【正文】 實現(xiàn)多任務融為一體，成本比較低且實現(xiàn)起來簡單易行。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 37 6 結(jié)論 本設計主要完成以 AT89C51 為智能核心的太陽能熱水器中央控制器的硬件電路設計以及相應的軟件設計。 除了上述介紹的通過濾波器濾波外，對于隨機干擾，可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或濾除。時鐘線垂直于 I/O 線比平行于 I/O 線干擾小，時鐘線要遠離 I/O 線。三個區(qū)域的電源線、地線由該點分三路引出。 印制電路板的設計對單片機系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對噪聲特別大的部件，如開關電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機系統(tǒng)的干擾。不能把地線隨便接在暖氣管子上。為單片機系統(tǒng)提供良好的地線，對提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。電源電壓從當初的 5V降至 并繼續(xù)下降到 、 、。只能使用其中之一。 外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。環(huán)境對單片機系統(tǒng)得干擾一般都是以脈沖的形式進入系統(tǒng)的，干擾竄入單片機的渠道主要有三 條： 1．空間干擾。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 33 開 始顯 示 器 緩 沖 區(qū) 指 標 置 初 值7 9 H 存 入 R 0掃 描 模 式 置 初 值 0 1 H 存 入 R 3R 3 存 入 8 1 5 5 H 的 A 口取 顯 示 數(shù) 據(jù) 查 表 轉(zhuǎn) 換 為 段 碼 存 入 8 1 5 5 H 的 B 口延 遲 1 m s顯 示 緩 沖 器 指 針 R 0 加 1( R 3 ) . 3 = 1 ?R 3 左 移 一 位返 回YN 圖 44 鍵盤中斷服務程序 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 34 5 抗干擾技術設計 單片機測控系統(tǒng)體積小 、價格低、功能靈活、使用方便，已在工業(yè)領域中得到廣泛應用，單片機系統(tǒng)越來越受到人們的關注。 通過延時子程序達到去鍵盤抖動的目的，并將所輸入鍵的鍵號存入模擬通道選擇指針 R7 中。 動態(tài)顯示程序設計 在 AT89C51 內(nèi)部的 RAM 中設置 4 個顯示緩沖單元 79H— 7CH，分別存放顯示器的 4 位數(shù)據(jù)， 8155H 的 PA 口掃描 輸出總是只有一位高電平，即顯示器的 4位中僅有一位公共陰極為低電平，其它位高電平， 8155H的 PB 口輸出相應位（陰極為低）的顯示字形的斷碼，使其一位顯示出一個字符，其它位為暗，依次改變 PA 口輸出為高的位， PB 口輸出對應的段碼，顯示器的四位就動態(tài)地顯示出由緩沖區(qū)中顯示數(shù)據(jù)所得字符 [18] 。當檢測到水位過低時，控制單片機在 8255A 的 PC3 口的二極管提示加水，然后手動加水。 主程序首先完成對串口，定時器，中斷源的初始化設置，初始運行參數(shù)，開中斷，然后循環(huán)讀取鍵盤狀態(tài)，檢測系統(tǒng)是否漏電。通過鍵盤輸入實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集； 178。同時運用軟件設計可以相對地簡化硬件結(jié)構(gòu)，有效地降低設計成本并提高系統(tǒng)的性能。 RD：接 8255H 的 RD 端。 EA：內(nèi)外程序存儲器選擇 控制端。 XTAL XTAL2：通過晶振實現(xiàn)單片機內(nèi)部時鐘。 RST：接 MAX690A 的 RESET。 VCC：接 +5V電源。 單片機通過 P0 口用一個 8255A 擴展芯片實現(xiàn) 8 位 LED 顯示， Po口和 373 相連鎖存地址信號， ~ 和水位檢測傳感器接口電路連接， 和 分別接有加水繼電器和加熱繼電器。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 25 圖 39 AT89C51 內(nèi)部時鐘方式電路 系統(tǒng)原理綜述 系統(tǒng)硬件原理如原 理圖（附）所示 。 89C51 內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖 39 所示。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式。 89C51單 片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為保證同步方式的實現(xiàn)，89C51 單片機應在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按時序執(zhí)行工作。 MAX690A 與 89C51 單片機的接口電路如圖 38 所示： 123U 2A74 F 321 2A74 F 041 2A74 F 04S1+ C110uFR41K+ 5VV ba tt6V ou t1V c c2GND3P F I4R E S E T7W D I6P E O5U3M A X 6 9 0 AR21KR31K+ 5VR11KE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U189C 51B T 2備用電源 圖 38 MAX690A 與 89C51 的接口電路 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 24 本電路有復位電路和看門狗電路功能， R R2 選取說明如下： R1 1R1 R 2 ??? （ 31） 當 R1=1kΩ， R2= kΩ，使 +5V 電壓跌落到 ， PFI 的輸出電壓低于 ， PFO 輸出高電平作為單片機的中斷信號。 備用電池方式靜態(tài)電流 50μ A； 178。 (4)可用于低電壓檢測。本系統(tǒng)采用微處理器監(jiān)控器 MAX690A 完成硬件“看門狗”電路。 在計算機測 控系統(tǒng)中，為了保證微處理器穩(wěn)定而可靠地運行，需要配置電壓監(jiān)控電路；為了實現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護，需備用電池及切換電路；為了使微處理器盡快擺脫因干擾而陷入的死循環(huán)，需要配置看門狗電路，將完成這些功能的電路集成在一起的芯片中稱為微處理器監(jiān)控器。只要電源 VCC的上電時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復位初始化。 RST 引腳是復位信號的輸入端， 高電平有效，其有效時間應持續(xù) 24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。 