【正文】 輸出邊與輸入邊之間有很高的耐壓，此時應(yīng)選用高壓型光電耦合器 [9]。 電加熱、電磁閥控制電路 （ 1） 電加熱、電磁閥控制開關(guān) 雙向可控硅也稱雙向晶閘管 (TRIAL)。它是在單向晶閘管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的新型器件。單向晶閘管實質(zhì)是一種直流控制器件，而雙向晶閘管是一種理想的交流開關(guān)器件。 雙向可控硅屬于一種 NPNPN五層器件，有三個極，分別為 G,T1和 T2。 G稱為門極， T1和 T2稱為主端子。雙向晶閘管的突出特點是可以雙向?qū)ㄇ揖哂腥鐖D 。 G極和 T2相對于 T1的電壓為正時，導(dǎo)通方向為 T2T1此時 T2為陽極， T1為陰極； G極和 T1相對于 T2的電壓為負時，導(dǎo)通方向也為 T2T1,T2為陽極， T1為陰極； G極和 T1相對于 T2的電壓為正時，導(dǎo)通方向為 T1T2，此時 T1變?yōu)殛枠O， T2變?yōu)殛帢O； G極和 T2相對于 T1的電壓為負時，則導(dǎo)通方向仍為 T1T2，此時 T1為陽極， T2為陰極； 性能良好的雙向晶閘管，其正、反向特性曲線具有很好的對稱性。并且其觸發(fā)電流16 小，通態(tài)平均電流大，作電壓高，也是理想的交流開關(guān)器件。 （ 2）電加熱、電磁閥控制電路 控制系統(tǒng)最終要控制交流電路，為隔離強電對弱 電部分的影響，可采用光耦 MOC3020及雙向可控硅 BTA20和 BTA04(電磁閥用 BTA04，電加熱用 BTA20)作為中間繼電器，充當交流控制開關(guān)。光電隔離和 TRIAC驅(qū)動部分電路如圖 。電阻 R1限制流經(jīng) MOC3020輸出端的電流。與雙向晶閘管并聯(lián)的 RC回路用于降低雙向晶閘管的沖擊電壓，保護雙向晶閘管及 MOC3020[10]。 圖 雙向晶閘管四種觸發(fā)狀態(tài) I T2 T1 G Ic + _ 1 + + _ T2 T1 G Ic + _ T2 T1 G Ic _ I I I T2 T1 G Ic 2 3 4 17 第 4 章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計 軟件總體設(shè)計思路 操作界面效果圖 本次設(shè)計主要要完成以下功能：液晶顯示，北京時間顯示、 全天候定時上水、加熱，水溫、水位預(yù)置，功能。先設(shè)計主體程序然后調(diào)用各個模塊實現(xiàn)對應(yīng)的功能。這就要求設(shè)計主程序模塊、液晶顯示模塊、北京時間顯示模塊、鍵盤接口電路模塊、水位監(jiān)測模塊、溫度監(jiān)測等模塊。最后的效果圖大致如下： 圖 顯示器和按鍵效果圖 各數(shù)字鍵還有附加功能如下： 1號鍵：年加 1； 2號鍵：年減 1； 3 號鍵：月加 1； 4號鍵：日加 1； 5號鍵：時加 1； 6號鍵：分加 1； 7 號鍵：秒加 1. 以下為各模塊設(shè)計思路及相應(yīng)程序。 主要程序模塊圖 圖 080605 13:40:20 DT：℃ AT：℃ DP：％ AP：％ 時間 LCD 顯示 鍵盤按鍵 1 3 2 溫度 5 6 7 8 水位 9 0 確定 取消 4 主要程序模塊 主程序 模塊 溫度測量模塊 水位 測量模塊 時間整定 模塊 LCD 顯示 模塊 鍵盤 模塊 中斷 模塊 18 主程序模塊 主程序的內(nèi)容包括：內(nèi)存地址分配、主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的入口地址、開放中斷，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化，定時器初始化、子程序的調(diào)用，判斷水溫水位是否越限，進而控制加熱及上水。 內(nèi)存地址的分配 表 這部分主要是分 配內(nèi)存地址，以便進行數(shù)據(jù)的顯示、存儲和運算，在本系統(tǒng)中其分配表 如下： 表 內(nèi)存地址分配表 內(nèi)存地址 用途 000BH 定時器 T0中斷入口地址 0013H 外部 中斷 0 入口地址 0030H 系統(tǒng)程序起始地址 22H— 27H 年、月、日、時、分、秒數(shù)值存儲單元 28H、 29H 分別為預(yù)設(shè)水溫、水位存儲單元 2AH 檢測水溫值 2BH 檢測水位值 30H— 5FH LCD 顯示緩存區(qū) 60— 7FH 設(shè)置為堆棧地址 主程序的初始化內(nèi)容 所謂初始化，是對將要用到的 MCS～ 51 系列單片機內(nèi)部部件或擴展芯片進行初始工作狀態(tài)的設(shè)定。 