【正文】 7 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)?????????? 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(shè)計(jì) ?????????? 14 前端的模擬電路設(shè)計(jì)????????????????? 14 溫度傳感器的選用???????????????? 16 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口??????????? 16 8255A 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)???????????? 17 ADC0809 與 89C51 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)???????? 17 鍵盤和顯示器接口設(shè)計(jì) ???????????????? 18 鍵盤工作原理 ?????????????????? 18 LED 顯示器工作原理 ??????????????? 20 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 4 接口芯片的選擇及其原理 ????????????? 20 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)???????????????? 22 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)???????????????? 24 系統(tǒng)原理綜述 ????? ??????????????? 25 第四章 太陽能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計(jì) ?????????? 27 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)?????????????????? 27 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)?????????????????? 27 中斷服務(wù)子程序???????????????? 27 水位檢測(cè)子程序???????????????? 29 顯示和鍵盤軟件設(shè)計(jì)???????????????? 30 動(dòng)態(tài)顯示子程序設(shè)計(jì) ???????????? ?? 30 鍵盤子程序設(shè)計(jì)??????????????? 32 第五章 抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì) ?????????????????? 34 主要抗干擾技術(shù)?????????????????? 34 提高系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法??????????? 34 第六章 結(jié)論 ??????????????????????? 37 參考文獻(xiàn) 附錄 致謝 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 1 太陽能熱水器中央控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第一章 緒論 當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速發(fā)展，微機(jī)應(yīng)用日益普及深入，微機(jī)在通信自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)控制、電子測(cè)量、信息管 理和信息系統(tǒng)等方面得到廣泛的應(yīng)用。由于加熱時(shí)間不能控制而導(dǎo)致過燒，從而浪費(fèi)大量電能。它面向控制，能針對(duì)性的解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種控制任務(wù)。其最初應(yīng)用是基于單片機(jī)的。太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 題目： 太陽能熱水器中央控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 2 摘 要 當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)在飛速發(fā)展，微機(jī)應(yīng)用日益普及深入，微機(jī)在通信自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)控制、電子測(cè)量、信息管理和信息系統(tǒng)等方面得到廣泛的應(yīng)用。嵌入 式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能，可靠性，成本，體積，功效等嚴(yán)格要求的專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。 目前，國(guó)內(nèi)的太陽能熱水器還處于研發(fā)階段，這種控制器只具有溫度和水位的顯示功能，不具有溫度控制功能。本設(shè)計(jì)是以 89c51 單片機(jī)為檢測(cè)控制中心，采用 ds12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了溫度，水位，時(shí)間三種參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示 功能。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能，可靠性，成本，體積，功效等嚴(yán)格要求的專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。 單片機(jī)具有體積小，功耗低，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，近年來還開發(fā)了一些以單片機(jī)母片為核，在片中嵌入更多的專用型單片機(jī)，因此單片機(jī)在計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。更重要的是 在于單片機(jī)的應(yīng)用正是從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣和普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展，日益完善。其中就是以單片機(jī)為中央處理器核心，完成了諸多的功能，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。 目前市場(chǎng)上太陽能熱水器的控制系統(tǒng)大部分都存在著或多或少的缺點(diǎn) :功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等。本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī) AT89C51 為核心 ,顯示直觀 ,操作方便 ,太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 2 控制靈活的控制器。文章所介紹的太陽能熱水器自動(dòng)控制系統(tǒng) , 將低價(jià)位的單片機(jī)引入太陽能熱水器中 , 以單片機(jī)作為核心部件 ,實(shí)時(shí)采集溫度和水位數(shù)據(jù) , 并設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)水位不符合某一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，還有定時(shí)提醒加水的電路。 系統(tǒng)任務(wù)和功能 (1) 多點(diǎn)水溫水位輸入及顯示功能。 (3) 上水控制功能 : 自動(dòng)上水、定溫上水控制。 (5) 檢測(cè)控制功能 : 手動(dòng)輸出檢查。 內(nèi)置 2KBEPROM的 20腳 AT89C2051以及內(nèi)置1KBEPROM的 20腳 AT89C1051。它與 MCS51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 ， 不僅可完全代替 MCS51系列單片機(jī) ， 而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。