8279 的CNTL、 SHIFT 引腳接地。由于 8279 的輸入線RL0RL7 內(nèi)部有上位電阻，當無鍵按下時均為高電平，而當有鍵按下時則被鍵盤上的按鍵拉成低電平，該鍵的行、列號信息被讀人 FIFO RAM緩沖器中。 SL0SL2經(jīng) 74LS138(1)譯碼低四位掃描控制位選口，顯示字符的段選碼由 8279 芯片的一個 4位輸出口 OUB03同步輸出實現(xiàn)，并且經(jīng) 74LS06 非門輪流驅(qū)動 7 段 LED顯示器。顯示器采用 4 個 LED 數(shù)碼管，系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)經(jīng) AT89C51 單片機處理后通過 I/O 口送到驅(qū)動電路， LED 顯示甲烷氣體現(xiàn)場濃度。 4 鍵盤。而各共陽極或共陰極分別由相應得 I/O 線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。所以稱為靜態(tài)顯示。 2）按鍵的識別方法 按鍵識別的方法主要有掃描法、線反轉(zhuǎn)法和鍵盤編碼。列線如果為低電平，這行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平也高。從圖中可以看出，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤與獨立式按鍵相 比，要節(jié)省很多 I/O 口線。 3．鍵盤接口的工作原理 常見的鍵盤接口分為獨立式鍵盤接口和矩陣式鍵盤接口兩種。 2．消除按鍵抖動 1) 硬件消除抖動一般采用雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。 鍵盤輸入應解決的問題 1．鍵盤輸入的特點 鍵盤的實質(zhì)是一組開關的集合。 將 ADC0809 作為外擴的并行 I/O 口，由 和 WR 端的脈沖同時有效時啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，通道選擇端與 A、 B、 C 分別與地址線 A0、 AA2 相連。當 A/D 轉(zhuǎn)換器變換結(jié)束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應此中斷請求，進入中斷服務程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回原程序 [14]。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 2176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。 溫度傳感器選用 本系統(tǒng)采用接觸式溫度傳感器 DS18B20。 如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 16 就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。當所要求測量精度比較低時，在一 定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡減少從外界引入的串擾信號。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 15 要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。 3 太陽能熱水器中央控制器的硬件設計 前端模擬電路設計 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是 在進行某個量的測量時首先要解決的問題。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 14 （ 2） PC口置位 /復位控制字 “0” —— 標志位。 D3 —— PC7 ~ PC4 的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 PC3 ~ PC7 作聯(lián)絡線 此時， PB口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1 作聯(lián)絡線）。 H H H L L L L L L L L H L H H H L Qn Dn LE OE 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 12 （ 3）外設接口部分 可由編程決定三個端口的功能 輸入 輸出 其它 A 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 雙向 B 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 C 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 可分成兩組分別作 A口、 B口的選通聯(lián)絡線 8255A 的端口操作 A1 A0 選中 0 0 PA 口 0 1 PB 口 1 0 PC 口 1 1 控制寄存器 二、 8255A 的工作方式及方式選擇 8255A 的工作方式 （ 1）方式 0 —— 基本輸入 /輸出方式 A口、 B口、 C口均有此方式，無 選通， 是單片機與外部設備之間的直接數(shù)據(jù)通道。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 11 鎖存器 74LS373 74LS373 是一種 8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，其引腳電路圖如下： . 引腳圖中 Dn輸入端； Qn輸出端； OE、 LE為控制端，該片如何工作由功能表定，表中 L為低電平、 H為高電平、 Z為高阻抗（相當開路）179。 (4)在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當 程序讀該 DS1820 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。在使用 PL/M、 C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。 繼 “ 一線總線 ” 的早期產(chǎn)品后， DS1820 開辟了溫度傳感器技術的新概念。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡化版本。176?，F(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。C 。C~+125176。在 A1 輸出端接上 測量或處理電路，便可對溫度進行指示或進行其它自動控制。 LM324應用作測溫電路 感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。按圖中所給 數(shù)值 , Av=10。電路無需調(diào)試。兩個信號輸入