【正文】 1820 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(bào)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 7 變會下降 。 Co 和 Ci 為耦合電容。此電路輸入電阻為 Ri。負(fù)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(jìn)行交流放大 ,可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。Vi+（ +）為同相輸入端 ,表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。每一組運(yùn)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(fù)電源端 ,“Vo”為輸出端。當(dāng)所有中斷源設(shè)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(jì)數(shù)器 T0 2 000BH 外部中斷 1 3 0013H 定時器 /計(jì)數(shù)器 T0 4 001BH 串行口中斷 5 0023H 通用四運(yùn)算放大器 LM324 LM324 是四運(yùn)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(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后 ， 通過硬件復(fù)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(shè)置的 ， 當(dāng)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(jìn)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(dú)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(kuò)展時作高 8位地址線用。 P0口也 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(jī)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(jì)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(fù)編程快擦寫程序存儲器 ； 178。 AT89C51 結(jié)構(gòu)和功能： 1． 特點(diǎn)： 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。可用 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(lǐng)域。 AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)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(fù)編程快擦快寫程度存儲器 ， 能重復(fù)寫入擦除解 1000 次 ， 數(shù)據(jù)保存時間為十年。 圖一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3 AT89C51 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) AT89C51是 MCS 51單片機(jī)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì) ， 由美國 ATMEL公司生產(chǎn)的高性能八位單片機(jī)。 (4) 報(bào)警控制功能 : 高、低溫及高、低水位報(bào)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(shí)現(xiàn)了多重功能的有機(jī)結(jié)合和智能控制。 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 隨著計(jì)算機(jī)在各種智能控制系統(tǒng)應(yīng)用中的不斷深入與蓬勃發(fā)展 , 單片機(jī)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(yīng)用在這一領(lǐng)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(yīng)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(dāng)務(wù)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(diǎn)。微控制技術(shù)標(biāo)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(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件的方法實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的應(yīng)用意義不僅限于它的廣泛及所帶來的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。它面向控制，能針對性的解決從簡單到復(fù)雜的各種控制任務(wù)。其最初應(yīng)用是基于單片機(jī)的。 關(guān)鍵詞 ：單片機(jī)；太陽能熱水器；智能控制； 水位；溫度；時間； 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(shè)計(jì)方案 ?????????????????? 2 系統(tǒng)任務(wù)和功能???????????????????? 2 AT89C51 功能和特點(diǎn)?????????????????? 3 通用四運(yùn)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(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 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 水位檢測子程序???????????????? 29 顯示和鍵盤軟件設(shè)計(jì)???????????????? 30 動態(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 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)在通信自動化、工業(yè)自動控制、電子測量、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，能針對性的解決從簡單到復(fù)雜的各種控制任務(wù)。其最初應(yīng)用是基于 單片機(jī)的。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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) 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 2021 年 6 月 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)在通信自動化、工業(yè)自動控制、電子測量、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)為檢測控制中心，采用 ds12887 實(shí)時時鐘，實(shí)現(xiàn)了溫度，水位，時間三種參數(shù)的實(shí)時顯示功能。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 , 2 控制靈活的控制器。文章所介紹的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng) , 將低價位的單片機(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)時發(fā)出報(bào)警信號，還有定時提醒加水的電路。 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 : 自動上水、定溫上水控制。 (5) 檢測控制功能 : 手動輸出檢查。 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。只要程序長度小于 4KB， 四個 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 ， 兩個十六位定時 /計(jì)時器 ， 5個中斷源 ，兩級中斷優(yōu)先級 ， 一個全雙工異步串行口及時鐘發(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。五個中斷源 ， 兩級中斷優(yōu)先級 ； 178。間歇和掉電工作方式。 1) I/O口線 ： P0、 P P P3共四個口 P0口是三態(tài)雙向口 ， 通稱數(shù)據(jù)總線口 ， 因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯淖x /寫操作。由于是分時輸出 ， 故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存 ， 地址鎖存信號用 ALE的 P1口是專 門供用戶使用的 I/O口 ， 是準(zhǔn)雙向口。不