【正文】 很好的控制加熱溫度加熱時(shí)間等而產(chǎn)生各種問(wèn)題，由此大大的浪費(fèi)了能源。 當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異， 人們衣食住行生活水平也在不斷的提高。 這一款熱水器他包括主、 從兩部分系統(tǒng)： 主系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是在光照條件足夠的情況下利用陽(yáng)光能加熱；而從系統(tǒng)就是相當(dāng)于現(xiàn)有的電熱水器。 太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用及意義 我們都知道，可再生 資源，太陽(yáng)能是一種非常環(huán)保且儲(chǔ)量及其龐大的新型能源。這一 技術(shù)已經(jīng)被人們普遍的接受并廣泛應(yīng)用，已經(jīng)給我們的能源問(wèn)題緩解了壓力，也已經(jīng)改善了我們?nèi)找鎳?yán)重的環(huán)境問(wèn)題，有理由相信在不久的將來(lái)他必將得到更好，更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。當(dāng)然并不是只用我們能看到太陽(yáng)能的這 一巨大優(yōu)勢(shì)，全世界各國(guó)都在積極的發(fā)展這這一新興能源，并且也取得了一定的成果?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示。雖然 在我國(guó)國(guó) 內(nèi) 的 推廣起步 比較晚 ，但 是這并不影響其深深地被廣大的 單片機(jī)愛(ài)好者 以及那些長(zhǎng)期以來(lái)一直在 從事單片機(jī) 這一相關(guān)行業(yè)的人士，還有那些長(zhǎng)期以來(lái)一直 致力于單片機(jī) 系統(tǒng)的 開(kāi)發(fā)應(yīng)用的 那些 科技工作者 們他們 的青睞 與喜愛(ài) 。更為優(yōu)越的是他 在編譯方面，也 同樣強(qiáng)大 支持 了常見(jiàn)的多種編譯器 。 （ 1） 智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件； 支持 智能器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以 方便快捷的找到我們要找的器件；支持 智能 連線； 支持總線結(jié)構(gòu)： 非常方便清晰的簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)中的復(fù)雜的線路 ； 支持高質(zhì)量圖紙的輸出 。 3． Proteus 還 超越我們想像的給我們 提供了一個(gè) 十分強(qiáng)大的功能那就是 圖形顯示功能， 我們這樣就 可以 隨意的 將線路上 各種不斷 變化 著 的信號(hào)，以 清晰直觀的 圖形的方式 非常直觀動(dòng)感的呈現(xiàn)在我們面前 ， 這一功能咋看和示波器有些相似但是卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)示波器，它的功能更加完善 。 所有 這些測(cè)試信號(hào) 不但包括了 包括模擬信號(hào) 而且還有 數(shù)字信號(hào)。雖然 前者我們 可 以理解為 在 一定 程度上 的實(shí)現(xiàn) 實(shí)物演示 所帶來(lái)的直觀 實(shí)驗(yàn)的效果， 可是 后者卻 是 我們一般的 實(shí)物演示實(shí)驗(yàn) 所非常不容易 達(dá)到的 那種效果 效果。在我們?cè)盒５膶?shí)際實(shí)驗(yàn)室中資源或許并不能滿足我們的需求這時(shí)PROTEUS 就成為我們最好的選擇。我們有理由相信 在單片機(jī)的外來(lái)的 開(kāi)發(fā) 與 應(yīng)用 的過(guò)程 中 PROTEUS 也勢(shì)必將得到更好的推廣與發(fā)展 。 旋轉(zhuǎn)元件 左下角旋轉(zhuǎn)工具欄 元件連線 在引腳上鼠標(biāo)指針變成 X 狀，單擊，移動(dòng)到目的引腳，再次單擊。 各單元模塊功能及設(shè)計(jì) 硬件部分主要分為 AT89C51 外圍電路單元、 水位檢測(cè)及溫度檢測(cè)電路、 輔助加熱電路、 鍵盤(pán)輸入電路和 LED 顯示電路。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)一般來(lái)說(shuō)有常見(jiàn)的兩種電路方式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。晶振的頻率越高， 系統(tǒng)時(shí)鐘頻率也越高， 單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快， 本設(shè)計(jì)選取的是 12MHz。單片機(jī)中常把執(zhí)行一條指令的過(guò)程分為幾個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成一個(gè)基本操作。 然而 要真確檢測(cè)出這些數(shù)據(jù)我們有很多傳感器可以選擇，綜合考慮系統(tǒng)成本等其他相關(guān)因素， 在 本設(shè)計(jì)中我們采用分段式的這種液位傳感器，在水位顯示上我們也是采用分這種傳感器。 隨著水位的上升， 各非門(mén)輸出相繼為高電平， LED 依次點(diǎn)亮。由于 proteus 里做不出水箱所以本設(shè)計(jì)里將水位到達(dá)的那一位置用開(kāi)關(guān)來(lái)表示，即水位到了那一位置， 開(kāi)關(guān)閉合。 圖 34 水位檢測(cè)電路仿真圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 13 圖 35 DS18B20 與 AT89C51 連接圖仿真 上水及排空控制電路和輔助加熱電路 太陽(yáng)能熱水器要具有自動(dòng)上水以及手動(dòng)排空的功 能。 