MCS～ 51 系列單片機復(fù)位后，特殊功能寄存器 IE、 IP 的內(nèi)容均為 00H，所以應(yīng)對 IE、 IP 進行初始化編程。 在本次的設(shè)計中，使 用了 2 個中斷： （ 1） T0 中斷：采用外部中斷工作方式，完成定時功能，因此需設(shè)定定時器初值。 （ 2） INT1 中斷：采用外部中斷工作方式，完成時間、水溫、水位設(shè)定功能。 同時還要初始化顯示緩存區(qū)域及對地址清零，具體情況參看主程序。 主程序 模塊 流程圖 主程序模塊的流程圖如圖 所示： 19 主程序 初始化 DQ BIT ；數(shù)字溫度傳感器輸入輸出信號接 water BIT ；上水控制接 heat BIT ；加熱控制接 alarm BIT ；報警信號接 COM EQU 20H ；指令寄存器 DATA EQU 21H ；數(shù)據(jù)寄存器 year EQU 22H ；內(nèi)存單元分配 month EQU 23H 水溫到預(yù)設(shè)值？ 設(shè)置中斷入口地址、開中斷 顯示更新 初始化 開始 繼續(xù)加熱 繼續(xù)進水 停止加熱 停止進水 水位到預(yù)設(shè)值？ Y N Y N 圖 主程序流程圖 20 date EQU 24H hour EQU 25H minute EQU 26H second EQU 27H DT EQU 28H DP EQU 29H CW_Add EQU 0C7FFH ；指令口寫地址 CR_Add EQU 0D7FFH ；指令口讀地址 DW_Add EQU 0E7FFH ；數(shù)據(jù)口寫地址 DR_Add EQU 0F7FFH ；數(shù)據(jù)口讀地址 溫度測量模塊 溫度監(jiān)測子程序 本模塊的核心器件是微處理器 AT89C51 單片機與數(shù)字溫度傳感器 DS18B20；開機后將對數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行掃描，即對其進行讀寫操作。對 DS18B20 進行讀寫操作時一定要遵循數(shù)字溫度傳感器的時序，因為數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 硬件結(jié)構(gòu)簡單，要用軟件進行補償，所以 DS18B20 的讀寫時序相對較為復(fù)雜，如果讀寫時不遵守其電氣特性將得不到正確的溫度測量值。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20測量得到的溫度信息就是當前水箱中的溫度信息，對AT89C51單片機進行編程，將對數(shù)字溫度傳感器 DS28B20進行讀寫操作，讀出 DS18B20中的兩字節(jié)溫度信息，分別存入 0040H、 0041H兩個內(nèi)存單 元，再對這兩個字節(jié)的信息進行處理，得到當前水溫的個位、十位、百 位，分別存入 0071H、 0072H、 0073H三個內(nèi)存單元。為后一步的數(shù)據(jù)存儲提供數(shù)據(jù)信息。 溫度測量流程圖如圖 ，編程時一定要遵守 DS18B20的時序，否則 DS18B20將不會響應(yīng)。 21 數(shù)據(jù)處理子程序 DS18B20將模擬溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入到單片機，所得到的并不是溫度的實際值，所以需要根據(jù)不同 分辨率時的溫度和數(shù)字輸出之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 進行轉(zhuǎn)換得到實際溫度值，本設(shè)計設(shè)置的分 辨率為 12位 ，所以得出以下轉(zhuǎn)換公式 [15]。 當測得的溫度低于 0℃時，溫度轉(zhuǎn)換使用公式（ 1）；當溫度高于 0℃時，溫度轉(zhuǎn)換使用公式（ 2）。 ? ? 0 6 2 ~ ??? DT （ 41） ?? DT （ 42） T為轉(zhuǎn)換后的實際溫度值， D是 DS18B20轉(zhuǎn)換送入單片機的數(shù)字量， ~代表按位取反。其溫度采集數(shù)據(jù)處理流程圖如下圖 。 跳過 ROM 匹配 開始 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 讀溫度前先復(fù)位 跳過 ROM 匹配 圖 DS18B20 操作流程圖 返 回 DS18B20 存在？ 