【正文】 。MR =0 時 ， 74LS164輸出清零，其顯示電路如 。 圖 35 串行口擴展的 4位 LED顯示電路 其工作過程如下 :80C51的串行口設定在方式 0移位寄存器狀態(tài)下 ， 串行數(shù)據(jù)由 ， 移位時鐘由 送出。在移位時鐘的作用下 ， 串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入 74LS164中。 4片 74LS164 串級擴展為 4個 8 位并行輸出口 ， 分別連接到 4個 LED顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。需要指出的是 ，由于 74LS164 無并行輸出控制端 ， 因而在串行輸入過程中 ， 其 輸出端的狀態(tài)會不斷變化 ， 造成不應顯示的字段仍有較暗的亮度 ， 影響了顯示的效果。以往的做法是在 74LS164 的輸出端加接 4片鎖存器或三態(tài)門 ， 使移位寄存器串行輸入數(shù)據(jù)時其輸出端的變化不反映到 LED上 ， 待串行輸入結束后再打開鎖存器或三態(tài)門 ， 將穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)送給 LED。 本設計電路的獨特之處在于僅采用了 1片三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM317T， 317T 的 2 腳分別是電壓輸入、輸出端 ， 317T 的 1腳是電壓調(diào)整端 ， 腳 2輸出哈爾濱理工大學學士學位論文 27 電壓隨腳 1電壓而變化。腳 1與接地電阻之間并一個 NPN 三極管 ， 它的基極受 口線控制 ， 串 行輸入時 口線為高電平 ， 三極管飽和導通使 317T 的腳 1約為 V， 腳 2輸出電壓隨之下降到 V， 不足以使共陽極 LED發(fā)光 ，故此時串行輸入的影響不會反映到 LED上 ； 串行輸入結束后 ， 使 低電平 ， 三極管截止 ， 腳 2輸出電壓因腳 1電壓增高便上升到 LED正常發(fā)光。因此 ， 1片三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM317T起到了 4片鎖存器的作用使 LED 顯示不會閃爍。本電路的另一優(yōu)點是通過可調(diào)電位器 P1可在線調(diào)整腳 2的輸出電壓 ， 使 LED的顯示亮度均勻可調(diào) ， 而且省掉了大量的 LED限流電阻。 光電 隔離與輔助加熱 電路設計 VCC VCC VCC R5 K T1 R1 R2 R3 R4 LED T2 GND R6 圖 36 輔助加熱電路圖 上圖為太陽能熱水器光電隔離與輔助加熱電路設計。 當室外光強不足（陰天、下雨）時，對水箱的水提前加熱是很必要的，這一電路恰好能完成這一功能 。 工作原理 ： 當單片機 口輸出高電平時，三極管 T1導通， 致使發(fā)光二極管發(fā)光，同時光敏三極管 T2 導通，繼電器閉合，電阻絲 R1~R4 發(fā)熱，這樣就完成了加熱任務，此電路雖然簡單，但在太陽能熱水器中是必不可少的。 哈爾濱理工大學學士學位論文 28 第四章：控制器的軟件設計 主程序設計 熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠在設定的時間向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。當控制器在設定的時間使水溫達到設定溫度時，將通過聲光報警提醒用戶。 根據(jù)這一要求，控制器軟件設計采用模塊化結構，包括主程序、鍵盤中斷子程序、 DS12887 更新周期結束中斷子程序、 LED顯示子程序和提前加熱時間計算子程序等。 系統(tǒng)主程序主要完成溫度和水位的檢測以及進行輔助加熱時間預算和一些初始化功能。在主程序中采用了查表方法進行輔助加熱提前量預算。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 4所示。 圖 41 系統(tǒng)程序流程圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 29 對于溫度和時間設定， 每次設定結束后， 就將設定值存入 DS12887 的非易失性 RAM 中，下次開機時進行讀取。這樣作至少有兩個優(yōu)點：一是系統(tǒng)在不進行設定時，就認定該設定值和先前一次一樣，解決了每次開機總要從頭設定的問題，另一個是若系統(tǒng)在運行中間停電而再次來電時，可以不用重新設定， 就能按原設定值對溫度進行控制，增強了控制器適應 外界變化的能力。對提前加熱時間的計算，則是系統(tǒng)能否實現(xiàn)預定功能的重要一環(huán)。因為系統(tǒng)采用分段式水位檢測，若采用能量守恒的方法對提前加熱時間進行預算，也同樣得不到精確的結果。為了避開繁瑣的計算過程，本系統(tǒng)中采用了模糊控制思想，使用了如下一些控制語句： IF 水位高 AND 溫度差大 THEN 加熱時間長 IF 水位適中 AND 溫度差適中 THEN 加熱時間適中 IF 水位低 AND 溫度差低 THEN 加熱時間少 采用這種思想后，可以用實驗方法獲得各種情況下需要加熱的時間， 編制成表格。使用時，只要查表獲得提前加熱時間就 行了。顯然，表格分得越細，控制就越準確。本控制器采用溫差每等于 5℃為一格， 就能滿 足控制要求了。為了減小誤差，試驗表明，可以采用如圖 5 的方法。 圖 42 水位監(jiān)測處理示意圖 實驗中，用水位達到 B1時的結果代替水位達到 A1時的結果， B2代替 A2，B3 代替 A3， B4代替 A4。這樣， CPU 讀入的 A1水位查表后得到的預加熱時間是實驗中水位在 B1 處的時間。經(jīng)過這種處理，會把由于分段檢測而產(chǎn)生的計算誤差減小一半，由原來的 h變成了 h/2(h為分段水位檢測間隙 )。