【正文】 P 2 . 1P 2 . 0/PDR S T VG N D 圖 22 AT89C51管腳圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 5 表 21 P3雙功能口功能表 第一功能標記 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 P3. 2 INT0 外部中斷 0輸入 P3. 3 INT1 外部中斷 1輸入 P3. 4 T0 定時 /計時器 0外部輸入 P3. 5 T1 定時 /計時器 0外部輸入 P3. 6 WD 外部數(shù)據(jù) 存儲器寫選通 P3. 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 89C51 單片機的中斷系統(tǒng)有 5 個中斷請求源，用戶可以用軟件屏蔽所有的中斷請求，也可以用軟件使 CPU接收中斷請求，每一中斷源可用軟件獨立地控制為開中斷或關中斷。當所有中斷源設為開中斷時， 89C51中的中斷源優(yōu)先級如表 22 所示： 表 22 中斷優(yōu)先級及入口地址 中斷源 優(yōu)先級 人口地址 外部中斷 0 1 0003H 定時器 /計數(shù)器 T0 2 000BH 外部中斷 1 3 0013H 定時器 /計數(shù)器 T0 4 001BH 串行口中斷 5 0023H 通用四運算放大器 LM324 LM324 是四運放集成電路 ,它采用 14 腳雙列直插塑料封裝 ,外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器 , 除電源共用外 ,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖 所示的符號來表示 ,它有5 個引出腳 ,其中 “+”、 “”為兩個信號輸入端 ,“V+”、 “V”為正、負電源端 ,“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的位相反 。Vi+（ +）為同相輸入端 ,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 LM324 的 引腳排列見圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 6 （圖表 ） （ 圖表 ） LM324作反相交流放大器 電路見附圖 。此放大器可代替晶體管進行交流放大 ,可用于擴音機前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電 , 由 R R2 組成 1/2V+偏置 ,C1 是消振電容。 （圖 ） 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf決定： Av=Rf/Ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給 數(shù)值 , Av=10。此電路輸入電阻為 Ri。一般情況下先取 Ri 與信號源內(nèi)阻相等 ,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。 Co 和 Ci 為耦合電容。 LM324應用作測溫電路 感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為 ℃ ，即溫度每上升 1 度，發(fā)射結(jié)電壓變會下降 。運放 A1 連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管 BG1 壓降越小，運放 A1 同相輸入端的電壓就越低， 輸出端的電壓也越低。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 7 圖 這是一個線性放大過程。在 A1 輸出端接上 測量或處理電路，便可對溫度進行指示或進行其它自動控制。 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構圖 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示， DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地，見圖 ）。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié) 構 64 位 ROM 和一線端口 供電方式 存儲和控制邏輯 高速存儲器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 低溫觸發(fā)器 配置寄存器 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 8 圖 DS18B20 封裝形式 DS18B20與單片機的典型接口設計 DS18B DS1822 “ 一線總線 ” 數(shù)字化溫度傳感器是 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器， 同 DS1820 一樣， DS18B20 也 支持 “ 一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C ，在 10~+85176。C 范圍內(nèi) ,精度為177。 176。C 。 DS1822 的精度較差為 177。 2176。C ?，F(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20 可以程序設定 9~12 位的分辨率，精度為 177。176。C ?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為 177。2176。C ，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。 繼 “ 一線總線 ” 的早期產(chǎn)品后， DS1820 開辟了溫度傳感器技術的新概念。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標 號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 9 前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達，其中 S為符號位。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8比特的RAM 中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 可得到實際溫度；如果溫度小于0，這 5位為 1，測到的數(shù)值 需要取反加 1再乘于 實際溫度。 DS1820 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 10 必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 (2)在 DS1820 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820，在實際應用中并非如此。當單總線上所掛 DS1820 超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 (3)連接 DS1820 的總線 電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 (4)在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當 程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 11 鎖存器 74LS373 74LS373 是一種 8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，其引腳電路圖如下： . 引腳圖中 Dn輸入端； Qn輸出端； OE、 LE為控制端，該片如何工作由功能表定，表中 L為低電平、 H為高電平、 Z為高阻抗（相當開路）179。 為任意電平，一般將 OE 接低電平， LE接 ALE就能正常工作。 I/O 接口電路 8255A (1）總線接口部分 /CS —— A A0 —— /RD —— /WR —— 片選線 端口選擇線（選片內(nèi)四個端口寄存器） 讀信號線 寫信號線 輸入 （ 2）內(nèi)部邏輯部分 Z 179。 179。 H H H L L L L L L L L H L H H H L Qn Dn LE OE 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 12 （ 3）外設接口部分 可由編程決定三個端口的功能 輸入 輸出 其它 A 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 雙向 B 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 C 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 可分成兩組分別作 A口、 B口的選通聯(lián)絡線 8255A 的端口操作 A1 A0 選中 0 0 PA 口 0 1 PB 口 1 0 PC 口 1 1 控制寄存器 二、 8255A 的工作方式及方式選擇 8255A 的工作方式 （ 1）方式 0 —— 基本輸入 /輸出方式 A口、 B口、 C口均有此方式，無 選通， 是單片機與外部設備之間的直接數(shù)據(jù)通道。 （ 2）方式 1 —— 選通輸入 /輸出方式 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 13 僅 PA 口、 PB 口有此方式， PC 口中若干位作聯(lián)絡信號線。 各聯(lián)絡信號線的意義： /STB —— IBF —— INTR —— INTE —— /OBF —— /ACK —— 輸入選通信號，外設發(fā)來。 輸入緩沖器滿信號，發(fā)給外設（通知外設數(shù)據(jù)未被取走，暫不能接收新數(shù)據(jù)） 中斷請求信號，外部設備發(fā)給單片機 中斷允許信號 輸出緩沖器滿信號，發(fā)給外設（單片機將數(shù)據(jù)已送到指定口，外部設備可以取走） 外設響應信號，由 外部設備發(fā)來（數(shù)據(jù)已送到外部設備） （ 3）方式 3 —— 雙向方式 僅 PA口有此方式。 PC3 ~ PC7 作聯(lián)絡線 此時， PB口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1 作聯(lián)絡線）。 8255A 的方式控制字 用編程方法向 8255A 的控制口寫控制字，可決定它的工作方式。有兩個控制字： （ 1）方式選擇控制字 “ 1” —— 方 式控制標志位 D D5—— 決定 A組的工作方式， 0 0 —— 方式 0 0 1 —— 方式 1 1 179。 —— 方式 2 D4 —— A口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D3 —— PC7 ~ PC4 的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D2 —— 決定 B組的工作方式， 0 —— 方式 0， 1 —— 方式 1。 D1 —— B口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D0 —— PC3 ~ PC0 傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 14 （ 2） PC口置位 /復位控制字 “0” —— 標志位。 D D5 —— 不使用位。 D D D1—— 位選擇位， 000 ~ 111 分別對應 PC7 ~ PC0。 D0 —— 位狀態(tài)位， 1 —— 置位， 0 —— 復位。 3 太陽能熱水器中央控制器的硬件設計 前端模擬電路設計 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是 在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以