【正文】 該模塊完成以下功能 :①用六只八段的共陰極數碼管實現顯示功能，其中前四位顯示時間的小時和分，后兩位顯示溫度。 對于溫度和時間設定，每次設定結束后，就將設定值存人 DS12C887 的非易失性 RAM 中，下次開機時進行讀取。當陽光充足時，熱水器會利用太陽能將蓄水箱內的水加熱到一定的溫度 (可能會高于設定溫度 )，控制器將不啟動輔助加熱裝置；當陽光不足 (陰雨天 )時，為了使用戶同樣能夠使用到熱水，控制器能夠自 動啟動輔助加熱器，借助電能將水箱內的水加熱到設定溫度。 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經過橋式整流電路 D1～ D4和濾波電容 C6的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805的 Vin和 GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化 )。當水位低到無法檢測到時，與門輸出端將被鎖死為低電平，繼電器將不會有機會動作，防止了干燒。當 CPU 向 發(fā)清零信號時， 經反相器后變?yōu)楦唠娖?，進人與門，此時若與門另一輸人腳為高，則與門輸 出高電平，同時發(fā)光二極管的 D1 點亮，指示工作狀態(tài)為正在輔助加熱。此處采用了光電耦合器 4N25 作為對繼電器線圈的控制端。 圖 37溫度測量電路 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 太陽能熱水器系統硬件設計 27 光電隔離與輔助加熱電路設計 當室外光強不足（陰天和下雨）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。顯示時、分、秒和溫度的顯示。 S1 鍵功能鍵，只有此鍵按下其它三個鍵才有效，此鍵可以實現進入時間、溫度的調整狀態(tài)，設定溫度時間的小時位，設定溫度時間的分鐘位， S2 鍵為加 1鍵， S3 為減 1鍵， S4 位確定鍵，實現各功能后的確定。 常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。 圖 34 看門狗和復位接口電路 鍵盤和顯示接口電路的設計 鍵盤電路 鍵盤在單片機應用系統中能實現向單片機輸人數據、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則 X25045 將從 RESET 輸出一個高電平信號，經過微分電路 C R3 輸出一個正脈沖，使 CPU 復位。當水溫適合可按手動停水按扭 K5，這兩個按扭可隨意控 制 [17]。為了使 8051 隨時能夠讀出當前的 水位情況，這里選用 74LS244 作為狀態(tài)輸入緩沖器 [16]。當水位高于非門 W18的輸入探針時，由于水的導電作用，使非門 W18 的輸入變?yōu)榈碗娖?，所以其輸出變?yōu)楦唠娖剑?LED點亮，依此類推口隨著水位的上升，各非門輸出相繼為高電平。 DS12887 的高位地址用 8051 的 選擇，則時鐘芯片的高 8位地址為 EFH，而其低 8 位地址則由芯片內部各單元的地址來決定 (00H～ 80H)， DS12887 的中斷輸出端 IRQ 接上拉電阻，同 8051 中斷線 INTO 相連，為單片機提供中斷信號 [15]。本系統采用美國 DALLAS 半導體公司最新推出的時鐘芯片DS12887，該芯片采用 CMOS 技術，把時鐘芯片所需的晶振和電池以及相關的電路集成到芯片內部，并與 MC146818 管腳完全兼容。另一種是 ： 利用寄存器 A 中的 UIP位來指示芯片是否處于更新周期。僅使用 8051 內部 RAM 已完全能夠滿足要求。 X25045 的存貯器部分是 CMOS 的 4096 位串行 EPROM，它在內部按 512 8 來組織。用戶可從三個預 置的值中選擇此周期。 X24045 芯片介紹 X25045 把三種常用的功能：看門狗定時器，電壓監(jiān)視和 E2PROM 組合在單個封裝之內。 DS18B20 在使用時 ， 一般都采用單片機來實現數據采集。它們有嚴格的時隙概念。如果門電路仍未關閉 , 則系統重復上述過程。 二、 DS18B20 測溫原理 DS18B20 的測溫原理： DS18B20 測量溫度采用了特有的溫度測量技術 ， 它是通過計數時鐘周期來實現的，內部計數器對一個受溫度影響的振蕩器的脈沖計數 ,低溫時 ,振蕩器的脈沖可以通過門電路。由于每片 DS18B20 含有唯一的硅串行數 , 所以在一條總線上可以掛接多達 248≈ 218 1014 只 DS18B20,再加上DS18B20 獨特的單線總線結構 ,決定了 DS18B20 特別適合于大型的多路溫度實時 測控系統的溫度檢測。在 UIP 位從低變高 244μ s 后 ， 芯片將開始其更新周期 ， 所以檢測到 UIP位為低電平時 ， 則利用 244μ s 的間隔時間去讀 取時標信息。 為了采樣時標寄存器中的數據 ， DS12887/DS12C887 提供了兩種避開更新周期內訪問時標寄存 器的方案 ： 第一種是利用更新周期結束發(fā)出的中斷。在更新周期內 ， 芯片內部時標寄存器數據處于更新階段 ， 故在 該周期內 ， 微處理器不能讀芯片時標寄存器的內容 ，否則將得到不確定數據。讀該寄存器后 ， 該位將自動置“ 1”。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 太陽能熱水器的組成及工作原理 16 寄存器 D為只讀寄存器。 (2) PF、 AF、 UF 位 ： 這三位分別為周期中斷、報警中斷、更新周期結束中斷標志位。 PIE +AF 寄存器 C的控制字的格式如表五所列。 (5) 24/ 12 位 ： 24/ 12 小時模式設置位。 (3)SQWE 位 ： 方波輸出允許位。其寄存器 B的控制字的格式如表四所列。各種不同的組合可以產生不同的輸出。當芯片解除復位狀態(tài) ， 并東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 太陽能熱水器的組成及工作原理 14 將 010 寫入 DV0、 DV DV2后 ， 另一個更新周期將在 500ms 后開始。寄存器的控制字的格式如下表二所列： BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 表二 DS12887 控制寄存器 A 各布爾位定義 DS12887 控制寄存器 A各布爾位定義的功能如下： 1)IP 位 ： 更新周期標志位。 三、 DS12887 和 DS12C887 內部寄存器的功能 因 DS12887 和 DS12C887 結構功能上類似 ， 現以 DS12887 為例說明如下 ： CPU通過讀 DS12887 的內部時標寄存器得到當前的時間和日歷 ， 也可通過選擇二進制碼或 BCD 碼初始化芯片的 10個時標寄存器。 