【正文】 輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預單片機的主要手段。其端口地址為 7FF8H— 7FFFH。 89C51 與 ADC0809接口電路圖如圖 33 所示。這種方法單片機無需進行轉(zhuǎn)換時間的管理， CPU效率高，所以特別適合于變換時間較長的 A/D 轉(zhuǎn)換器時 [14]。中斷控制法是在啟動信號送入 A/D 轉(zhuǎn)換器時之后，單片機執(zhí)行別的程序。 DS18B20與單片機的典型接口設計 可以采用外接電源與寄生電源供電（就是供電電源從數(shù)據(jù)線上得到）： 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 17 圖 外接電源供電 圖 寄生電源供電 8255A與單片機的接口電路設計 ADC0809 與 89C51 單片機的接口設計 用單片機控制 A/D 轉(zhuǎn)換器時，多采用查詢和中斷控制兩種方法。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。C 。 DS1822 的精度較差為 177。176。C，在 10~+85176。 DS18B DS1822 “一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器是 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器， 同DS1820 一樣， DS18B20 也 支持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。 本系統(tǒng)設計以采集溫度為例，通過選用不同的傳感器及其相應傳感器的放大電路，可實現(xiàn)多路采集不同 的測量數(shù)據(jù)如溫度 、 濕度 、 壓力等數(shù)據(jù)。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。 精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。 傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。 傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的 測量條件，實際上傳感器的響應總有 — 定延遲，希望延遲時間越短越好。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。 要進行 — 個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。 D0 —— 位狀態(tài)位， 1 —— 置位， 0 —— 復位。 D D5 —— 不使用位。 D0 —— PC3 ~ PC0 傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D2 —— 決定 B組的工作方式， 0 —— 方式 0， 1 —— 方式 1。 —— 方式 2 D4 —— A口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 8255A 的方式控制字 用編程方法向 8255A 的控制口寫控制字，可決定它的工作方式。 輸入緩沖器滿信號，發(fā)給外設（通知外設數(shù)據(jù)未被取走，暫不能接收新數(shù)據(jù)） 中斷請求信號，外部設備發(fā)給單片機 中斷允許信號 輸出緩沖器滿信號，發(fā)給外設（單片機將數(shù)據(jù)已送到指定口，外部設備可以取走） 外設響應信號，由 外部設備發(fā)來（數(shù)據(jù)已送到外部設備） （ 3）方式 3 —— 雙向方式 僅 PA口有此方式。 （ 2）方式 1 —— 選通輸入 /輸出方式 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 13 僅 PA 口、 PB 口有此方式， PC 口中若干位作聯(lián)絡信號線。 179。 為任意電平，一般將 OE 接低電平， LE接 ALE就能正常工作。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H，℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。因此，在用DS1820 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。 (3)連接 DS1820 的總線 電纜是有長度限制的。 (2)在 DS1820 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820，在實際應用中并非如此。 DS1820 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 10 必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達，其中 S為符號位。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標 號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 9 前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。C ，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為 177。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。C 。 DS18B20 可以程序設定 9~12 位的分辨率，精度為 177。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。C 。 DS1822 的精度較差為 177。 176。C ，在 10~+85176。 圖 DS18B20內(nèi)部結 構 64 位 ROM 和一線端口 供電方式 存儲和控制邏輯 高速存儲器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 低溫觸發(fā)器 配置寄存器 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 8 圖 DS18B20 封裝形式 DS18B20與單片機的典型接口設計 DS18B DS1822 “ 一線總線 ” 數(shù)字化溫度傳感器是 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器， 同 DS1820 一樣， DS18B20 也 支持 “ 一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。 