【文章內(nèi)容簡介】 11為溫度T 與計時器計時結(jié)果N之間的關(guān)系曲線。圖311 計時寄存器值N與溫度T的關(guān)系曲線其中圓滑曲線為實際的TN關(guān)系曲線設(shè)計中根據(jù)使用要求將曲線在0 90 范圍內(nèi)分3 段采用圖中的3 段直線斷代替實際曲線。曲線按式310 計算出圖中各線段端點坐標(biāo)值為：N1=1000，T1=90(℃)； N2=7549，T2=43(℃)； N3=20000，T3=20(℃)； N4=56450，T4=0(℃)；分段線性化后溫度T 的近似計算公式： ，(℃) (311)，(℃) (312)，(℃) (313)為了能在單片機上進(jìn)行計算，將以上三式進(jìn)一步變換成如下形式（其中int為取整函數(shù)）： T=97int(N*8/1000), (314) T=50int(N/1000), (315) T=30int(N*5/10000), (316)式31 315 和316 的計算過程僅需通過簡單的幾步移位與加減法操作即可實現(xiàn)，與通過式310 計算并進(jìn)行四舍五入圓整的結(jié)果相比較單片機通過式31 315 和316計算出的溫度值在0~20 范圍內(nèi)誤差不超過2℃,在20~ 90 范圍內(nèi)誤差不超過1℃,并且計算出的溫度值與A/D 轉(zhuǎn)結(jié)果之間保持良好的單調(diào)遞增關(guān)系。3．程序?qū)崿F(xiàn)測量水溫程序與水位程序類似，由單片機口給電容發(fā)矩形波充放電，然后檢測中斷計時，根據(jù)計數(shù)器中的值來判斷當(dāng)前溫度。也就是水溫測量程序包含中斷計時和數(shù)據(jù)處理兩部分。定時器0和1已經(jīng)被水位測量電路，和充電定時占用，所以這里需可以編程序?qū)崿F(xiàn)水位和水溫中斷輪流開關(guān)，來輪流使用定時器0,計算溫度傳感器的上升時間。數(shù)據(jù)處理公式已在上面列出。下面列出數(shù)據(jù)處理程序，其中buf[3]、buf[2]為中斷1得到的定時器1中的值，中斷程序見附件。void TmRead(){ uint val。 val=buf[3]*256+buf[2]。 if(val7549) TMP=97int(val*8/1000)。 else if(val20000) TMP=50int(val/1000)。 else TMP=30int(val*5/10000)。 } 水位、水溫測量電路的整體設(shè)計 由上面的分析知道，兩者的電路原理一樣，都是用P1口給電容充電，用中斷檢測電容電壓變化。作為充電口P1口的作用相當(dāng)于電源（充電時）或地（方電時），所以可以用同一個口為兩個沖放電回路充電，兩個回路是獨立的。LM393和LM358 都是雙運放、8腳DIP封裝，恰好用于水位和水溫檢測兩路。下面圖312 是實際的水位和水溫測量電路圖。圖312 水位和水溫測量電路實際電路圖，以INTO作為水位測量電路的中斷檢測口，以INT1作為水溫測量電路的中斷檢測第四章 顯示電路鍵盤和顯示電路是太陽能熱水器水位控制系統(tǒng)與用戶的接口，用戶通過顯示來觀察水溫、水位、時間等狀態(tài)值，再根據(jù)觀察到的值，通過鍵盤對太陽能熱水器進(jìn)行控制。本章設(shè)計了較為合理的鍵盤和顯示電路完成這些功能。 方案選擇太陽能熱水器系統(tǒng)需要用數(shù)碼管顯示時間和溫度，時間精確到分，24或12小時制，這就需要4位顯示；而溫度顯示范圍為0—99度，這又需要2位顯示。對于六位顯示，采用占用I/O較少的動態(tài)掃描方式，也需要六位位選碼數(shù)據(jù)線，八位段選碼數(shù)據(jù)線，共需14個I/O口。鍵盤采用復(fù)用方式，仍需要至少4個I/O口。鍵盤和顯示電路共需18個I/O口，89C52單片機共有48個I/O口，而又有8個口有特殊功能，也就是常用的共有38個I/O口，該系統(tǒng)的其他設(shè)置也還要占用大量I/O口，顯然這樣太浪費資源。 