【正文】 存儲地址 MOV TMOD ， 53H SETB EA ； 開 CPU 中斷 LCALL ReadTempandTime ；讀溫度時間設定值 LCALL ReadWaterandPosition ；讀水位高度 CLR C ； C 清零清零 SUB Curtemp ， pretemp JC Offheat Heatcontinue ： LCALL FUZZY ； 預算提前加熱時間 LCALL DELAY 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 37 LCALL Heat SJMP $ OffHeat ： CLR RETI Heat ： SETB LCALL DELAY CLR C LCALL ReadTemp MOV A ， Curtemp ADD A ， 2H SUB A ， Pretemp JNC Keep Temp JMP Heatcontinue LCALL KeeptempCON SUB A ， Pretemp JNC KeepTemp JMP Heatcontinue LCALL Keeptemp CON 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 38 RETI 顯示子程序， 采用定時顯示 方式 。 【 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， 2020。 【 6】 余永權等，單片機在控制系統(tǒng)中的應用，電子工業(yè)出版社， 2020。 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。使用時，只要查表獲得提前加熱時間就行了。 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。 DS18B20 傳感器精度高、 互換性好 。只要門 電路不關閉，那么就系統(tǒng)就一直重復上述的過程。 (4) Ds18b20 其檢測出來的溫度的結果是 9～ 12 位這些數(shù)據(jù)量。 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) )。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。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 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。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 GND：接地 端 。 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。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。 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。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)?！睂嶋H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。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 。 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。 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。 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。 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。 圖 38 中為 AT89C51 單片機 P1 口構成的中斷方式 4 4 鍵盤鍵盤電路。 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。 隨著水位的上升， 各非門輸出相繼為高電平， LED 依次點亮。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。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。 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。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。 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。 （ 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； 支持總線結構： 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 。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 。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。 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。 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。實現(xiàn)按設定時間自動上水、手動上水以及上水期間有音量提示；陰冷天按照設定溫度要求可自動加熱等功能。盡管這些年新興能源已經(jīng)得到了很好的發(fā)展，但是依舊還是無法解決日趨嚴峻的能源壓力。 但是最為核心的 控制系統(tǒng) 我們目前卻還是一直處在研究與開發(fā)的初級階段，這是個很尷尬的事情。因為太陽能熱水器并沒有上述缺點，他是綠色低碳環(huán)保型產(chǎn)品。 相比較而言，在現(xiàn)有的太陽能技術的利用中，太陽能熱水器已經(jīng)是最為成熟并且已經(jīng)得到普遍推廣使用的成熟型技術。該控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)當?shù)貙嶋H的太陽光照條件利用輔助加熱器即我們通常的電加熱器來使蓄水箱里面的水可以達到用戶預先設定好的設定溫度，這樣就可以實現(xiàn)全天候不間斷的 24 小時熱水供應 。它的 處理器模型 可以說是 支持 目前市場上幾乎所有常見的那些單片機。 我們實現(xiàn)了同一儀器可以方便的在同一電路中隨便的移動調(diào)換使用 。 PROTEUS 不 但把一些非常枯燥無聊的單片機實例改變的非常形象，而且還把內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 7 許多 實力運行的過程更加直觀的呈現(xiàn)在我們面前，是我們更加容易接受。這樣就最大限度的縮短了我們的設計時間，提高了效率，同時也降低了過程中的損耗，甚至很大 程度的降低了我們設計中或制造中的風險。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 9 第三章 太陽能熱水器 控制系統(tǒng) 硬 件設計 在本章節(jié)中主要解決太陽能熱水器硬件各單元模塊的功能以及要用到的元件。晶振頻率的典型值為 6MHz、 12MHz 和 24MHz,，高可達到40MHz 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 11 圖 32 AT89c51 單片機外圍電路仿真圖 水位檢測和溫度檢測接口電路 熱水器都有一個蓄水箱，而我們要對其水位和溫度這兩個重要參數(shù)進行相關檢測和控制，這是這一設計的重點，我們只有能夠準確的檢測出這兩個參數(shù)才能對其進行相關控制，才能通過單片機的軟件部分計算什么時候需要進行輔助加熱。這部分電路單元在proteus 里的仿真圖如 34 所示。 在單片機里設定用內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 14 水時間及溫度 后， 由于各地日照時間不一樣， 因此預加熱時間通常是在用水時間前 1 小時通過單片機查詢得來， 預加熱時間到達后開啟輔助 加熱電路， 輔助加熱電路如圖37 所示， 其余部分時間都是有日照來使水溫上升的。 為能夠更好的提高CPU 的 工作效率，在本設計中我們選擇中斷掃描的這樣一種工作方式。 按鍵按下，那么和這個鍵相連的兩條行線、列線就會導通， 行線在沒 有任何鍵按下的時候是處于高電平的。數(shù)碼管根據(jù)公共端不同，分為共陰極和共陽極兩種形式。靜態(tài)驅(qū)動指 的就是將 數(shù)碼管 里 的每一個段碼都 要由 單片機 中的某一個 的 I/O端口 來 進行驅(qū)動 顯示。相反用 VCC 不動， GND 逐個碰剩下的腳，如果有多個 LED（一般是 8 個），那它就是共陽的。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口 不會停止運行，而且中斷系統(tǒng)也還保持原來的狀態(tài) 。操作 SBUF 寄存器的方法則很簡單，只要把這個 99H 地址用關鍵字 sfr 定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如 sfr SBUF = 0x99。 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標識位。 RI 接收中斷標識位。 AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2 是 89C52 系列芯片才有的。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設置時相關的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。 P0 還能當作外部的一些程序的數(shù)據(jù)存儲器使用 ， 在需要低位數(shù)據(jù) /地址位的時候內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 24 還可以用 p0 口來定義， 在 Flash 編程 的時候 ， P0 口 可以當作一個原 碼 的 輸入口 使用 ，當 Flash 進行相關 校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 如圖 311 所示。對于復雜溫度系統(tǒng)的實時測控方面的設計，在實現(xiàn)大型系統(tǒng)溫度的控制方面就非常好地利用了 Ds18b20 的獨到特到特點而使得這一系統(tǒng)變的非常簡約。 DS18B20 測溫原理 DS18B20 內(nèi)部結構框圖如圖 312 所示。時間間隙對它們而言是一個十分嚴格且獨立的概念。 C 到 70176。 在主程序中我們可以使用的查表方法進行輔助加熱提前時間預算。假設水位和水溫存儲在片內(nèi)地址 10H～ 13H。 圖 41 系統(tǒng)程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 33 圖 42 正常工作時的顯示子程序框圖 圖 43 鍵盤中斷子程序 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 34 參考文獻 【 1】 AVR 單片機在太陽能熱水器智能 控制 系統(tǒng) 中的應用，劉福才，劉豐，電氣自動化， 2020。 【 9】 徐愛鈞等， Keil Cx51 單片機高