如果水箱水深為 40cm，分 8 段檢測，此種處理方法的計算將使水位誤差由原來的 5cm變成了 。這種誤差對于民用的熱水器來說，已完全能夠滿足要求了。 哈爾濱理工大學學士學位論文 30 分析表明 ， 移位寄存器 74LS164僅有串入并出作用沒有譯碼功能。因此 ，在編寫顯示驅動程序之前 ， 首先需要計算列寫出與本電路對應的 LED段選碼 ， 然后由 80C51的 74LS164的串行輸入端 ， 再并行輸出到 LED 的段選端。需要指出的是 ，上面 顯示電路采用 TOS28106BHK型號的共陽極 LED顯示器 ， 根據(jù) PCB印制線路板的連線方便 ， 其 LED的 8個段選端與 74LS164的并行輸出口即 8根段選線的連接沒有遵照通常的規(guī)律 ， 而是如圖 35所示的段排列為 5， 相應的段選碼也要重新計算 ， 如顯示字符 0的段選碼為 11H， 顯示字符 1的段選碼為 D7H等。另外 ， 這種穩(wěn)定的靜態(tài)顯示方式也省去了 CPU的動態(tài)掃描過程 ， 此為上述電路的又一特點。電路中設計了 4位 LED顯示器 ， 其功能為 ： 左首位為百位數(shù)或標志位 ， 左二位為十位數(shù) ， 左三位為個位數(shù) ， 左四位為小數(shù)點后的十分位數(shù)。據(jù)此 ， 給出如圖 43所示的顯示子程序框圖。 哈爾濱理工大學學士學位論文 31 結束語 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： 1． 結構簡單、運行可靠、操作維護簡便。 2． 熱源取之不盡用之不竭，不需要運輸，節(jié)省燃料。 3． 無污染，不會對周圍環(huán)境造成任何影響。 4． 熱水產(chǎn)量受季節(jié)、地區(qū) 緯度、采熱面積、采熱器類型、環(huán)境溫度、供水溫度、風速、日照實際等因素影響較大。 5． 該系統(tǒng)加裝減壓閥后可與鍋爐配套使用，解決冬季用水。 6． 不用考慮玻璃蓋的防凍裝置。 該熱水器裝置置于浴室屋訂占地面積較大，同時增加了建筑物的載荷。 在試制和安裝過程中我們體會到只有注意以下幾個方面才能保證熱水器的正常運行，第一是循環(huán)管道水流方向不允許有反坡現(xiàn)象，拐彎要和緩，管道內(nèi)要清潔無阻塞。第二是冷水箱、熱水箱、集熱器及熱水保溫的相對位置及標高合理，符合水流規(guī)律，第三是補充給熱水箱的水流不允許沖擊，第四是電磁閥的選擇及安裝位置要合 理，保證動作靈敏可靠。 總之，無論從市場或技術抑或價格的角度來說，此款熱水器具有很大的優(yōu)勢。它市場前景廣闊、技術先進、價格合理、高度智能化，方便省事，是當前市面上熱水器的升級產(chǎn)品。它不但適合于城鄉(xiāng)民宅需求，還適用于寫字樓、餐飲、娛樂、商業(yè)服務浴室、理發(fā)店、旅館、招待所、托兒所、敬老院及外貿(mào)出口等各種需求。 哈爾濱理工大學學士學位論文 32 參考文獻 [ 1 ] 劉福才、 劉豐、劉立偉 AVR單片機在太陽能熱水器智能控制器中的應用。微計算機信息， 1999， 4。 [ 2 ] 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。 [ 3 ] 向奇汝 多功能溫度控制器 [J ] 自動化與儀器儀表， 1999 [ 4 ] Tom Fox Build the Intelligent Thermometer [ J ]。 Computer amp。 Electronics。 January， 1983。 [4] 何立民 單片機中、高級教程 北京航空航天出版社 1999 [5] 郭廷瑋 太陽能利用和前景 科學普及出版社 1986 [6]萬福君、潘松 峰 單片機原理系統(tǒng)設計與應用 科學技術大學出版社 2022 [7] 潘永雄、沙河、劉向河 電子線路 CAD實用教程 西安電子科技出版社 2022 [8] 何克忠、李偉 計算機控制系統(tǒng) 清華大學出版社 1998 [9] 周政新 電子設計自動化實踐與訓練 中國民航出版社 1998 [10]丁志剛、李剛民 單片微型計算機原理與應用 北京電子工業(yè)出版社 1990 [11]王福瑞 單片微機測控系 統(tǒng)設計大全 [M] . 北京 :北京航空航天大學出版社 ,1999. [12]金偉正 單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應用 電子技術應用， 2022 [13]王建萍 串行 LED顯示驅動器及應用 電子技術應用 1996 哈爾濱理工大學學士學位論文 33 致謝 在我的學習過程及論文的設計編寫過程得到了周永勤老師的鼎立相助和悉心指導，以及在完成論文的過程中，系統(tǒng)軟件的編寫方面得到了一些同學的協(xié)助，在此一并表示深深的感謝。 哈爾濱理工大學學士學位論文 34 附錄一： 主程序： ORG 000H JMP START START： Curtemp EQU 10H ； Curtemp 存儲地址 Pretemp EQU 11H ； Pretemp 存儲地址 MOV TMOD， 53H LCALL InitDS12887 ；初始化 DS12887時鐘芯片 SETB EA ；開 CPU 中斷 LCALL ReadTempandTime ；讀溫度時間設定值 LCALL ReadWaterandPosition；讀水位高度 CLR C ； C清零 SUB Curtemp， pretemp JC Offheat Heatcontinue： LCALL FUZZY ；預算提前加熱時間 LCALL DELAY LCALL Heat SJMP $ OffHeat： CLR RETI Heat： SETB LCALL DELAY CLR C LCALL ReadTemp MOV A， Curtemp ADD A， 2H SUB A， Pretemp