8255A芯片介紹Intel公司生產(chǎn)的可編程并行接口芯片8255A已廣泛應(yīng)用于實際工程中，例如8255A與A/D、D/A配合構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過8255A連接的兩個或多個系統(tǒng)構(gòu)成相互之間的通信，系統(tǒng)與外設(shè)之間通過8255A交換信息，等等，所有這些系統(tǒng)都將8255A用作為并行接口。 1．8255A的引腳功能定義8255A的原理結(jié)構(gòu)如圖51所示。它采用40腳的DIP封裝，其引腳定義如表51所示。8255A為一可編程的通用接口芯片。它有三個數(shù)據(jù)端口A、B、C，每個端口為8位，并均可設(shè)成輸入和輸出方式，但各個端口仍有差異： 端口A（PA0～PA7）：8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器；端口B（PB0～PB7）：8位數(shù)據(jù)I/O鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器；端口C（PC0～PC7）：8位輸出鎖存/緩沖器，8位輸入緩沖器（輸入時沒有鎖存）。控制寄存器高四位 低四位端口A端口B端口CB組A組VCCD7~D0A1RESETA0PC3~PC0PA7~PA0PB7~PB0PC7~PC4GND圖41 8255A輸入輸出口和編程模型表41 8255A引腳定義引腳名功能連接去向D0~D7數(shù)據(jù)總線（雙向）CPURESET復(fù)位輸入CPU片選信號譯碼電路讀信號CPU寫信號CPUA0,A1端口地址CPUPA0~PA7端口A外設(shè)PB0~PB7端口B外設(shè)PC0~PC7端口C外設(shè)VCC電源（+5V）/GND地/在模式控制下這個端口又可以分成兩個4位的端口，它們可單獨用作為輸出控制和狀態(tài)輸入。 端口A、B、C又可組成兩組端口（12位）：A組和B組，參見圖52。在每組中，端口A和端口B用作為數(shù)據(jù)端口，端口C用作為控制和狀態(tài)聯(lián)絡(luò)線。 在8255A中，除了這三個端口外，還有一個控制寄存器，用于控制8255A的工作方式。因此8255A共有4個端口寄存器，分別用A0、A1指定： A1=0，A0=0，表示訪問端口A； A1=0，A0=1，表示訪問端口B； A1=1，A0=0，表示訪問端口C； A1=1，A0=1，表示訪問控制寄存器。2．8255的工作方式圖42 方式控制字8255A有三種基本工作方式： 方式0：基本的輸入/輸出 方式1：有聯(lián)絡(luò)信號的輸入/輸出； 方式2：雙向傳送。A組可采用方式0～方式2，而B組只能采用方式0和方式1，這由8255A的方式控制字控制。當(dāng)向A1=A0=1的端口寄存器（即控制寄存器）發(fā)送D7=1的控制字時，其作用為方式控制字，各個位的含義如圖52所示。工作方式介紹方式0 —— 基本的輸入/輸出 將端口信號線分成4組，分別由方式控制字的DDDD0控制其傳送方向，當(dāng)某位為1時，相應(yīng)的端口數(shù)據(jù)線設(shè)置成輸入方式；當(dāng)某位為0時，相應(yīng)的端口數(shù)據(jù)線設(shè)置成輸出方式。 特別注意，當(dāng)將C口的低4位設(shè)置成同一傳送方向時，則端口C可用作為獨立的端口，因此，8255A提供了3個獨立的8為端口[9]。方式1 —— 有聯(lián)絡(luò)信號的輸入/輸出方式2 —— 雙向傳送本設(shè)計用方式0，所以方式方式2不再詳細(xì)介紹。 8255A在太陽能熱水器控制電路中的作用單片機與8255A的連接如圖53所示，如圖所示分別將8255A的 讀、寫、復(fù)位端口與單片機的讀、寫、復(fù)位端口相連。A0、A為8255A的地址口，D0D9為數(shù)據(jù)口。，，提供8255的端口地址信號。單片機的P0口為8255A提供數(shù)據(jù)輸出輸入。8255A共占用單片機11個常用I/O口，比直接顯示鍵盤電路節(jié)省了7個I/O口。圖53 單片機與8255A連接圖 顯示電路工作原理 8255A顯示電路的硬件結(jié)構(gòu)。8255A擴展顯示及鍵盤電路如圖 54所示。