【正文】 按照這一過(guò)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。微機(jī)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(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，編碼鍵盤由 CPU 通過(guò)鍵盤處理程序完成整個(gè)工作過(guò)程。指令代碼： 00001111B=0FH。 （ 4）顯示狀態(tài)設(shè)置。 （ 3）輸入方式設(shè)定： ID=1， S=0。 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(diǎn)陣），指令代碼： 00111000B=38H； （ 2）清屏。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]。 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。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。液晶顯示器通常可分為兩大類，一類是點(diǎn)陣型，另一類是字符型。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。 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。 ? ? 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。 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]。為后一步的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供數(shù)據(jù)信息。對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫操作時(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 的讀寫時(shí)序相對(duì)較為復(fù)雜，如果讀寫時(shí)不遵守其電氣特性將得不到正確的溫度測(cè)量值。 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。 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。 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。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。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。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]。光電隔離和 TRIAC驅(qū)動(dòng)部分電路如圖 。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。雙向晶閘管的突出特點(diǎn)是可以雙向?qū)ㄇ揖哂腥鐖D 。 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。它是在單向晶閘管的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的新型器件。其中，三極管型光電耦合器的電流傳輸比較小，若要得到較大的電流傳輸比可選用達(dá)林頓型 (復(fù)合管型 )光電耦合器；若采用光電藕合器在電路中作為開(kāi)關(guān)用，要求其飽和壓降低，可選用低通導(dǎo)光電藕合器：在高壓電子線路中，如在高壓穩(wěn)壓電路中，取樣放大管的信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器禍合到調(diào)整管，就要求光電耦合器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]。光電耦合起的發(fā)光器屬于電流驅(qū)動(dòng)器件，具有抗干擾能力強(qiáng)，共模抑制 比高，不受磁場(chǎng)影響，不需磁屏蔽的優(yōu)點(diǎn) [14]。并且響應(yīng)速度快，失真小，電氣隔離性能優(yōu)良。當(dāng)輸入端加上電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器便發(fā)出光線，受光器因受到光照而產(chǎn)生光電流，并從輸出端輸出，這即實(shí)現(xiàn)了“電 光 電”的轉(zhuǎn)換。 單片機(jī) 3*1KΩ +5V (b)按鍵電平復(fù)位 +5V R2 +5V R1 RST 8051 R1 RST 8051 (a) 上電復(fù)位 C1 C1 圖 15 電加熱、電磁閥控制電路 對(duì)電磁閥以及電加熱的控制，由于是通過(guò)微信號(hào)控制大電流，大功率，所以必須在開(kāi)關(guān)和單片機(jī)之間進(jìn)行很好的隔離，以免大電流信號(hào)影響單片機(jī)正常工作。 圖 。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是震蕩器建立時(shí)間加上 2 個(gè)機(jī)器周期。上電瞬間 RST端的電位與 CCV 相同，隨著電容充電電流的減小， RST端的電位逐漸下降。 80C51 單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種形式，最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路如圖 所示。 本次設(shè)計(jì)，按鍵的數(shù)量較多，因此采用行列方式，其與 單片機(jī) 的接口電路也比較簡(jiǎn)單。當(dāng) =0 時(shí)， VT導(dǎo)通時(shí)使蜂鳴器的兩個(gè)管腳之間獲得將近 5V的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過(guò)，而產(chǎn)生蜂鳴音；當(dāng) =1 時(shí)， VT 截止，蜂鳴器的兩個(gè)管腳間的直流電壓接近于 0V，蜂鳴器不發(fā)聲 [8]。 R是限流電阻。壓電式蜂鳴器工作時(shí)間約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，并設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的啟動(dòng)及控制電路，電路設(shè)計(jì)如圖 所示。在設(shè)計(jì)中采用看門狗電路，監(jiān)測(cè)智能 太陽(yáng)能熱水器 的工作情況，一旦系統(tǒng)執(zhí)行超時(shí)，立刻發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使程序重新執(zhí)行。 