【正文】 輸出邊與輸入邊之間有很高的耐壓，此時(shí)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(kāi)關(guān) 雙向可控硅也稱(chēng)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(shí)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(kāi)關(guān)器件。 雙向可控硅屬于一種 NPNPN五層器件，有三個(gè)極，分別為 G,T1和 T2。 G稱(chēng)為門(mén)極， T1和 T2稱(chēng)為主端子。雙向晶閘管的突出特點(diǎn)是可以雙向?qū)ㄇ揖哂腥鐖D 。 G極和 T2相對(duì)于 T1的電壓為正時(shí)，導(dǎo)通方向?yàn)?T2T1此時(shí) T2為陽(yáng)極， T1為陰極； G極和 T1相對(duì)于 T2的電壓為負(fù)時(shí)，導(dǎo)通方向也為 T2T1,T2為陽(yáng)極， T1為陰極； G極和 T1相對(duì)于 T2的電壓為正時(shí)，導(dǎo)通方向?yàn)?T1T2，此時(shí) T1變?yōu)殛?yáng)極， T2變?yōu)殛帢O； G極和 T2相對(duì)于 T1的電壓為負(fù)時(shí)，則導(dǎo)通方向仍為 T1T2，此時(shí) T1為陽(yáng)極， T2為陰極； 性能良好的雙向晶閘管，其正、反向特性曲線(xiàn)具有很好的對(duì)稱(chēng)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(kāi)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(qiáng)電對(duì)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(dāng)交流控制開(kāi)關(guān)。光電隔離和 TRIAC驅(qū)動(dòng)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(hù)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì)思路 操作界面效果圖 本次設(shè)計(jì)主要要完成以下功能：液晶顯示，北京時(shí)間顯示、 全天候定時(shí)上水、加熱，水溫、水位預(yù)置，功能。先設(shè)計(jì)主體程序然后調(diào)用各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。這就要求設(shè)計(jì)主程序模塊、液晶顯示模塊、北京時(shí)間顯示模塊、鍵盤(pán)接口電路模塊、水位監(jiān)測(cè)模塊、溫度監(jiān)測(cè)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(hào)鍵：年加 1； 2號(hào)鍵：年減 1； 3 號(hào)鍵：月加 1； 4號(hào)鍵：日加 1； 5號(hào)鍵：時(shí)加 1； 6號(hào)鍵：分加 1； 7 號(hào)鍵：秒加 1. 以下為各模塊設(shè)計(jì)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(shí)間 LCD 顯示 鍵盤(pán)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(cè)量模塊 水位 測(cè)量模塊 時(shí)間整定 模塊 LCD 顯示 模塊 鍵盤(pán) 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(kāi)放中斷，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化，定時(shí)器初始化、子程序的調(diào)用，判斷水溫水位是否越限，進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)和運(yùn)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(shí)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(shí)、分、秒數(shù)值存儲(chǔ)單元 28H、 29H 分別為預(yù)設(shè)水溫、水位存儲(chǔ)單元 2AH 檢測(cè)水溫值 2BH 檢測(cè)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(duì)將要用到的 MCS～ 51 系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)的設(shè)定。 MCS～ 51 系列單片機(jī)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(duì) IE、 IP 進(jìn)行初始化編程。 在本次的設(shè)計(jì)中，使 用了 2 個(gè)中斷： （ 1） T0 中斷：采用外部中斷工作方式，完成定時(shí)功能，因此需設(shè)定定時(shí)器初值。 （ 2） INT1 中斷：采用外部中斷工作方式，完成時(shí)間、水溫、水位設(shè)定功能。 同時(shí)還要初始化顯示緩存區(qū)域及對(duì)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(hào)接 water BIT ；上水控制接 heat BIT ；加熱控制接 alarm BIT ；報(bào)警信號(hào)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(kāi)中斷 顯示更新 初始化 開(kāi)始 繼續(xù)加熱 繼續(xù)進(jìn)水 停止加熱 停止進(jìn)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(xiě)地址 CR_Add EQU 0D7FFH ；指令口讀地址 DW_Add EQU 0E7FFH ；數(shù)據(jù)口寫(xiě)地址 DR_Add EQU 0F7FFH ；數(shù)據(jù)口讀地址 溫度測(cè)量模塊 溫度監(jiān)測(cè)子程序 本模塊的核心器件是微處理器 AT89C51 單片機(jī)與數(shù)字溫度傳感器 DS18B20；開(kāi)機(jī)后將對(duì)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行掃描，即對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)操作。對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)一定要遵循數(shù)字溫度傳感器的時(shí)序，因?yàn)閿?shù)字溫度傳感器 DS18B20 硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要用軟件進(jìn)行補(bǔ)償，所以 DS18B20 的讀寫(xiě)時(shí)序相對(duì)較為復(fù)雜，如果讀寫(xiě)時(shí)不遵守其電氣特性將得不到正確的溫度測(cè)量值。