【正文】 入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。此電路輸入電阻為 Ri。 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。 DS1822 的精度較差為 177。C 。 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)的測溫系統(tǒng)。 (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。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。 （ 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(luò)信號線。 D2 —— 決定 B組的工作方式， 0 —— 方式 0， 1 —— 方式 1。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的 測量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。176。 DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 可以采用外接電源與寄生電源供電（就是供電電源從數(shù)據(jù)線上得到）： 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 17 圖 外接電源供電 圖 寄生電源供電 8255A與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) ADC0809 與 89C51 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 用單片機(jī)控制 A/D 轉(zhuǎn)換器時(shí)，多采用查詢和中斷控制兩種方法。其端口地址為 7FF8H— 7FFFH。 2) 軟件消除 按鍵抖動(dòng)。 0 1 2 34 5 6 78 9 10 1112 13 14 1512341 2 3 4+ 5 V 圖 34 矩陣式 4*4 鍵盤原理圖 1）矩陣式鍵盤接口的工作原理 按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，行、列線分別連接開關(guān)的兩端。由于本系統(tǒng)按鍵較多所以采用鍵盤編碼的方法。 由于動(dòng)態(tài) 顯示所用接口管線較少，因此本系統(tǒng)采用 LED 顯示器的動(dòng)態(tài)顯示方式。 8279 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口電路圖如圖 313 所示。同時(shí) 8279 的中斷請求信號 IRQ 為高電平，可向 CPU 申請中斷，讀取鍵值代碼。若使頻率為 6MHZ的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間超過 4μ s 才能完成復(fù)位操作。 VccRST80C51C 10RRμ f太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 23 圖 37 單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了擺脫“死循環(huán)”通常采用“看門狗技術(shù)”也就是程序監(jiān)控技術(shù)。 MAX690A 的主要電氣參數(shù)為： 178。單片機(jī)正常工作時(shí)， 口定期 (小于 s)改變 WDI 輸入端的電平，使看門狗電路不發(fā)出復(fù)位電路。 89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通過原理圖，我們可以分析出系統(tǒng)的原理，于是系統(tǒng)主要原理如下： 溫度的測量通過溫度傳感器輸出正比于不同溫 度的電壓值來實(shí)現(xiàn)，在和 8255A 接口相連的 pc 中，通過二極管分別顯示四個(gè)不同的水位情況。 178。 178。 178。將數(shù)據(jù)存入 EPROM 中實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)； 178。達(dá)到最高水位時(shí)同樣提醒停止加水。中斷結(jié)束后，返回主程序。 2．供電系統(tǒng)干擾。 看門狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時(shí)中斷服務(wù)程序的運(yùn)行狀況，當(dāng)這段程序不工作時(shí)判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 35 的接地至關(guān)重要。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計(jì)印制電路板和布線。每個(gè)集成電路要加一個(gè)去耦電容，要選高頻信號好的獨(dú)石電容式瓷片電容作去耦電容。完成的工作主要包括 :根據(jù)系統(tǒng)的功能和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，完成了系統(tǒng)的整體硬件電路的設(shè)計(jì)；詳細(xì)闡述了系統(tǒng)中各主要部分之間的接口設(shè)計(jì)的具體思路以及相應(yīng)的電路原理圖，包括 AT89C51 控制單元各個(gè)接口之間的設(shè)計(jì)，并簡要闡述了如何提高系統(tǒng)的抗干擾問題。 本系統(tǒng)的主要功能是對太陽能熱水器的水位檢測，溫 度檢測并顯示，定時(shí)上水，報(bào)警電路以及顯示電路等。需要時(shí)， 電源線、地線上可加銅線繞制鐵氧用體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪傳導(dǎo)。 、單點(diǎn)接地原則送電。 濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。為單片機(jī)供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場合而定。由于單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。 主要 抗干擾 技術(shù) [20] 提高單片機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)措施有降低單片機(jī)的頻率，時(shí)鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位技術(shù)等技術(shù)。此外采集到的數(shù)據(jù)還需存入單片機(jī)片內(nèi)的 EPROM 內(nèi)，防止單片機(jī)突然掉電造成采集到的數(shù)據(jù)丟失。 