【正文】 接口：由 4 個 7 段 LED 顯示器組成。顯示器采用 4 個 LED 數(shù)碼管，系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)經(jīng) AT89C51 單片機處理后通過 I/O 口送到驅(qū)動電路 8279 與單片機 AT89C51 的硬件接口電路圖如圖 313 所示。鍵盤以中斷方式工作。 4 鍵盤。 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]。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。本系統(tǒng)采用 矩陣式鍵盤接口。 鍵盤輸入應解決的問題 1．鍵盤輸入的特點 鍵盤的實質(zhì)是一組開關的集合。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 向 89C51齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 14 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，由 和 WR 端的脈沖同時有效時啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，通道選擇端與 A、 B、 C 分別與地址線 A0、 AA2 相連。 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）： 圖 外接電源供電 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 13 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 ADC0809 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 。 2176。C。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。C~+125176。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 12 3 太陽能熱水器中央控制器的硬件設計 前端模 擬電路設計 溫度傳感器選用 本系統(tǒng)采用接觸式溫度傳感器 DS18B20。 D D D1—— 位選擇位， 000 ~ 111 分別對應 PC7 ~ PC0。 （ 2） PC 口置位 /復位控制字 “0” —— 標志位。 D1 —— B 口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D3 —— PC7 ~ PC4 的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。有兩個控制字： （ 1）方式選擇控制字 “ 1” —— 方式控制標志位 D D5—— 決定 A 組的工作方式， 0 0 —— 方式 0 0 1 —— 方式 1 1 179。 PC3 ~ PC7 作聯(lián)絡線 此時， PB 口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1 作聯(lián)絡線）。 各聯(lián)絡信號線的意義： /STB —— IBF —— INTR —— INTE —— /OBF —— /ACK —— 輸入選通信號，外設發(fā)來。 I/O 接口電路 8255A (1）總線接口部分 /CS —— A A0 —— /RD —— /WR —— 片選線 端口選擇線（選片內(nèi)四個端口寄存器） 讀信號線 寫信號線 輸入 （ 2）內(nèi)部邏輯部分 （ 3）外設接口部分 可由編程決定三個端口的功能 輸入 輸出 其它 A 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 雙向 B 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 10 C 口 8 位鎖存 / 緩沖 8位鎖存 可分成兩組分別作 A 口、 B 口的選通聯(lián)絡線 8255A 的端口操作 A1 A0 選中 0 0 PA 口 0 1 PB 口 1 0 PC 口 1 1 控制寄存器 二、 8255A 的工作 方式及方式選擇 8255A 的工作方式 （ 1）方式 0 —— 基本輸入 /輸出方式 A 口、 B 口、 C 口均有此方式，無選通， 是單片機與外部設備之間的直接數(shù)據(jù)通道。 H H H L L L L L L L L H L H H H L Qn Dn LE OE 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 9 引腳圖中 Dn輸入端； Qn輸出端； OE、 LE為控制端，該片如何工作由功能表定，表中 L為低電平、 H為高電平、 Z為高阻抗（相當開路）179。 鎖存器 74LS373 74LS373 是一種 8D 鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，其引腳電路圖如下： . Z 179。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場 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 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 8 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(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu)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。 圖 這是一個線性放大過程。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為 ℃ ，即溫度每上升 1 度，發(fā)射結(jié)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 組齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 6 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： 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 5 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是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器 AT89C51 結(jié)構(gòu)和功能： 1． 特點： 178。 圖一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 3 AT89C51 結(jié)構(gòu)和特點 AT89C51采用 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(jié)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(shù)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(shù)標志著一種全新概念的出現(xiàn)，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)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； 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 3 The Design and realization of the Solarpowered water heater’s central controller Abstract Today the puter technology is developed microputer is increasingly used widely. 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文）用紙 4 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 ??????????????? 7 DS18B20 與單片機的典型接口設計?????????? 8 鎖存器 LM373???????????????????? 10 I/O 接口電路 8255A????????????????? 11 第三章 太陽能熱水器中央控制器的硬件設計 ?????????? 14 前端的模擬電路設計?????? ??????????? 14 溫度傳感器的選用???????????????? 16 DS18B20 與單片機的典型接口??????????? 16 8255A 與單片機的典型接口設計???????