【正文】 ，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能 [15]；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVisionMPLAB 等軟件。 （ 4）具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析 24 于一身的仿真軟件，功能極其強大。 （ 5）在設計綜合性方案中 ,還可以利用 ARES 開發(fā)印制電路板。 太陽能熱水器控制系統(tǒng)調(diào)試過程 系統(tǒng)的硬件電路設計與軟件程序設計都完成之后，首先，在硬件電路的仿真環(huán)境Proteus 中 ，將經(jīng)過編輯、編譯、匯編、連接幾步生成的 .HEX 文件加載到單片機 AT89S52中，然后對系統(tǒng)進行整體調(diào)試。以下是調(diào)試過程中遇到的主要問題及相應的解決方法： 問題描述：在控制系統(tǒng)中，涉及到了電加熱模塊，即 當室外光強不足（陰天、下雨）時，對水箱的水進行電加熱是很必要的，然而仿真中無法顯示出是否在執(zhí)行加熱過程。 解決方法：用一個等來仿真加熱過程，燈亮時表示加熱，圖中的三極管為光敏三極管（ Proteus 仿真元件庫中沒有），當燈亮時，光敏三極管導通，繼電器閉合，電阻絲發(fā)熱，完成了加熱任務。所以只有當燈亮時為加熱進 行中。如圖 所示。 圖 加熱程序電路圖 25 問題描述：在控制中，還有一個重要的部分，水位顯示。也沒有辦法直接顯示到仿真過程中，只有通過另一種模式模擬出來。 解決方法：起初想到兩個方案。第一個方案是用多個溫度傳感器，通過溫度比較，來確定水位，因為水下傳感器的溫度必定不同于不在水中的傳感器，通過溫度比較來判斷，但是后來發(fā)現(xiàn)，多個傳感器不合理，而且水溫的高低不好處理。最后決定的方案如圖 所示。 圖 水位顯示電路圖 檢測原理如下：當水箱中無水時， 8 個非門均由 1M歐姆電阻上拉成高電平 ， 所以圖中各 “非 ”門 (CD4069) 輸出均為低電平， LED1～ LED8 均不亮。當水位高于 “非 ”門 1 的輸入探針時，由于水的導電作用，使 “非 ”門 1 的輸入變?yōu)榈碗娖剑云漭敵鲎優(yōu)楦唠娖剑?LED 點亮，依此類推。隨著水位的上升，各 “非 ”門輸出相繼為高電平，LED 依次點亮。這里要注意的是上拉電阻不能選擇太小，因為水的電阻在 100k8 左右，所以上拉電阻選擇太小的話，將在水位升高時，無法把 “非 ”門輸入端拉成低電平。 問題描述：生成 .HEX 文件運行時，調(diào)試按鍵，沒按一下，屏幕或者沒有反應，或者連跳兩下， “加 ”“減 ”鍵也是如此，想在現(xiàn)有的基礎上加一，結果按了一下以后，并沒有加一，有時候連加兩次。 原因分析及解決方法：再看按鍵的部分資料時，得知需要進行按鍵防抖動， 這種抖動一般在 10~200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒級別的單片機而言則是漫長的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須去除或避 26 開它。此處我通過 delay（）延時程序，延時結束再讀一次 I/O 口的值。 問題描述：在與 12864 液晶顯示屏連接仿真時，發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏可以啟動，清屏，但是部分時間及星期不顯示，按鍵并不起作 用。如圖 所示。 圖 液晶顯示屏 原因分析及解決方法：首先查看程序，是否是顯示部分的程序出問題，或者是定義的部分代碼出錯，然后又查看電路圖的連接，可能是接線沒有接好，部分管腳沒有連通。通過檢查，發(fā)現(xiàn)程序在 keil 中運行無誤，是部分導線連接錯誤。 27 結 論 （ 1）系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能：本系統(tǒng)通過單片機控制各個電路模塊以實現(xiàn)對溫度，水位的檢測，以及對整個熱水器的智能化控制。 （ 2）系統(tǒng)功能測試：設計前期通過 KEIL 軟件和 PROTEUS 仿真軟件的聯(lián)調(diào)，對設計功 能進行仿真，均達到了預期的設計效果，設計后期，硬件制作完畢后，將仿真成功后的程序通過單片機下載程序，寫入單片機，再根據(jù)顯示模塊的各個端口連接方式，正確地將單片機跟顯示模塊連接，最后都實現(xiàn)了設計的功能。 （ 3）系統(tǒng)功能分析：該控制器和以往顯示儀相比具有性能價格比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。單片機控制系統(tǒng)具有低價、智能的優(yōu)勢，能夠根據(jù)需求的不同而作相應的調(diào)整，更加個性化。同時，使用單片機控制系統(tǒng)能夠節(jié)約能源，保護設備，延長設備的使用時間。 該熱水器具備以下特點：結構簡單、運行可靠、操作維 護簡便；熱源取之不盡用之不竭，不需要運輸，節(jié)省燃料；無污染，不會對周圍環(huán)境造成任何影響。 28 參 考 文 獻 [1]李念強 , 等 . 單片機原理及應用 [M]. 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 2021： 3040 [2]孫育才 , MCS51 系列單片微型計算機及其應用 [M]. 第 4 版 . 南京 : 東南大學出版社 , 1997：5255 [3]張濤 , 王金崗 . 單片機原理與接口技術 [M]. 北京 : 冶金工業(yè)出版社 , 2021： 7280 [4]閻石 . 數(shù)字電子技術基礎 [M]. 北京 : 高等教育出版社 , 1997： 5357 [5]李廣第等 . 單片機基礎 [M]. 北京 : 北京航空航天大學出版社 , 2021： 7793 [6]王長胤 , 文軍 . 單片單板機原理及應用 [M]. 武漢 : 武漢大學出版社 , 1993： 4556 [7]殷為民 . 太陽能水溫水位儀 [J]. 家用電子 , 1999,5(1)： 3738 [8]徐龍坤 . 輔助加熱式太陽能熱水器 [J]. 家用電器 , 1997, 15(2)： 910 [9]王俊杰 . 基于 89C51 單片機的太陽能熱水器智能控制器的設計 [J]. 鄭州輕工業(yè)學院學報 : 自然科學版 , 2021(8)： 6768. [10]張振榮 , 晉明武 , 王投平 . MCS51 單片機原理及實用技術 [M]. 北京 : 人民郵電出版社 , 2021：64120 [11]戴佳 , 戴衛(wèi)恒 . 51 單片機 C語言應用程序設計實例精講 [M]. 北京電子工業(yè)出版社 , 2021： 1120 [12] 周潤景 , 袁偉亭 , 景曉松 . Proteus 在 MCS51amp。ARM7 系統(tǒng)中的應用百例 [M]. 電子工業(yè)出版社 , 2021： 6478 [13]宮亞梅 . 基于 Proteus 和 Keil 的單片機課程設計 [J]. 濟南職業(yè)學院學報 . 2021(5)： 13 [14] Predictive Energy Balance for Solar Hot Water Systems, Centre for Sustainable Energy Systems[J]. 2021:115130 [15] Dreamtech Software Team, Programming for Embedded SystemsCracking the Code, Hungry Minds[J]. :3342 29 致 謝 本次課程設計是對所學知識的一次綜合性運用。其中包括對模擬電子技術基礎、和數(shù)字電子技術基礎、單片機等知識的運用。從而完成了本次設計。在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自身知識的不足，也發(fā)現(xiàn)我們必須具備專業(yè)基礎知識以外，才能成功的設計出一件合格的東西。這次課程設計收獲很多，體會也很深刻，并且對我們所學的東西也產(chǎn)生了濃厚的興趣。在設計過程中，也學會了很多新的東西， PROTEL 軟件繪制電路原理圖和 PCB 圖，以及一些 仿真軟件的應用，最典型的就是 PROTEUS 軟件的應用，以及與 KEIL 軟件的聯(lián)合使用功能。當然最重要的是學到了關于基本電子設計的一些基本方法，同時也加深了對一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握。