圖一系統(tǒng)主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì) 中斷服務(wù)子程序 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 28 開始 關(guān)中斷 保 護(hù)現(xiàn)場，關(guān)閉電磁閥 將 P3 口的內(nèi)容讀入水位寄存器 SW1中，其地址位 0A0H 將 SW1 中的內(nèi)容進(jìn)行處理，得出水位檢測結(jié)果入 SW2 調(diào)用水位處理子程序 置 口為第二功能 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0并延時(shí) 從計(jì)數(shù)器 T0 中讀取 V/F 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并存入 WD 中 調(diào)用溫度算法子程序 調(diào)顯示子程序 恢復(fù)現(xiàn)場 開中斷 中斷返回 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 29 水位檢測子程序 開始 現(xiàn)場保護(hù) 取水位結(jié)果 是高水位 是次高水位 是低水位 是中水位 顯示指針偏移量置為＃ 00H 顯示 指針偏移量置為＃ 01H 顯示指針偏移量置為＃ 02H 顯示指針偏移量為＃ 03H 無水位顯示指針偏移量置為 04H 啟動(dòng)電磁閥 顯示緩沖區(qū)地址＋偏移＝顯示段碼地址 將顯示內(nèi)容放入寄存器 wx 中 恢復(fù)現(xiàn)場 返回 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 30 顯示和鍵盤軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)要進(jìn)行顯示和軟件設(shè)計(jì)時(shí)，單片機(jī)首先要通過 端向 8155H的 CE 端輸出一個(gè)高電平，選中 8155H。 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要是完成由 89C51 為核心控制器來實(shí)現(xiàn)對 太陽能熱水器水位和水溫的檢測，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候報(bào)警，并把溫度數(shù)據(jù)體現(xiàn)在 8 位數(shù)碼管上。 4 太陽能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計(jì) 在完成太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計(jì)后，要達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。 178。 178。當(dāng) s3 按下時(shí)，就出發(fā)了外部中斷 1 進(jìn)入中斷子程序，執(zhí)行手動(dòng)加水功能。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生 89C51 單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘信號。 靜態(tài)電流 200μ A ； 178?！翱撮T狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現(xiàn)，可由軟件實(shí)現(xiàn)，也可由兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 37 所示。 8279 的 A0端用于控制讀寫命令 /狀態(tài)和數(shù)據(jù)， A0 與地址鎖存器 74LS373 輸出的最低位地址線 AB0 相接，所以 8279 的數(shù)據(jù)口地址為 8FFEH，命令 /狀態(tài)口地址為 8FFFH。 8 鍵盤和 4 位顯示器，工作于 4 位顯示和鍵盤輸入工作方式，均為編碼掃描，其組成可分為三個(gè)部分： 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 21 圖 36 8279 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口 電路圖 1．顯示接口：由 4 個(gè) 7 段 LED 顯示器組成。鍵盤由 09 數(shù)字鍵，報(bào)警值設(shè)定鍵，時(shí)鐘設(shè)定鍵，左位移鍵，確認(rèn)鍵，運(yùn)行鍵等組成，采用 4179。 1． LED 靜態(tài)顯示 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或供陽極）連接在一起并接地 (或 +5V)；每位的段選線（ adp）分別與一個(gè)八位的鎖存器輸出相連。平時(shí)無按鍵時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)鍵由此行線相連的列電平?jīng)Q定。在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms 子程序后再按確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。 . A T 8 9 C 5 1G 7 4 L S 3 7 3 O E1C L KA D D AA D D BA D D CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7 W RP 2 . 7 R DI N T 12 82 72 62 52 42 32 22 1S T A R TA L EO EE O C? 1? 117 4 L S 0 21 12 5 6A D C 0 8 0 9R E F ( + )R E F ( )A L E3 4 7 8 1 3 1 4 1 7 1 8I N i1 圖 33 ADC0809 與 89C51 的中斷方式原理圖 鍵盤和顯示器接口設(shè)計(jì) 鍵盤工作原理 [3] 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 19 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。中斷控制法是在啟動(dòng)信號送入 A/D 轉(zhuǎn)換器時(shí)之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。 DS1822 的精度較差為 177。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以采集溫度為例，通過選用不同的傳感器及其相應(yīng)傳感器的放大電路，可實(shí)現(xiàn)多路采集不同 的測量數(shù)據(jù)如溫度 、 濕度 、 壓力等數(shù)據(jù)。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。 要進(jìn)行 — 個(gè)具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。 D0 —— PC3 ~ PC0 傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 輸入緩沖器滿信號，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)） 中斷請求信號，外部設(shè)備發(fā)給單片機(jī) 中斷允許信號 輸出緩沖器滿信號，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，由 外部設(shè)備發(fā)來（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。 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。 (3)連接 DS1820 的總線 電纜是有長度限制的。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo) 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(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。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。C 。 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，測量溫度范圍為 55176。 Co 和 Ci 為耦合電容。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大 ,可用于擴(kuò)音