【正文】 你們在學習上給我啟示，在生活中給我?guī)椭?，我們相互鼓勵、共同學習、共同進步。 其次，我要感謝傳授我知識電氣自動化和自動化教研室的其他老師，從他們身上我不僅學到了專業(yè)知識，更學到了做人的道理，特別是在做畢業(yè)設(shè)計時，他們給我了很大的幫助，我感謝你們，感謝我所有的老師。導師淵博的知識和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，使我在學習和工作作風等方面深受教益。首先非常感謝我的導師郭曉剛老師。本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件設(shè)計靈活，充分發(fā)揮了單片機結(jié)構(gòu)緊湊、功能強的優(yōu)點，是一種電路設(shè)計新穎，操作方便的太陽能熱水器控制器。本系統(tǒng)的主要功能是對太陽能熱水器的水位檢測，溫度檢測并顯示，定時上水，報警電路以及顯示電路等。完成的工作主要包括:根據(jù)系統(tǒng)的功能和相應(yīng)的技術(shù)指標，完成了系統(tǒng)的整體硬件電路的設(shè)計；詳細闡述了系統(tǒng)中各主要部分之間的接口設(shè)計的具體思路以及相應(yīng)的電路原理圖，包括AT89C51控制單元各個接口之間的設(shè)計，并簡要闡述了如何提高系統(tǒng)的抗干擾問題。由于數(shù)字濾波具有以上優(yōu)點，所有數(shù)字濾波在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。所謂數(shù)字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾信號中的比重，實際上它是一個程序濾波。需要時，電源線、地線上可加銅線繞制鐵氧用體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪傳導。每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。，時鐘線要盡量短，使用45度的折線布線，不要使用90度的折線，以減小高頻信號的發(fā)射。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。、單點接地原則送電。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計印制電路板和布線。高通、帶通濾波器則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50HZ的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導入大地。濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進入單片機系統(tǒng)，另一方面單片機系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導的方式傳播出去。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。為單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場合而定。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。接地指接大地，也稱作保護地。在是否使用低電壓復位功能時應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下。由于單片機技術(shù)的發(fā)展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬?？撮T狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時中斷服務(wù)程序的運行狀況，當這段程序不工作時判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復位。而時鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。 主要抗干擾技術(shù)[20]提高單片機系統(tǒng)的技術(shù)措施有降低單片機的頻率，時鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復位技術(shù)等技術(shù)。2．供電系統(tǒng)干擾。一般把影響單片機測控系統(tǒng)正常工作的信號稱為噪音，又稱干擾。單片機系統(tǒng)的可靠性是由多種的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能的好壞是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。此外采集到的數(shù)據(jù)還需存入單片機片內(nèi)的EPROM內(nèi)，防止單片機突然掉電造成采集到的數(shù)據(jù)丟失。中斷結(jié)束后，返回主程序。 其鍵盤產(chǎn)生外部中斷時的中斷服務(wù)程序流程圖如圖44所示。其顯示流程如圖43所示。圖一系統(tǒng)主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計開始關(guān)中斷保護現(xiàn)場，關(guān)閉電磁閥將P3口的內(nèi)容讀入水位寄存器SW1中，其地址位0A0H將SW1中的內(nèi)容進行處理，得出水位檢測結(jié)果入SW2調(diào)用水位處理子程序啟動計數(shù)器T0并延時從計數(shù)器T0中讀取V/F 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并存入WD中調(diào)用溫度算法子程序調(diào)顯示子程序恢復現(xiàn)場開中斷中斷返回開始現(xiàn)場保護取水位結(jié)果是低水位是中水位是次高水位是高水位無水位顯示指針偏移量置為04H顯示指針偏移量為＃03H顯示指針偏移量置為＃02H顯示指針偏移量置為＃01H顯示指針偏移量置為＃00H啟動電磁閥顯示緩沖區(qū)地址＋偏移＝顯示段碼地址將顯示內(nèi)容放入寄存器wx中恢復現(xiàn)場返回　顯示和鍵盤軟件設(shè)計當要進行顯示和軟件設(shè)計時，選中8155H。達到最高水位時同樣提醒停止加水。系統(tǒng)正?？刂茣r，首先顯示水溫和水位，若檢測到水流開關(guān)打開用水時，自動斷開上水閥和電加熱體電源，即實現(xiàn)水電聯(lián)動，用水停電。一旦檢測到系統(tǒng)漏電，立即進行聲音和顯示報警，并切斷所有執(zhí)行機構(gòu)電源；若系統(tǒng)不漏電，則根據(jù)存儲的鍵盤狀態(tài)和檢測的水溫，水位等狀態(tài)信號進行相應(yīng)的處理并等待中斷服務(wù)程序的執(zhí)行。 