除此之外，我覺得在這次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)團隊精神的重要性，很多時候一個人的力量是有限的，一個人不可能什么都會，什么都能自己解決，還是有需要他人幫助的時候，我覺得人與人之間的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還能提高我們每個人的實際水平，也培養(yǎng)了我們的團隊合作精神，這些能力對于我們今后的學習和工 作都很有幫助。 由于時間關系，本次設計中還有不盡完善之處。希望在以后的學習生涯中不斷的完善和改進。 在本次設計過程中遇到不少問題，在趙保華老師和同學的幫助和配合下才順利的完成了本次課程設計。 趙保華老師在我們做設計的過程中，給予了我們極大的幫助，不僅從知識方面引導了我們的設計思路，同時，在人生觀上也給了我們不少的啟示。在此，我對老師和同學表示深深的謝意。 30 附 錄 下圖為仿真時的總體電路圖 ： 31 include include sbit RES1=P2^0。 //12864 復位 sbit A0=P2^1。 //命令 數(shù)據(jù)選擇 sbit RW=P2^2。 //讀寫選擇 sbit E=P2^3。 //使能信號 sbit B0=P0^0。 //狀態(tài)按鈕 sbit B1=P0^1。 //執(zhí)行加按鈕 sbit B2=P0^2。 //執(zhí)行減按鈕 sbit DQ=P3^0。 //溫度線 sbit IO=P3^3。 //DS1302 IO 口設置 sbit SCLK=P3^2。 //時鐘線設置 sbit CE=P3^1。 //復位 /片選腳設置 unsigned char state_button,time_jia,time_jian。 //按鈕參數(shù) void delay(unsigned int i) //延遲程序 { while(i)。 //12MHz 下跳轉(zhuǎn)到延遲函數(shù)需 2 微妙， while 循環(huán)一次 微秒。 } /*DS18B20*/ void wendu_reset(void) //DS18B20 復位程序 { unsigned char r=0。 DQ=1。 //致高電平，為下面復位時總線下拉準備 delay(8)。 DQ=0。 //總線下拉，開始復位 delay(90)。 //復位延遲，不得小于 480 微秒 DQ=1。 //總線拉高，復位過程結束 delay(14)。 //延遲一段時間，等待回 應 r=DQ。 //若回應為低電平，則復位成功，為高電平則失敗 delay(20)。 //延遲一段時間結束 //return(r)。 可以根據(jù)需要返回復位結果 } void wendu_write(unsigned char date) //寫字節(jié)程序 { unsigned char i=0。 32 for(i=8。i0。i) { DQ=0。 //總線拉低 DQ=dateamp。0x01。 //發(fā)送最低位字節(jié)到 DS18B20 delay(7)。 //延遲 30 微秒左右，等 DS18B20 采樣 DQ=1。 //將總線拉高 date=1。 //寫入數(shù)據(jù)右移一位 } } signed int wendu_read(void) //讀溫度字節(jié)程序 { unsigned char i=0,t=0,pn=0。 //t 為暫存變量 for(i=8。i0。i) { DQ=0。 //總線為低電平準備讀操作，然后在 1 微秒內(nèi)釋放總線，以便讓 DS18B20 將數(shù)據(jù)反饋 t=1。 //將變量右移一位，剛好可以抵消讀所需的延遲時間 DQ=1。 //總線拉為高電平后，執(zhí)行下面代碼 if(DQ==1) //如果總線反饋為高電平 { t|=0x80。 //則將變量最高位置 1 } //如果反饋為 0，則變量最高位為 0 delay(4)。 //延遲一頓時間，然后開始下次循環(huán) } return(t)。 //反饋讀取的字節(jié) } /*DS1302*/ void time_write(unsigned char time_wd) //寫溫度函數(shù) { unsigned char i,j。 //設置循環(huán)變量 for(i=0。i8。i++) //連續(xù)寫 8bit { j=time_wdamp。0x01。 //取寫入數(shù)據(jù)最低位 IO=0。