IRQ(中斷申 請輸入 )： 低電平有效 ， 可作微處理的中斷輸入。 R/W(讀 / 寫輸入 ) ： R/ W 管腳也有兩種操作模式。 AD0 — AD7(雙向地址 / 數據復用線 )： 總線接口 ， 可與 MOTOROLA 微機系列和 INTEL 微機系列接口。 VCC： 直流電源 + 5V 電壓。 一、主要技術特點 DS12887/DS12C887 具有下列主要技術特點 ： (1) 具有完備的時鐘、鬧鐘及到 2100 年的日歷功能 ， 可選擇 12 小時制或 24小時制計時 ， 有 AM 和 PM、星期、夏令時間操作 ， 閏年自動補償等功能 (2) 具有可編程選擇的周期性中斷方式和多頻率輸出的方波發(fā)生器功能 (3) DS12887 內部有 14 個時鐘控制寄存器 ， 包括 10 個時標寄存器 ， 4 個狀態(tài)寄存器和 114bit 作掉電保護用的低功耗 RAM (4) 由于該芯片具有多種周期中斷速率時鐘中斷功能 ， 因此可以滿足各種不同的待機要求 ， 最長可達 24小時 ， 使用非常方便 (5) 時標可選擇二進制或 BCD 碼表示 (6) 工作電壓 ： + ～ 、工作電流 ： 7～ 15mA (7) 工作溫度范圍 ： 0～ 70176。芯片都采用24引腳雙列直插式封裝 ， 其引腳接口邏輯和內部操作方式與 MC146818 基本一致 ，所不同的是 DS12887/DS12C887 芯片的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的上方 ， 組成一個加厚的集成電路模塊 ， 因此 ， DS12887/ DS12C887 時鐘芯片無需 MC146818 的電源電位檢測端 (PS)， 電路通電時其充電電路便自動對可充電電池充電 ， 充足一次電可供芯片時鐘運行半年之久 ， 正常工作時可保證時鐘數據十年內不會丟失。它所提供的世紀字節(jié)在位置 32h， 世紀寄存器 32h到 2021 年 1月 1日從 19遞增到 20。 口 線 引腳 第二功能 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 INT0(外部中斷 0) 13 INT1(外部中斷 1) 14 T0（定時器 0外部輸入） 15 T1（定時器 1外部輸入） 16 WR（外部數據存儲器寫脈沖） 17 RD（外部數據存儲器讀脈沖） 表一 P3口引腳第二功能 值得強調的是， P3口的每一條引腳都可以獨立定義第一功能的輸入輸出或第二功能 [6]。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高 8位地址總線送出高 8位地址，在對 EPROM 編程和程序驗證期間，它的接收高 8位地址。 b)P1 口（ 1腳～ 8腳）：是 8 位準雙向 I/O 口由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能瑣存，故不是 真正的 I/O 口。 EA/VPP：當 EA 端保持高電平時，訪問內部程序存儲器，但在 PC（程序計數器）值超過 0FFFH 時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序，當 EA 保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內部程序存儲器，對于常用的 80C51 來說，無內部程序存儲器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于 EPROM 型的單片機，在 EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ PROG）。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。推薦在此引腳與 VSS 引腳接一個約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個約 10uf 的電容，以保證可靠地復位。在單片機內部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。 XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個引腳。 下面按其引腳功能為四部分敘述這 40 條引腳功能。單片微型計算機是微型計算機發(fā)展中 的一個重要分支，其獨特的結構與性能，越來越普及地應用于國民經濟的各個領域，以下主要介紹 8051 單片機，它與微型計算機的區(qū)別是什么，單片機發(fā)展概況；它的特點和應用，通過對本節(jié)的學習，使大家對單片微型計算機有個初步的認識和了解。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱循環(huán)熱水器。 當集熱器吸收太陽輻射后，集熱器內溫度上升，水溫也隨之升高。 集熱器 保溫水箱 熱水出水管 下降水管 自來水管 上升水管 備用水箱 圖 22熱水器裝置簡圖 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 太陽能熱水器的組成及工作原理 7 熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成，圖中為典型的熱水器裝置圖。 太陽能熱水器通常由集熱器、蓄熱水箱、循環(huán)連接管道、支架及其輔助零部件組成。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成。這就為常規(guī)能源匱乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好的前景。太陽的壽命至少尚有 40 億年，相對于人東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 目前國內外發(fā)展現狀及課題研究意義 4 類歷史來說，太陽可源源不斷的供給地球能量的時間可以說是無限的。有關國際組織已召開多次會議，限制各國 C02等溫室氣體的排放量。 (2)環(huán)境污染 當前，由于燃燒煤、石油等化 石燃料，每年有數十萬噸硫等有害物質散布到空中，使大氣環(huán)境遭到嚴重污染，直接影響人類的身體健康和生活質量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴重污染水土。我國已經成為太陽能熱水器第一使用國和生產國。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 目前國內外發(fā)展現狀及課題研究意義 3 我國太陽能熱水器產業(yè)，從