1 amp。 液晶顯示器與單片機(jī) 接口電路 本系統(tǒng)中使用 MDLS20265 模塊與單片機(jī)相連，它為字符型模塊，兩行顯示。 液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)有兩種方式，當(dāng)顯示容量較小時(shí)，一般采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 。電場(chǎng)效應(yīng)類又可分為扭曲向列 (TN)類、賓主效應(yīng) (GH)類和超扭曲效應(yīng) (STN)類等等。不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，對(duì)人體是很安全的 [1]。液晶顯示沒(méi)有蔭罩限制，像素 可以做得很小。人眼所感受的外部信息， 90%以上是外部物體對(duì)光的反射，而不是物體本身發(fā)光，所以被動(dòng)顯示更適合人的視覺(jué)習(xí)慣。 。 。液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃組成的很薄的盒子。 單片機(jī) DQ DS18B20 VDD GND GND ＋ 5V 5 KΩ 12 液晶顯示器的特點(diǎn)、分類及其他 （ 1）液晶顯示器的特點(diǎn) 。 圖 DS18B20 與單片機(jī)連線圖 液晶顯示器及接口電路 液晶顯示器 (LCD)由于體積小、質(zhì)量輕、功耗微等特點(diǎn)。單片機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā) 送一條 ROM指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 溫度監(jiān)測(cè)電路 本次設(shè)計(jì)采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器來(lái)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集。減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度 寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。 DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，11 當(dāng)計(jì)數(shù) 門打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。單片機(jī) 只需一根串口線與之通信，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，可以節(jié)省大量的引線和接口電路，比較適合該系統(tǒng)對(duì)溫度的測(cè)量。 0． 5℃之內(nèi)。集成溫度傳感器解決了傳統(tǒng)溫度傳感器的非線性問(wèn)題，具有使用方便、線性度好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。 溫度監(jiān)測(cè)電路及控制原理 實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量和控制的關(guān)鍵是選擇合適的溫度傳感器。 10 圖 水位監(jiān)測(cè)電路原理圖 為了實(shí)現(xiàn)水位的控制與顯示，需要對(duì)水位進(jìn)行采集，采集后經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換輸入到單片機(jī)。當(dāng)水位低至最低水位時(shí)單片機(jī)控制繼電器上水，直到預(yù)先設(shè)定水位。經(jīng)過(guò) OP 緩沖輸出的電壓 Vo=(n1)V。 Vo=8IR，現(xiàn)取豫 =1V，則 Vn= 8V。水位采集電路如圖 2所示， I為恒流源，該電流流過(guò)一個(gè)檢測(cè)電阻產(chǎn)生的壓降為 IR 。 水箱水位分 8級(jí)，由干簧管采樣，每變動(dòng)一級(jí)水位，電壓將變動(dòng) 1V。為克服上述缺陷，本裝置針對(duì)當(dāng)前的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)存在的缺陷，作了必要的改進(jìn)和完善： ① 針對(duì)水位探頭上產(chǎn)生水垢而影響導(dǎo)電性的方面，本裝置采用干簧管代替水介質(zhì)接點(diǎn)水位傳感器，無(wú)腐蝕，高可靠性，而且是線路信號(hào)的二線制傳輸，成本低且 提高了分辨力。 水位監(jiān)測(cè)電路及其工作原理 由于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器水位傳感裝置采用直流水介質(zhì)電接點(diǎn)型水位傳感器，因電解效應(yīng)，電極易腐蝕而導(dǎo)致接觸不良，可靠性低，電極壽命短。初始化芯片后， DS12C887 將自動(dòng)計(jì)時(shí)，并把 當(dāng)前時(shí)間存入存儲(chǔ)器里，可用指令讀出其中的時(shí)間，經(jīng)處理后供 LCD 顯示。能記秒、分、時(shí)、日、月、年及星期，還有閏年補(bǔ)償功能。它功能豐富應(yīng)用廣泛， PC機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)就是由 DS12887 提供的。 DS12887 時(shí) 鐘芯片 為了簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用了時(shí)鐘芯片 DS12887。 （ 2） 之前有用 51 系列 單片機(jī)做過(guò) “ 單片機(jī) 八路搶答器課程設(shè)計(jì) ” ，使用起來(lái)更加方便 和 熟練。具有集成度高、速率高、功耗低的特點(diǎn)。所以此系統(tǒng)要處理以下程序 :溫度的設(shè)置、采集、比較、控制和溫度 、時(shí)間的顯示以及定時(shí)執(zhí)行特定程序等功能。太陽(yáng)能熱水器控制器硬件電路主要 由 幾大部分組成 ： ① 水位傳感及控制電路； ② 溫度傳感及控制電路； ③ 鍵盤輸入電路； ④ 液晶顯示電路； ⑤ 時(shí)鐘電路； ⑥ 報(bào)警電路等部分組成。普通的太陽(yáng)能熱水器用來(lái)完成基本功能，而微機(jī)系統(tǒng)則用來(lái)對(duì)各類信息進(jìn)行分析綜合，完成太陽(yáng)能熱水器相應(yīng)部分正常運(yùn)行的控制功能和對(duì)運(yùn)行的太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)故障，自身維護(hù)及自動(dòng)操作等功能。 總體設(shè)計(jì)方案 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 在本次設(shè)計(jì)中要得到的是一個(gè)智能化的太陽(yáng)能熱水器。