【正文】 很好的控制加熱溫度加熱時間等而產(chǎn)生各種問題，由此大大的浪費了能源。 當今社會發(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)的最大特點是在光照條件足夠的情況下利用陽光能加熱；而從系統(tǒng)就是相當于現(xiàn)有的電熱水器。 太陽能熱水器的應用及意義 我們都知道，可再生 資源，太陽能是一種非常環(huán)保且儲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用，已經(jīng)給我們的能源問題緩解了壓力，也已經(jīng)改善了我們?nèi)找鎳乐氐沫h(huán)境問題，有理由相信在不久的將來他必將得到更好，更長遠的發(fā)展。當然并不是只用我們能看到太陽能的這 一巨大優(yōu)勢，全世界各國都在積極的發(fā)展這這一新興能源，并且也取得了一定的成果?？傮w設計框圖如圖 21 所示。雖然 在我國國 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 單片機愛好者 以及那些長期以來一直在 從事單片機 這一相關行業(yè)的人士，還有那些長期以來一直 致力于單片機 系統(tǒng)的 開發(fā)應用的 那些 科技工作者 們他們 的青睞 與喜愛 。更為優(yōu)越的是他 在編譯方面，也 同樣強大 支持 了常見的多種編譯器 。 （ 1） 智能原理圖設計（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 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)： 非常方便清晰的簡化我們的設計中的復雜的線路 ； 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 十分強大的功能那就是 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，以 清晰直觀的 圖形的方式 非常直觀動感的呈現(xiàn)在我們面前 ， 這一功能咋看和示波器有些相似但是卻遠遠的超過示波器，它的功能更加完善 。 所有 這些測試信號 不但包括了 包括模擬信號 而且還有 數(shù)字信號。雖然 前者我們 可 以理解為 在 一定 程度上 的實現(xiàn) 實物演示 所帶來的直觀 實驗的效果， 可是 后者卻 是 我們一般的 實物演示實驗 所非常不容易 達到的 那種效果 效果。在我們院校的實際實驗室中資源或許并不能滿足我們的需求這時PROTEUS 就成為我們最好的選擇。我們有理由相信 在單片機的外來的 開發(fā) 與 應用 的過程 中 PROTEUS 也勢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 在引腳上鼠標指針變成 X 狀，單擊，移動到目的引腳，再次單擊。 各單元模塊功能及設計 硬件部分主要分為 AT89C51 外圍電路單元、 水位檢測及溫度檢測電路、 輔助加熱電路、 鍵盤輸入電路和 LED 顯示電路。單片機的時鐘信號一般來說有常見的兩種電路方式：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。晶振的頻率越高， 系統(tǒng)時鐘頻率也越高， 單片機的運行速度就越快， 本設計選取的是 12MHz。單片機中常把執(zhí)行一條指令的過程分為幾個機器周期，每個機器周期內(nèi)完成一個基本操作。 然而 要真確檢測出這些數(shù)據(jù)我們有很多傳感器可以選擇，綜合考慮系統(tǒng)成本等其他相關因素， 在 本設計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， 各非門輸出相繼為高電平， LED 依次點亮。由于 proteus 里做不出水箱所以本設計里將水位到達的那一位置用開關來表示，即水位到了那一位置， 開關閉合。 圖 34 水位檢測電路仿真圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（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 太陽能熱水器要具有自動上水以及手動排空的功 能。 水箱里的水溫超過設定水溫時， 單片機控制冷水水閥向水箱里加 1 單位水，加 1 單位水后通過水位檢測電路返回給單片機，停止加水。 圖 38 中為 AT89C51 單片機 P1 口構(gòu)成的中斷方式 4 4 鍵盤鍵盤電路。 它的工作過程如下： 只要沒有按 鍵按下的時候， CPU 就可以不去掃描只 處理自己的工作； 當 有任意一個鍵按下的時候， 就 產(chǎn)生一個中斷請求信號， CPU 停下自己的工作在 去執(zhí)行鍵盤掃描的子程序，這樣在識別鍵號。 16 個鍵號 個鍵號 Ki（ I =0F ）次序為從左向右，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， 如果再有某個鍵按下的時候， 那么這個鍵 所在的那一行，行電平就會由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健?16 個鍵號， 0 ～ 9 定義為數(shù)字鍵了， A ～ F 定義為功能鍵， A 定義為時間，即 A 按下進行時間設定， B 定義為溫度，即 B 按下進行溫度設定， C 定義為上水，即 C 按下單片機通過外接設備對水箱進行加水， D 定義為確定鍵。 本設計中選用 7SEGMPX4CC 4 個共陰極二極管顯示器。 圖 310 顯示電路 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（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 一個二極管（ 也就是顯示小數(shù)點的那一位 ） ； 如果按照顯示“ 8”的個數(shù)的多少來分的話那就可以分為： 1 位， 2 位和 4 位數(shù)碼管；假設按照他們內(nèi)部單元的連接方式來分的話就可以分為共陰和共陽極，把每個小發(fā)光二極管的陽極相連所得到的就是共陽極數(shù)碼管，在使用的時候需要在公共端接一個高電平，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， 那么這時候這一字段就 會 點亮 ，反之。 ② 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管 的 動態(tài)顯示接口 在一般的常見的 單片機 的使用中是非常廣泛的也是最為常見的 一種 普通的 顯示方式之一 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（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 時間的電流過載也 是非常有 可能對 這 發(fā)光管非常嚴重且是 永久性的 嚴重 損壞， 假設采用恒流驅(qū)動 后 就可以 防止由于 各種由于 電流故障所引起的 導致 數(shù)碼管的大面積損壞。