圖44 用8255A擴展的鍵盤和顯示電路在顯示電路中用8255A的PA口輸出位選信號，通過74F07接LED顯示器的片選引腳。7407是TTL門集成的六路輸出緩沖器/驅(qū)動器，因為本系統(tǒng)采用的是共陰極LED顯示器，位選應(yīng)接低電平，可能有幾十毫安的電流輸出，而單片機的I/O口最大能承受幾毫安的灌電流，所以需用7407來接受較大的輸出電流。PB口輸出的段選信號，通過74LS245芯片接LED段碼引腳，因為8255A的輸出電流一般是微安級的，而LED一般則要求5到幾十毫安的電流，不能直接驅(qū)動LED，而74LS245的高電平輸出電流在15毫安左右，可以驅(qū)動LED顯示。另外74LS245的輸出接上拉電阻，幫助驅(qū)動顯示器。LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示子段組成的顯示器件。在單片機系統(tǒng)中通常使用的是七段LED顯示器，這種顯示器有共陰極共陽極兩種，在這次設(shè)計中選用共陰極LED顯示器。共陰極七段LED顯示器的管腳如圖55所示圖45 共陰極LED顯示器的原理和管腳圖表41 共陰極LED顯示器七段碼顯示字符共陰極七段碼顯示字符共陰極七段碼03FH96F106A7725BB7C34FC39466D5E56DE7967DF71707P7387FU3E 8255A實現(xiàn)顯示方法8255A 的PA、PB口作為輸出口驅(qū)動數(shù)碼管顯示；PC口用作輸入口監(jiān)測鍵盤輸入，所以這里須用工作方式0——基本輸入輸出口工作方式，其方式控制字為10001001。8255A的RESET引腳與單片機的RESET引腳直接相連，當(dāng)單片機復(fù)位時，8255A同時復(fù)位。 相連，顯示期間一直輸出低電平，選中8255。、,即A1=1，A2=1時，=0，單片機輸出寫信號，訪問控制寄存器，將方式控制字10001001通過單片機的P0口與8255A的D0D7數(shù)據(jù)口送給8255的控制字寄存器。由圖53的連接方式知控制字寄存器地址為：0111 1111 1111 1111，即0x7FFF，向該地址寫入控制字即可。、A1=0，A2=0時，=0，單片機輸出寫信號，訪問端口A，將位選碼送出，選中要顯示的位，即端口A地址為：0001 1111 1111 1111=0x1FFF，向該地址寫入位選碼即可。=0，=1，即A1=0，A2=1，=0，單片機輸出寫信號，訪問端口B，將段選碼送出，保持幾毫秒的延時，使LED顯示。即端口C地址為：0101 1111 1111 1111=0x5FFF，向該地址寫入段選碼即可。顯示程序如下：/*定義8255A字符型字位口*/define DIGPORT XBYTE[0x1FFF]//PA口地址，位選碼地址define WORDPORT XBYTE[0X3FFF]//PB口地址，段選碼地址define CCOM XBYTE[0X7FFFF]//控制字寄存器地址define KPORT XBYTE[0X5FFF]//PC口，鍵盤掃描地址void display(void){ uchar i。 //顯示緩沖區(qū)首址 uchar delay。 //顯示延時 uchar disp。 //顯示內(nèi)容 uchar digit。 //定義數(shù)碼管顯示位 digit=0x08。 for(i=0。i2。i++) { if(BUFFER[i]100) disp=BUFFER[i]%10+10。 else disp=BUFFER[i]%10。 DIGPORT=digit。 WORDPORT=TABLE[disp]。 for(delay=0。delay=200。delay++)。 digit=digit1。 disp=BUFFER[i]/10。 DIGPORT=digit。 WORDPORT=TABLE[disp]。 for(delay=0。delay=200。delay++)。 digit=digit1。 }}第五章 其他硬件電路設(shè)計上水、電加熱、報警電路屬于大功率驅(qū)動電路，需用開關(guān)控制外部電源的關(guān)斷。水位顯示是簡單的三極管驅(qū)動電路。電源電路微單片機的主電路及部分驅(qū)動開關(guān)提供電源。本章對這些綜合介紹。