水箱里的水溫超過(guò)設(shè)定水溫時(shí)， 單片機(jī)控制冷水水閥向水箱里加 1 單位水，加 1 單位水后通過(guò)水位檢測(cè)電路返回給單片機(jī)，停止加水。 圖 38 中為 AT89C51 單片機(jī) P1 口構(gòu)成的中斷方式 4 4 鍵盤(pán)鍵盤(pán)電路。 它的工作過(guò)程如下： 只要沒(méi)有按 鍵按下的時(shí)候， CPU 就可以不去掃描只 處理自己的工作； 當(dāng) 有任意一個(gè)鍵按下的時(shí)候， 就 產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)， CPU 停下自己的工作在 去執(zhí)行鍵盤(pán)掃描的子程序，這樣在識(shí)別鍵號(hào)。 16 個(gè)鍵號(hào) 個(gè)鍵號(hào) Ki（ I =0F ）次序?yàn)閺淖笙蛴?，從上向下依次排列? 這就 必須把每一條列線都讓其處在低電平， 只有在這樣的情況下， 如果再有某個(gè)鍵按下的時(shí)候， 那么這個(gè)鍵 所在的那一行，行電平就會(huì)由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健?16 個(gè)鍵號(hào)， 0 ～ 9 定義為數(shù)字鍵了， A ～ F 定義為功能鍵， A 定義為時(shí)間，即 A 按下進(jìn)行時(shí)間設(shè)定， B 定義為溫度，即 B 按下進(jìn)行溫度設(shè)定， C 定義為上水，即 C 按下單片機(jī)通過(guò)外接設(shè)備對(duì)水箱進(jìn)行加水， D 定義為確定鍵。 本設(shè)計(jì)中選用 7SEGMPX4CC 4 個(gè)共陰極二極管顯示器。 圖 310 顯示電路 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 18 數(shù)碼管的分類： 數(shù)碼管 如果 按段數(shù)分為七段 的和八段的數(shù)碼管， 八段 的就是 比七段 的 多 出 一個(gè)二極管（ 也就是顯示小數(shù)點(diǎn)的那一位 ） ； 如果按照顯示“ 8”的個(gè)數(shù)的多少來(lái)分的話那就可以分為： 1 位， 2 位和 4 位數(shù)碼管；假設(shè)按照他們內(nèi)部單元的連接方式來(lái)分的話就可以分為共陰和共陽(yáng)極，把每個(gè)小發(fā)光二極管的陽(yáng)極相連所得到的就是共陽(yáng)極數(shù)碼管，在使用的時(shí)候需要在公共端接一個(gè)高電平，在電路中某 一字段 的 發(fā)光二極管 由于電平的變化使得其 陰極 變 為 了 低電平， 那么這時(shí)候這一字段就 會(huì) 點(diǎn)亮 ，反之。 ② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管 的 動(dòng)態(tài)顯示接口 在一般的常見(jiàn)的 單片機(jī) 的使用中是非常廣泛的也是最為常見(jiàn)的 一種 普通的 顯示方式之一 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 19 安全性： 發(fā)光管很容易收到損壞的即便 使是 很短 時(shí)間的電流過(guò)載也 是非常有 可能對(duì) 這 發(fā)光管非常嚴(yán)重且是 永久性的 嚴(yán)重 損壞， 假設(shè)采用恒流驅(qū)動(dòng) 后 就可以 防止由于 各種由于 電流故障所引起的 導(dǎo)致 數(shù)碼管的大面積損壞。也可以直接用數(shù)字萬(wàn)用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。由于將 具有很 多功能 的 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器 而組合而成在 單個(gè)芯片 當(dāng)中 中 。 在突然 掉電 的情況下 RAM 里面的內(nèi)容將會(huì)被完整的保存下來(lái)而不丟失 ， 與之不同的是 振蕩器停止工作 ，全部的硬件正在 執(zhí)行的工作也會(huì)被停止，一直等到 一個(gè)硬件復(fù)位 的信號(hào) 。”實(shí)際上 SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－ 99H。當(dāng)然你也可以用其它的名稱。它的尋址地址是 98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 REM 為允許 接收位，REM 置 1 時(shí)串口允許接收，置 0 時(shí)禁止接收。 TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。在模式 0 中， RB8 為保留位沒(méi)有被使用。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。 波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。 51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個(gè) 12M 的晶振來(lái)計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到 1M。 波特率 =（ 2SMOD247。 GND：接地 端 。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門(mén)電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 25 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程 和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)， 在這里的 內(nèi)部程 的 序存儲(chǔ)器。 