【正文】 P 2 . 1P 2 . 0/PDR S T VG N D 圖 22 AT89C51管腳圖 太陽(yáng)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(biāo)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(shí) /計(jì)時(shí)器 0外部輸入 P3. 5 T1 定時(shí) /計(jì)時(shí)器 0外部輸入 P3. 6 WD 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器寫選通 P3. 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 89C51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷請(qǐng)求源，用戶可以用軟件屏蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用軟件使 CPU接收中斷請(qǐng)求，每一中斷源可用軟件獨(dú)立地控制為開中斷或關(guān)中斷。當(dāng)所有中斷源設(shè)為開中斷時(shí)， 89C51中的中斷源優(yōu)先級(jí)如表 22 所示： 表 22 中斷優(yōu)先級(jí)及入口地址 中斷源 優(yōu)先級(jí) 人口地址 外部中斷 0 1 0003H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 2 000BH 外部中斷 1 3 0013H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 4 001BH 串行口中斷 5 0023H 通用四運(yùn)算放大器 LM324 LM324 是四運(yùn)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(yùn)算放大器 , 除電源共用外 ,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖 所示的符號(hào)來(lái)表示 ,它有5 個(gè)引出腳 ,其中 “+”、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端 ,“V+”、 “V”為正、負(fù)電源端 ,“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反 。Vi+（ +）為同相輸入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 LM324 的 引腳排列見圖 太陽(yáng)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(jìn)行交流放大 ,可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。電路無(wú)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(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)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(hào)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(yīng)用作測(cè)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(huì)下降 。運(yùn)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(yùn)放 A1 同相輸入端的電壓就越低， 輸出端的電壓也越低。 太陽(yáng)能熱水器智能控制畢業(yè)論文 7 圖 這是一個(gè)線性放大過(guò)程。在 A1 輸出端接上 測(cè)量或處理電路，便可對(duì)溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動(dòng)控制。 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(bào)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(hào)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(shí)接地，見圖 ）。 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 64 位 ROM 和一線端口 供電方式 存儲(chǔ)和控制邏輯 高速存儲(chǔ)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(yáng)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(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 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(cè)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(chǎng)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(chǎng)溫度測(cè)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(shè)計(jì)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(shè)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(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)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(jià)格比也非常出色！ DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為 177。2176。C ，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)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(shù)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(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)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(biāo) 號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是太陽(yáng)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(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值 需要取反加 1再乘于 實(shí)際溫度。 DS1820 使用中注意事項(xiàng) DS1820 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： (1)較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，太陽(yáng)能熱水器智能控制畢業(yè)論文 10 必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820 操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。 (2)在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過(guò) 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 (3)連接 DS1820 的總線 電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹Ｒ虼?，在用DS1820 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。 (4)在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)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(hào)，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng) 程序讀該 DS1820 時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)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(yáng)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(dòng)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(dāng)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(gè)端口寄存器） 讀信號(hào)線 寫信號(hào)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(yáng)能熱水器智能控制畢業(yè)論文 12 （ 3）外設(shè)接口部分 可由編程決定三個(gè)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(luò)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(wú) 選通， 是單片機(jī)與外部設(shè)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(yáng)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(luò)信號(hào)線。 各聯(lián)絡(luò)信號(hào)線的意義： /STB —— IBF —— INTR —— INTE —— /OBF —— /ACK —— 輸入選通信號(hào)，外設(shè)發(fā)來(lái)。 輸入緩沖器滿信號(hào)，發(fā)給外設(shè)（通知外設(shè)數(shù)據(jù)未被取走，暫不能接收新數(shù)據(jù)） 中斷請(qǐng)求信號(hào)，外部設(shè)備發(fā)給單片機(jī) 中斷允許信號(hào) 輸出緩沖器滿信號(hào)，發(fā)給外設(shè)（單片機(jī)將數(shù)據(jù)已送到指定口，外部設(shè)備可以取走） 外設(shè)響應(yīng)信號(hào)，由 外部設(shè)備發(fā)來(lái)（數(shù)據(jù)已送到外部設(shè)備） （ 3）方式 3 —— 雙向方式 僅 PA口有此方式。 PC3 ~ PC7 作聯(lián)絡(luò)線 此時(shí)， PB口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1 作聯(lián)絡(luò)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(gè)控制字： （ 1）方式選擇控制字 “ 1” —— 方 式控制標(biāo)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(yáng)能熱水器智能控制畢業(yè)論文 14 （ 2） PC口置位 /復(fù)位控制字 “0” —— 標(biāo)志位。 D D5 —— 不使用位。 D D D1—— 位選擇位， 000 ~ 111 分別對(duì)應(yīng) PC7 ~ PC0。 D0 —— 位狀態(tài)位， 1 —— 置位， 0 —— 復(fù)位。 3 太陽(yáng)能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計(jì) 前端模擬電路設(shè)計(jì) 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是 在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以