只要程序長(zhǎng)度小于 4KB， 四個(gè) I/O口全部提供給用戶。工作電壓 范圍寬 2. 7V～ 6V， 全靜態(tài)工作 ， 工作頻率寬 ， 在 0Hz～ 24MHz內(nèi) ， 比 8751及 87C51等 51系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ， 系統(tǒng)能快能慢。 另外 ， AT89C51還具有 MCS51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。 8位內(nèi)部 RAM， 32位雙向輸入輸出線 ， 兩個(gè)十六位定時(shí) /計(jì)時(shí)器 ， 5個(gè)中斷源 ，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) ， 一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等 [5]。 AT89C51與 MCS51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 ； 178。全靜態(tài)工作 ， 工作范圍： 0Hz～ 24MHz； 178。 128179。 32位雙向輸入輸出線 ； 178。五個(gè)中斷源 ， 兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) ； 178。間歇和掉電工作方式。 1) I/O口線 ： P0、 P P P3共四個(gè)口 P0口是三態(tài)雙向口 ， 通稱數(shù)據(jù)總線口 ， 因?yàn)橹挥?該口能直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。由于是分時(shí)輸出 ， 故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存 ， 地址鎖存信號(hào)用 ALE的 P1口是專門供用戶使用的 I/O口 ， 是準(zhǔn)雙向口。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí) ， P2口也可以作為用戶 I/O口線使用 ， P2口也是準(zhǔn)雙向口。作為第一功能使用時(shí)操作同 P1 口。 2) 控制口線 ： PSEN (片外取控制 )、 ALE( 地址鎖存控制 )、 EA (片外儲(chǔ)器選擇 )、 RESET (復(fù)位控制 )。 AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。這種狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過硬件復(fù)位。該芯片內(nèi) RAM和特殊功能寄存器值保持不變 ， 直到掉電模式被終止。 8 9 C 5 11234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0 P 1 . 0P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 1 . 1P 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7R X DT X D0IN T1IN TT 0T 1WRRDX T A L 1X T A L 2CCVP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7/PPE A V/A L E P R O GP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0/PDR S T VG N D 圖 22 AT89C51管腳圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 5 表 21 P3雙功能口功能表 第一功能標(biāo)記 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 P3. 2 INT0 外部中斷 0輸入 P3. 3 INT1 外部中斷 1輸入 P3. 4 T0 定時(shí) /計(jì)時(shí)器 0外部輸入 P3. 5 T1 定時(shí) /計(jì)時(shí)器 0外部輸入 P3. 6 WD 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器寫選通 P3. 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 89C51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷請(qǐng)求源，用戶可以用軟件屏蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用軟件使 CPU接收中斷請(qǐng)求，每一中斷源可用軟件獨(dú)立地控制為開中斷或關(guān)中斷。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器 , 除電源共用外 ,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。兩個(gè)信號(hào)輸入端中 ,Vi（ ）為反相輸入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反 。 LM324 的 引腳排列見圖 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 6 （圖表 ） （ 圖表 ） LM324作反相交流放大器 電路見附圖 。電路無需調(diào)試。 （圖 ） 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf決定： Av=Rf/Ri。按圖中所給 數(shù)值 , Av=10。一般情況下先取 Ri 與信號(hào)源內(nèi)阻相等 ,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。 LM324應(yīng)用作測(cè)溫電路 感溫探頭采用一只硅三極管 3DG6，把它接成二極管形式。運(yùn)放 A1 連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管 BG1 壓降越小，運(yùn)放 A1 同相輸入端的電壓就越低， 輸出端的電壓也越低。在 A1 輸出端接上 測(cè)量或處理電路，便可對(duì)溫度進(jìn)行指示或進(jìn)行其它自動(dòng)控制。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示， DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地，見圖 ）。C~+125176。C 范圍內(nèi) ,精度為177。C 。 2176?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “ 一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。176?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！ DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡(jiǎn)化版本。2176。 繼 “ 一線總線 ” 的早期產(chǎn)品后， DS1820 開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20 的地址序列碼。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值 需要取反加 1再乘于 實(shí)際溫度。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹? (4)在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS1820 接觸不好或斷線，當(dāng) 程序讀該 DS1820 時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 11 鎖存器 74LS373 74LS373 是一種 8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，其引腳電路圖如下： . 引腳圖中 Dn輸入端； Qn輸出端； OE、 LE為控制端，該片如何工