發(fā)讀溫度命令 保存數(shù)據(jù) N Y 22 圖 溫度采集數(shù)據(jù)處理流程圖 水位測量模塊 此設(shè)計中水位傳感采用干簧管傳感器，采集的信號為模擬信號，將此信號接ADC0809，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到單片機中，在將此數(shù)據(jù)經(jīng)過處理送液晶顯示。ADC0809 工作流程圖如下： 初始化 數(shù)據(jù)處理 啟動轉(zhuǎn)換 Y N 圖 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 返回 開始 保存低位 寄存器的整數(shù)部分 從低位寄存器得小數(shù)后一位 相加得溫度值的整數(shù)部分 將整數(shù)部分分離出各位數(shù) 溫度值分別存入相鄰寄存器 結(jié)束 23 時間整定模塊 DS12887 初始化子程序 本次設(shè)計采用 24小時制，采用查詢方式。其初始化子程序如下： TIMEINT:MOV DPTR,7F0BH MOV A,86H MOVX @DPTR,A ；禁止芯片更新， BCD 碼， 24小時制 MOV DPTR,7F0AH MOV A,20H MOVX @DPTR,A ； ；設(shè)定秒 MOV DPTR,7F00H MOV A,00H MOVX @DPTR,A ； ；設(shè)定分 MOV DPTR,7F02H MOV A,00H MOVX @DPTR,A ? 依次類推 ? ； ；啟動芯片正常工作 MOV DPTR,37F0BH MOV A,06H MOVX @DPTR,A RET 讀當前時間子程序 用查詢方式讀出 DS12887 當前時鐘值， 分別將年的十位、個位存入 32H、 33H；將月的十位、個位存入 35H、 36H；將日的十位、個位存入 38H、 39H；將時的十位、個位存入 3DH、 3EH；將 分的十位、個位存入 40H、 41H；將秒的十位、個位存入 43H、 44H。 LCD 顯示模塊 液晶顯示器以其微功耗、小體積、使用靈活等諸多優(yōu)點在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器通?？煞譃閮纱箢悾活愂屈c陣型，另一類是字符型。點陣型液晶通常面積較大，可以顯示圖形 。而一般的字符型液晶只有兩行，24 面積小，只能顯示字符和一些很簡單的圖形，簡單易控制且成本低。目前市面上的字符型液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，所以控制原理是完全相同的，為 HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用 于市面上大部分的字符型液晶。 HD44780 液晶 芯片在電源建立時能自動復(fù)位，并對 LCD 模塊進行初始化。內(nèi)部初始化時間應(yīng)大于 10ms，在這期間忙狀態(tài)標志保持為 1。內(nèi)部初始化內(nèi)容包括：功能設(shè)定，清屏，設(shè)置輸入方式，設(shè)置顯示方式 [1]。 （ 1）工作方式設(shè)定。 DL=1（即數(shù)據(jù)位線為 8 位）， N=1（表示模塊字符行為 2 行），F(xiàn)=0（表示字符體為 5*7 的點陣），指令代碼： 00111000B=38H； （ 2）清屏。指令代碼： 00000001B=01H。 （ 3）輸入方式設(shè)定： ID=1， S=0。指令代碼： 00000110B=06H。 （ 4）顯示狀態(tài)設(shè)置。 D=1， C=1， B=1。指令代碼： 00001111B=0FH。 [1] 鍵盤模塊 鍵盤模塊描述 盤是人向機器輸入數(shù)據(jù)和對系統(tǒng)進行干預(yù)的基本設(shè)備，用輸入數(shù)據(jù)和命令，顯示計算機的運行狀態(tài)、命令和計算結(jié)果。微機鍵盤有兩種：一種是全編碼鍵盤，其鍵碼全由軟件提供，但是這種方式硬件結(jié)構(gòu)簡單，但需要使用軟件編程來補償 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，編碼鍵盤由 CPU 通過鍵盤處理程序完成整個工作過程。相對CPU 來說，按鍵閉合是隨機發(fā)生的，鍵盤處理程序必須能夠及時捕捉到閉合的鍵，并求出其鍵碼。 按照這一過程的不同，鍵盤的工作方式可分為程序掃描方式和中斷掃描方式。而在本