DS18B20數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部結構圖 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 7 圖 這是一個線性放大過程。硅晶體管發(fā)射結電壓的溫度系數(shù)約為 ℃ ，即溫度每上升 1 度，發(fā)射結電壓變會下降 。 Co 和 Ci 為耦合電容。此電路輸入電阻為 Ri。負號表示輸出信號與輸入信號相位相反。放大器采用單電源供電 , 由 R R2 組成 1/2V+偏置 ,C1 是消振電容。此放大器可代替晶體管進行交流放大 ,可用于擴音機前置放大等。Vi+（ +）為同相輸入端 ,表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。每一組運算放大器可用圖 所示的符號來表示 ,它有5 個引出腳 ,其中 “+”、 “”為兩個信號輸入端 ,“V+”、 “V”為正、負電源端 ,“Vo”為輸出端。當所有中斷源設為開中斷時， 89C51中的中斷源優(yōu)先級如表 22 所示： 表 22 中斷優(yōu)先級及入口地址 中斷源 優(yōu)先級 人口地址 外部中斷 0 1 0003H 定時器 /計數(shù)器 T0 2 000BH 外部中斷 1 3 0013H 定時器 /計數(shù)器 T0 4 001BH 串行口中斷 5 0023H 通用四運算放大器 LM324 LM324 是四運放集成電路 ,它采用 14 腳雙列直插塑料封裝 ,外形如圖所示。只有 VCC電壓恢復到正常工作范圍 而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后 ， 通過硬件復位掉電模式可被終止。掉電模式是 VCC電壓低于電源下限 ， 振蕩器停振 ， CPU停止執(zhí)行指令。間歇模式是由軟件來設置的 ， 當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時 ， CPU可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài) ， 內(nèi)部 RAM和所有特殊的寄存器值將保持不變。 3) 電源及時鐘 :VCC、 GND、 XTAL XTAL2。 P3口的第二功能如表 21所示 。P3口是雙功能口 ， 該口的每一位均可獨立地定義為第一 I/O功能或第二I/O功能。 P2口是從系統(tǒng)擴展時作高 8位地址線用。 P0口也太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 4 用以輸出外部存儲器的低 8位地址。 2． 管腳功能： AT89C51單片機為 40引腳芯片如圖 22所示。一個全雙工的異步串行口 ； 178。兩個十六位定時器 /計數(shù)器 ； 178。 8位內(nèi)部 RAM ； 178。三級程序存儲器加密 ； 178。片內(nèi)有 4K字節(jié)在線可重復編程快擦寫程序存儲器 ； 178。 AT89C51 結構和功能： 1． 特點： 178。 128179。 AT89C51芯片提供三級程序存儲器加密 ，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段 ， 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制?？捎?5V電壓編程 ， 而且擦寫時間僅需 10ms， 僅為 87C51的擦除時間的百分之一 ， 與 87C51的 12V電壓擦寫相比 ， 不易損壞器件 ， 沒有兩種電源的要求 ， 改寫時不拔下芯片 ， 適合許多嵌入式控制領域。 AT89C51可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng) ， 縮小系統(tǒng)體積 ， 增加系統(tǒng)的可靠性 ， 降低了系統(tǒng)成本。 AT89C51是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器 ， 片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程度存儲器 ， 能重復寫入擦除解 1000 次 ， 數(shù)據(jù)保存時間為十年。 圖一系統(tǒng)結構圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 3 AT89C51 結構和特點 AT89C51是 MCS 51單片機的基礎上精心設計 ， 由美國 ATMEL公司生產(chǎn)的高性能八位單片機。 (4) 報警控制功能 : 高 、低溫及高、低水位報警控制。 (2) 輔助能源加熱控制功能 : 定時加熱、自動加熱控制。本系統(tǒng)實現(xiàn)了多重功能的有機結合和智能控制。 第二章 系統(tǒng)總體方案設計 隨著計算機在各種智能控制系統(tǒng)應用中的不斷深入與蓬勃發(fā)展 , 單片機 更以其小巧的外形、較高的性價比、靈活的控制方式廣泛地應用在這一領域。隨著人們生活水平的提高和電子技術的發(fā)展 ,這樣的太陽能熱水器控制系統(tǒng)越來越不適應人們的生活需求 ,開發(fā)一種控制方便 ,操作靈活的太陽能熱水器的控制系統(tǒng) ,已經(jīng)成為當務之急。 目前太陽能熱水器的研發(fā) 面臨的問題 太陽能熱水器使用方便，節(jié)能，無污染，普及推廣迅速。作為目前炙手可熱的太陽能熱水器，以其智能化和人工化為其顯著特點。微控制技術標志著一種全新概念的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件的方法實現(xiàn)。單片機的應用意義不僅限于它的廣泛及所帶來的巨大的經(jīng)濟效益。它面向控制，能針對性的解決從簡單到復雜的各種控制任務。其最初應用是基于單片機的。 關鍵詞 ：單片機；太陽能熱水器；智能控制； 水位；溫度；時間； 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 3 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 ???????????????????????? 1 目前太陽能熱水器的研發(fā)面臨的問題??????????? 1 第二章 系統(tǒng)總體設計方案 ?????????????????? 2 系統(tǒng)任務和功能???????????????????? 2 AT89C51 功能和特點?????????????????? 3 通用四運算放大器 LM324???????????????? 5 LM324 作反相交流放大器?????????????? 6 LM324 作測溫電路????????????????? 6 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器 ???????????????