【正文】 你們在學(xué)習(xí)上給我啟示，在生活中給我?guī)椭?，我們相互鼓勵、共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)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(xué)到了專業(yè)知識，更學(xué)到了做人的道理，特別是在做畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dǎo)師淵博的知識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我在學(xué)習(xí)和工作作風(fēng)等方面深受教益。 首先 非常感謝我的導(dǎo)師郭曉剛老師。本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件設(shè)計(jì)靈活，充分發(fā)揮了單片機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是一種電路設(shè)計(jì)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(bào)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(biāo)，完成了系統(tǒng)的整體硬件電路的設(shè)計(jì)；詳細(xì)闡述了系統(tǒng)中各主要部分之間的接口設(shè)計(jì)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(jì)，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(diǎn)，所有數(shù)字濾波在單片機(jī)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(jì)算或判斷程序減少干擾信號中的比重，實(shí)際上它是一個程序?yàn)V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(dǎo)。每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨(dú)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(yuǎn)一些。 、單點(diǎn)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(jì)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(dǎo)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(jī)的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，另一方面單片機(jī)系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導(dǎo)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(jī)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)，良好齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 29 的接地至關(guān)重要。 接地指接大地，也稱作保護(hù)地。在是否使用低電壓復(fù)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(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。 看門狗技術(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(yùn)行狀況，當(dāng)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(fù)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(jī)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(jī)系統(tǒng)的技術(shù)措施有降低單片機(jī)的頻率，時鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位技術(shù)等技術(shù)。 2．供電系統(tǒng)干擾。 一般把影響單片機(jī)測控系統(tǒng)正常工作的信號稱為噪音，又稱干擾。單片機(jī)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(jī)片內(nèi)的 EPROM 內(nèi)，防止單片機(jī)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。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 22 圖一系統(tǒng)主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè) 計(jì) 中斷服務(wù)子程序 開始 關(guān)中斷 保護(hù)現(xiàn)場，關(guān)閉電磁閥 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 23 水位檢測子程序 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(jìn)行處理，得出水位檢測 結(jié)果入 SW2 調(diào)用水位處理子程序 置 口為第二功能 啟動計(jì)數(shù)器 T0 并延時 從計(jì)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(fù)現(xiàn)場 開中斷 中斷返回 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 24 顯示和鍵盤軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)要進(jìn)行顯示和軟件設(shè)計(jì)時，單片機(jī)首先要通過 端向 8155H的 CE 端輸出一個高電平，選中 8155H。達(dá)到最高水位時同樣提醒停止加水。 系統(tǒng)正常控制時，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(shí)現(xiàn)水電聯(lián)動，用水停電。一旦檢測到系統(tǒng)漏電，立即進(jìn)行聲音和顯示報(bào)警，并切斷所有執(zhí)行機(jī)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(jìn)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(jì) 本系統(tǒng)主要是完成由 89C51 為核心控制器來實(shí)現(xiàn)對太陽能熱水器水位和水溫的檢測，并在適當(dāng)?shù)臅r候報(bào)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(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)； 178。對數(shù)碼管顯示子程序的實(shí)現(xiàn)； 178。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)具備以下功能： 178。 4 太陽能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計(jì) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 21 在完成太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計(jì)后，要達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動控制，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 單片機(jī)其余 I/O 口線安排： 178。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(dāng) s3 按下時，就出發(fā)了外部中斷 1 進(jìn)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(shí)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。晶體的振蕩頻率范圍通常在 到 24MHz 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(jī)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。當(dāng)出現(xiàn) “死機(jī) ”，單片機(jī)將不能定期改變 WDI 電平，看門狗電路便會在 s后產(chǎn)生一個復(fù)位信號，使單片機(jī)復(fù)位，待經(jīng)過 200ms復(fù)位脈沖寬后，單片機(jī)復(fù)位結(jié)束，程序從 0000H 開始重新執(zhí)行，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 MAX690A 與 89C51 單片機(jī)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+ 5VR11K VE 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 D10U189 C 51B T 2備用電源 圖 38 MAX690A 與 89C51 的接口電路 本電路有復(fù)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(dāng) R1=1kΩ， R2= kΩ，使 +5V 電壓跌落到 ， PFI 的輸出電齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 19 壓低于 時， PFO 輸出高電平作為單片機(jī)的中斷信號。 看門狗定時時間為 ； 178。 備用電池方式靜態(tài)電流 50μ A； 178。 工作電壓 Vcc(～ )； 178。 (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)采用美國 MAXIM 公司的處理器監(jiān)控器 MAX690A 完成硬件“看門狗”電路。 圖 37 單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了擺脫“死循環(huán)”通常采用“看門狗技術(shù)”也VccRST80C51C 10RRμ f齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 18 就是 程序監(jiān)控技術(shù) 。脈沖復(fù)位是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。 按鍵手動復(fù)位分為電平方式和脈沖方式 兩種。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 37 所示。若使頻率為 6MHZ 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間超過 4μ s 才能完成復(fù)位操作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之 外，程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動單片機(jī)。 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。 8279 的 A0端用于控制讀寫命令 /狀態(tài)和數(shù)據(jù)， A0 與地址鎖存器 74LS373 輸出的最低位地址線 AB0 相接，A T 8 9 C 5 18 2 7 9R DR DI R QW RW RC SD 0D 7P 0 . 0P 0 . 7P 2 . 7A L E7 4 L S3 7 3C L KA B0A0I N T 0R S T R E S E TC N T LS H I F TO U T A3O U T A07 4L S0 67 4 L S1 3 8 ( 1 )7 4 L S1 3 8 ( 2 )O U T B3O U T B0E3CBAS L2S L1S L0R L3R L2R L1R L0B DY7Y0.Y7Y0...共 陽 4 位 L E D 顯 示a b c d e f gY3Y1Y2Y Y Y YY Y Y YY Y Y YY Y Y YCBA齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 17 所以 8279 的數(shù)據(jù)口地址為 8FFEH，命令 /狀態(tài)口地址為 8FFFH。同時 8279 的中斷請求信號 IRQ 為高電平，可向 CPU 申請中斷，讀 取鍵值代碼。 8279 工作于鍵盤輸入方式， 4 根列掃描線由 SL0SL7 經(jīng) 74LS138(2)譯碼獲得，只用其中的四根， 4 根行信號線由 RL0， RL1， RL2， RL3 引入。消隱顯示信號輸出 BD 線與 74LS138(1)的使能端 E3相連，當(dāng)顯示功換時 ,BD 輸出低電平關(guān)閉 74LS138(1)，從而達(dá)到顯示消隱的目的。 8 鍵盤和 4 位顯示器，工作于 4 位顯示和鍵盤輸入工作方式，均為編碼掃描，其組成可 分為三個部分： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 16 圖 36 8279 芯片 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口電路圖 1．顯示