排电阻10k9218压敏电阻620V119电容0。1uF820电容0。1uF/275v921电容30pF222电容50V/470uF223电容25V/220uF224蜂鸣器125继电器12V326晶振12M127发光二极管红628发光二极管绿929二极管IN4148330二极管1N4007431三极管9012532电源芯片LM7812133电源芯片LM7805134变压器In：220V out：18V/5W135接线端子3脚、5脚、6脚1,1，236电极探针、电极5，137加热器总 结本系统采用MSC-51系列单片机AT89C52为中心器件来设计太阳能热