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。由于將 具有很 多功能 的 8位 CPU和閃爍存儲器 而組合而成在 單個芯片 當中 中 。 在突然 掉電 的情況下 RAM 里面的內(nèi)容將會被完整的保存下來而不丟失 ， 與之不同的是 振蕩器停止工作 ，全部的硬件正在 執(zhí)行的工作也會被停止，一直等到 一個硬件復位 的信號 。”實際上 SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－ 99H。當然你也可以用其它的名稱。它的尋址地址是 98H，是一個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 時串口允許接收，置 0 時禁止接收。 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，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，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。 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 12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到 1M。 波特率 =（ 2SMOD247。 GND：接地 端 。 P1 口： P1 口是一個內(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 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 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)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 25 T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程 和編程校驗接收一些控制信號。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：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時， 在這里的 內(nèi)部程 的 序存儲器。 振蕩器特性 : Xtal1 和 Xtal2 這兩個引腳一個是反向放大器的輸入，另一個是其輸出 。 圖 311 AT89C51 芯片引腳圖 溫度傳感器 DS18B20 Ds18b20 是 Ds1820 的升級更新之后的升級的代產(chǎn)品 ( 他 由美國 DA IIAS 公司生產(chǎn) )。 DS18B20 的特性 (1)單線接口方式。 (4) Ds18b20 其檢測出來的溫度的結(jié)果是 9～ 12 位這些數(shù)據(jù)量。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 DS18B20 的測溫原理： 對于 Ds18b20 測量溫度所使用的技術(shù)手段是十 分獨特的，因為與其他的不同 Ds18b20 是通過 計數(shù)時鐘周期以此實現(xiàn)對溫度的測量，在其內(nèi)部專門有一個計數(shù)器來記錄那些收到溫度影響的振蕩器的脈沖數(shù)目，在測量溫度的時候， 其內(nèi)部 振蕩器發(fā)出來的脈沖就能夠可以通過一個門電路。只要門 電路不關閉，那么就系統(tǒng)就一直重復上述的過程。整個系統(tǒng)對 Ds18b20 的操作主要是以 5 個 ROM 命令和 6 個存儲器命令出現(xiàn)的，對他的最初的原始對它的操作協(xié)議就是：對 Ds18b20 進行初始化發(fā)出一個 復位脈沖 →然后再發(fā)一個 ROM 功能的命使得處理數(shù)據(jù)進行 數(shù)據(jù)的處內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（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：高電平：－ ，低電平： 8mA。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 31 第四章 控制系統(tǒng) 的軟件設計 主程序設計 熱水器理論上應該是不管 在怎樣外部天氣環(huán)境里，都能夠在預先設定好的時間為用戶提供已經(jīng)設定好的溫度的熱水，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，只要查表獲得提前加熱時間就行了。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 個字形碼， 并且第 10 個字形碼是讓數(shù)碼管不點亮的，即它的字形碼是 0xff ，片內(nèi)地址 11H 里存儲 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，把該行行號寫入 A，再行號加列偏移值送入 A 作為鍵號，入棧保護。 【 2】 智能型太陽能 控制系統(tǒng) 的研制，李維華，新能源， 2020。 【 6】 余永權(quán)等，單片機在控制系統(tǒng)中的應用，電子工業(yè)出版社， 2020。 【 10】 沙占友，單片機外圍電路設計，電子工業(yè)出版， 2020。 【 14】 寧成軍等，基于 Proteus 和 Keil 接口的單片機外圍硬件電路仿真，現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020。 選中第一個數(shù)碼管 ACALL DELAY ； 延時 PUSH DPL PUSH DPH RET 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（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 鍵盤輸入主程序： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 40 MOV P1, 0FH ； 鍵盤初始化， ~ 置輸入方式 ， ~ 為 0 狀態(tài) MOV IE, 84H ； 開 CPU 中斷， 開 INT1 中斷 SJMP $ ；中斷 等待 中斷服務程序： ORG 0013 ； INT1 中斷入口地址 LJMP IO51K16 ；從中斷入口轉(zhuǎn)移鍵盤處理程序 IO51K16: CALL D10MS ； 延時 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 RETI ；無鍵輸入，中斷返回 ； LKOUT: MOV R2,