振蕩器特性 : Xtal1 和 Xtal2 這兩個(gè)引腳一個(gè)是反向放大器的輸入，另一個(gè)是其輸出 。 圖 311 AT89C51 芯片引腳圖 溫度傳感器 DS18B20 Ds18b20 是 Ds1820 的升級(jí)更新之后的升級(jí)的代產(chǎn)品 ( 他 由美國(guó) DA IIAS 公司生產(chǎn) )。 DS18B20 的特性 (1)單線接口方式。 (4) Ds18b20 其檢測(cè)出來(lái)的溫度的結(jié)果是 9～ 12 位這些數(shù)據(jù)量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 28 DS18B20 的測(cè)溫原理： 對(duì)于 Ds18b20 測(cè)量溫度所使用的技術(shù)手段是十 分獨(dú)特的，因?yàn)榕c其他的不同 Ds18b20 是通過(guò) 計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期以此實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，在其內(nèi)部專門(mén)有一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)記錄那些收到溫度影響的振蕩器的脈沖數(shù)目，在測(cè)量溫度的時(shí)候， 其內(nèi)部 振蕩器發(fā)出來(lái)的脈沖就能夠可以通過(guò)一個(gè)門(mén)電路。只要門(mén) 電路不關(guān)閉，那么就系統(tǒng)就一直重復(fù)上述的過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)對(duì) Ds18b20 的操作主要是以 5 個(gè) ROM 命令和 6 個(gè)存儲(chǔ)器命令出現(xiàn)的，對(duì)他的最初的原始對(duì)它的操作協(xié)議就是：對(duì) Ds18b20 進(jìn)行初始化發(fā)出一個(gè) 復(fù)位脈沖 →然后再發(fā)一個(gè) ROM 功能的命使得處理數(shù)據(jù)進(jìn)行 數(shù)據(jù)的處內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 29 理。 DS18B20 傳感器精度高、 互換性好 。 C； 7） Vcc 最高電壓 7V；8）輸出驅(qū)動(dòng)：高電平：－ ，低電平： 8mA。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 31 第四章 控制系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 熱水器理論上應(yīng)該是不管 在怎樣外部天氣環(huán)境里，都能夠在預(yù)先設(shè)定好的時(shí)間為用戶提供已經(jīng)設(shè)定好的溫度的熱水，這樣才能滿足用戶的需求。系統(tǒng)程序流程圖如圖如圖 41 所示。使用時(shí)，只要查表獲得提前加熱時(shí)間就行了。由于使用的是共陰極數(shù)碼管， 且只顯示數(shù)字， 則可以將字形碼表只使用 10 個(gè)字形碼， 并且第 10 個(gè)字形碼是讓數(shù)碼管不點(diǎn)亮的，即它的字形碼是 0xff ，片內(nèi)地址 11H 里存儲(chǔ) 10 。 鍵的查 找是用的掃描方式， 在第一列送入低電平， 其他列和行都為高電平， 即送EFH 到 到 P1 口，列偏移值 口， 00HR4 中寄存，再讀入 中寄存，再讀入 P1 口狀態(tài)到 A 中，一行行的比較，看是否有 0 狀態(tài)，有的話，把該行行號(hào)寫(xiě)入 A，再行號(hào)加列偏移值送入 A 作為鍵號(hào)，入棧保護(hù)。 【 2】 智能型太陽(yáng)能 控制系統(tǒng) 的研制，李維華，新能源， 2020。 【 6】 余永權(quán)等，單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電子工業(yè)出版社， 2020。 【 10】 沙占友，單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)，電子工業(yè)出版， 2020。 【 14】 寧成軍等，基于 Proteus 和 Keil 接口的單片機(jī)外圍硬件電路仿真，現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020。 選中第一個(gè)數(shù)碼管 ACALL DELAY ； 延時(shí) PUSH DPL PUSH DPH RET 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 39 INC R0 MOV A R0 ACALL DISPLAY INC R0 MOV A R0 ACALL DISPLAY INC R0 MOV A R0 ACALL DISPLAY DELAY MOV R7 2 D2: DJNZ R6 D2 DJNZ R7 D1 RET LED_TABLE: DB C0H,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,D8H,90H,FFH 鍵盤(pán)輸入主程序： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文） 40 MOV P1, 0FH ； 鍵盤(pán)初始化， ~ 置輸入方式 ， ~ 為 0 狀態(tài) MOV IE, 84H ； 開(kāi) CPU 中斷， 開(kāi) INT1 中斷 SJMP $ ；中斷 等待 中斷服務(wù)程序： ORG 0013 ； INT1 中斷入口地址 LJMP IO51K16 ；從中斷入口轉(zhuǎn)移鍵盤(pán)處理程序 IO51K16: CALL D10MS ； 延時(shí) 10 秒 LCALL KEYIN ；調(diào)鍵輸入檢查子程序 JNZ LKOUT ；有鍵輸入， 轉(zhuǎn)查鍵號(hào) RETI ；無(wú)鍵輸入，中斷返回 ； LKOUT: MOV R2,