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計本系統(tǒng)主要是完成由89C51為核心控制器來實現(xiàn)對太陽能熱水器水位和水溫的檢測，并在適當?shù)臅r候報警，并把溫度數(shù)據(jù)體現(xiàn)在8位數(shù)碼管上。將數(shù)據(jù)存入EPROM中實現(xiàn)掉電保護； 對數(shù)碼管顯示子程序的實現(xiàn)； 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，軟件設(shè)計應(yīng)具備以下功能： 4太陽能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計在完成太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計后，要達到系統(tǒng)設(shè)計需求，用單片機實現(xiàn)自動控制，就需要進行軟件設(shè)計。 單片機其余I/O口線安排：作為8255A的PC口接有6個二極管，分別用來顯示水位4狀態(tài)，還有加水狀態(tài)和加熱狀態(tài)的提示信號。當s3按下時，就出發(fā)了外部中斷1進入中斷子程序，執(zhí)行手動加水功能。通過原理圖，我們可以分析出系統(tǒng)的原理，于是系統(tǒng)主要原理如下：溫度的測量通過溫度傳感器輸出正比于不同溫度的電壓值來實現(xiàn)，在和8255A接口相連的pc中，通過二極管分別顯示四個不同的水位情況。本系統(tǒng)選擇振蕩頻率為24MHz的石英晶體。 之間。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。89C51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。因此時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏。 單片機時鐘電路的設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生89C51單片機工作時所必需的時鐘信號。單片機正常工作時，( s)改變WDI輸入端的電平，使看門狗電路不發(fā)出復位電路。；備用電池方式靜態(tài)電流50μA；工作電壓 Vcc(～)；(4)可用于低電壓檢測。(2)具有備用電池切換電路，備用電池可供給其他低功耗邏輯電路。本系統(tǒng)采用微處理器監(jiān)控器MAX690A完成硬件“看門狗”電路。“看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強迫程序即PC返回到0000H，在0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)進入正常工作。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。其中，電平復位是復位端通過電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的。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。復位操作由上電復位和按鍵手動復為兩種方式。RST引腳是復位信號的輸入端，高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。其主要功能是把程序計數(shù)器PC值初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。8279的CNTL、SHIFT引腳接地。3．8279與AT89C51的接口：在硬件連線圖中。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。2．鍵盤接口：16個鍵排成4行4列的矩陣。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。8279與單片機AT89C51的硬件接口電路圖如圖313所示。當有按鍵時，8279申請中斷CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)入鍵盤監(jiān)控處理程序。用戶可以通過鍵盤完成人機接口的各種操作。 鍵盤/顯示電路系統(tǒng)鍵盤顯示接口采用8279芯片，用硬件完成鍵盤與顯示器掃描[4]。而各共陽極或共陰極分別由相應(yīng)得I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。也正是因為如此，靜態(tài)顯示的亮度比較高。所以稱為靜態(tài)顯示。 LED顯示器工作原理LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方式。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。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的電平。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。行線通過上拉電阻接到正+5V。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。矩陣式鍵盤接口是適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。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。如果按鍵較多硬件電路將無法勝任，因此常采用軟件的方法進行消抖。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。一個電壓信號通過機械觸點的斷開、閉合過程，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下斷開。鍵盤輸入應(yīng)解決的問題1．鍵盤輸入的特點鍵盤的實質(zhì)是一組開關(guān)的集合。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC向89C51的INT1端輸入一個高電平，既向單片機產(chǎn)生一個外部中斷1信號。將ADC0809作為外擴的并行I/O口，通道選擇端與A、B、C分別與地址線A0、AA2相連。本系統(tǒng)就是采用中斷控制法。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(yīng)此中斷請求，進入中斷服