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20測(cè)量得到的溫度信息就是當(dāng)前水箱中的溫度信息，對(duì)AT89C51單片機(jī)進(jìn)行編程，將對(duì)數(shù)字溫度傳感器 DS28B20進(jìn)行讀寫(xiě)操作，讀出 DS18B20中的兩字節(jié)溫度信息，分別存入 0040H、 0041H兩個(gè)內(nèi)存單 元，再對(duì)這兩個(gè)字節(jié)的信息進(jìn)行處理，得到當(dāng)前水溫的個(gè)位、十位、百 位，分別存入 0071H、 0072H、 0073H三個(gè)內(nèi)存單元。為后一步的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供數(shù)據(jù)信息。 溫度測(cè)量流程圖如圖 ，編程時(shí)一定要遵守 DS18B20的時(shí)序，否則 DS18B20將不會(huì)響應(yīng)。 21 數(shù)據(jù)處理子程序 DS18B20將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入到單片機(jī)，所得到的并不是溫度的實(shí)際值，所以需要根據(jù)不同 分辨率時(shí)的溫度和數(shù)字輸出之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系 進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到實(shí)際溫度值，本設(shè)計(jì)設(shè)置的分 辨率為 12位 ，所以得出以下轉(zhuǎn)換公式 [15]。 當(dāng)測(cè)得的溫度低于 0℃時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換使用公式（ 1）；當(dāng)溫度高于 0℃時(shí)，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(shí)際溫度值， D是 DS18B20轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)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(guò) ROM 匹配 開(kāi)始 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 讀溫度前先復(fù)位 跳過(guò) 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(cè)量模塊 此設(shè)計(jì)中水位傳感采用干簧管傳感器，采集的信號(hào)為模擬信號(hào)，將此信號(hào)接ADC0809，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中，在將此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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(dòng)轉(zhuǎn)換 Y N 圖 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 返回 開(kāi)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(shí)間整定模塊 DS12887 初始化子程序 本次設(shè)計(jì)采用 24小時(shí)制，采用查詢(xún)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(shí)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(lèi)推 ? ； ；啟動(dòng)芯片正常工作 MOV DPTR,37F0BH MOV A,06H MOVX @DPTR,A RET 讀當(dāng)前時(shí)間子程序 用查詢(xún)方式讀出 DS12887 當(dāng)前時(shí)鐘值， 分別將年的十位、個(gè)位存入 32H、 33H；將月的十位、個(gè)位存入 35H、 36H；將日的十位、個(gè)位存入 38H、 39H；將時(shí)的十位、個(gè)位存入 3DH、 3EH；將 分的十位、個(gè)位存入 40H、 41H；將秒的十位、個(gè)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(diǎn)在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器通?？煞譃閮纱箢?lèi)，一類(lèi)是點(diǎn)陣型，另一類(lèi)是字符型。點(diǎn)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(jiǎn)單的圖形，簡(jiǎn)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(xiě)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(shí)能自動(dòng)復(fù)位，并對(duì) LCD 模塊進(jìn)行初始化。內(nèi)部初始化時(shí)間應(yīng)大于 10ms，在這期間忙狀態(tài)標(biāo)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(xiàn)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(diǎn)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(pán)模塊 鍵盤(pán)模塊描述 盤(pán)是人向機(jī)器輸入數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)的基本設(shè)備，用輸入數(shù)據(jù)和命令，顯示計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、命令和計(jì)算結(jié)果。微機(jī)鍵盤(pán)有兩種：一種是全編碼鍵盤(pán)，其鍵碼全由軟件提供，但是這種方式硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要使用軟件編程來(lái)補(bǔ)償 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，編碼鍵盤(pán)由 CPU 通過(guò)鍵盤(pán)處理程序完成整個(gè)工作過(guò)程。相對(duì)CPU 來(lái)說(shuō)，按鍵閉合是隨機(jī)發(fā)生的，鍵盤(pán)處理程序必須能夠及時(shí)捕捉到閉合的鍵，并求出其鍵碼。 按照這一過(guò)程的不同，鍵盤(pán)的工作方式可分為程序掃描方式和中斷掃描方式。而在本