【正文】 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。 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（選片內四個端口寄存器） 讀信號線 寫信號線 輸入 （ 2）內部邏輯部分 Z 179。 H H H L L L L L L L L H L H H H L Qn Dn LE OE 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 12 （ 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 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據通道。 各聯絡信號線的意義： /STB —— IBF —— INTR —— INTE —— /OBF —— /ACK —— 輸入選通信號，外設發(fā)來。 PC3 ~ PC7 作聯絡線 此時， PB口可以是方式 0；也可以是方式 1（ PC0 ~ PC1 作聯絡線）。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。 D3 —— PC7 ~ PC4 的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 D1 —— B口的傳輸方向， 1 —— 入， 0 —— 出。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 14 （ 2） PC口置位 /復位控制字 “0” —— 標志位。 D D D1—— 位選擇位， 000 ~ 111 分別對應 PC7 ~ PC0。 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 現代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是 在進行某個量的測量時首先要解決的問題。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 15 要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡減少從外界引入的串擾信號。傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。以理論上講，在此范圍內，靈敏度保持定值。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。當所要求測量精度比較低時，在一 定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調查，并根據具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減小環(huán)境的影響。傳感器的精度越高， 其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統的精度要求就可以，不必選得過高。 如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 16 就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求 [11]。 溫度傳感器選用 本系統采用接觸式溫度傳感器 DS18B20。C~+125176。C 范圍內 ,精度為 177。C。 2176。現場溫度直接以 “一線總線 ”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。而且新一代產品更便宜，體積更小。查詢法是在 單片機把啟動命令送到 ADC 之后，執(zhí)行別的程序，同時對 ADC的狀態(tài)進行查詢，以檢查 ADC 變換是否已經結束，如查詢到變換已結太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 18 束，則讀入轉換完畢的數據。當 A/D 轉換器變換結束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應此中斷請求，進入中斷服務程序，讀入轉換數據，并進行必要的數據處理，然后返回原程序 [14]。本系統就是采用中斷控制法。 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 轉換，通道選擇端與 A、 B、 C 分別與地址線 A0、 AA2 相連。 A/D 轉換結束后， EOC 向 89C51的 INT1 端輸入一個高電平，既向單片機產生一個外部中斷 1 信號 。 鍵盤輸入應解決的問題 1．鍵盤輸入的特點 鍵盤的實質是一組開關的集合。一個電壓信號通過機械觸點的斷開、閉合過程，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下斷開。 2．消除按鍵抖動 1) 硬件消除抖動一般采用雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。如果按鍵較多硬件電路將無法勝任，因此常采用軟件的方法進行消抖。 3．鍵盤接口的工作原理 常見的鍵盤接口分為獨立式鍵盤接口和矩陣式鍵盤接口兩種。矩陣式鍵盤接口是適用于按鍵數量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。從圖中可以看出，在按鍵數量較多的場合，矩陣鍵盤與獨立式按鍵相 比，要節(jié)省很多 I/O 口線。行線通過上拉電阻接到正 +5V。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。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。 2）按鍵的識別方法 按鍵識別的方法主要有掃描法、線反轉法和鍵盤編碼。 LED 顯示器工作原理 LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方式。所以稱為靜態(tài)顯示。也正是因為如此，靜態(tài) 顯示的亮度比較高。而各共陽極或共陰極分別由相應得 I/O 線控制，實現各位的分時選通。 鍵盤 /顯示電路 系統鍵盤顯示接口采用 8279 芯片，用硬件完成鍵盤與顯示器掃描[4]。 4 鍵盤。鍵盤以中斷方式工作。顯示器采用 4 個 LED 數碼管，系統檢測數據經 AT89C51 單片機處理后通過 I/O 口送到驅動電路， LED 顯示甲烷氣體現場濃度。 8279 芯片外接 4179。 SL0SL2經 74LS138(1)譯碼低四位掃描控制位選口，顯示字符的段選碼由 8279 芯片的一個 4位輸出口 OUB03同步輸出實現，并且經 74LS06 非門輪流驅動 7 段 LED顯示器。 2．鍵盤接口： 16 個鍵排成 4 行 4 列的 矩陣。由于 8279 的輸入線RL0RL7 內部有上位電阻，當無鍵按下時均為高電平，而當有鍵按下時則被鍵盤上的按鍵拉成低電平，該鍵的行、列號信息被讀人 FIFO RAM緩沖器中。 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太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 22 3． 8279 與 AT89C51 的接口：在硬件連線圖中，單片機 AT89C51的 腳經反向器接片選信號 CS。 8279 的CNTL、 SHIFT 引腳接地。其主要功能是把程序計數器 PC 值初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 RST 引腳是復位信號的輸入端， 高電平有效，其有效時間應持續(xù) 24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。 復位操作由上電復位和按鍵手動復為兩種方式。只要電源 VCC的上電時間不超過 1ms，就可以實現自動上電復位，即接通電源就完成了系統的復位初始化。其中，電平復位是復位端通過電阻與 Vcc 電源接通而實現的。 在計算機測 控系統中，為了保證微處理器穩(wěn)定而可靠地運行，需要配置電壓監(jiān)控電路；為了實現掉電數據保護，需備用電池及切換電路；為了使微處理器盡快擺脫因干擾而陷入的死循環(huán)，需要配置看門狗電路，將完成這些功能的電路集成在一起的芯片中稱為微處理器監(jiān)控器?！翱撮T狗”技術就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統陷入了“死循環(huán)”，然后強迫程序即 PC 返回到 0000H，在 0000H 處安排一段出錯處理程序，使系統進入正常工作。本系統采用微處理器監(jiān)控器 MAX690A 完成硬件“看門狗”電路。(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。 (4)可用于低電壓檢測。 工作電 壓 Vcc(～ )； 178。 備用電池方式靜態(tài)電流 50μ A； 178。 看門狗定時時間為 ； 178。 MAX690A 與 89C51 單片機的接口電路如圖 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+ 5VR11KE 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 D10U189C 51B T 2備用電源 圖 38 MAX690A 與 89C51 的接口電路 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 24 本電路有復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 R1=1kΩ， R2= kΩ，使 +5V 電壓跌落到 ， PFI 的輸出電壓低于 ， PFO 輸出高電平作為單片機的中斷信號。當出現 “死機 ”，單片機將不能定期改變 WDI 電平，看門狗電路便會在 s后產生一個復位信號，使單片機復位，待經過 200ms復位脈沖寬后，單片機復位結束，程序從 0000H 開始重新執(zhí)行，保證了系統的正常運轉。 89C51單 片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為保證同步方式的實現，89C51 單片機應在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按時序執(zhí)行工作。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統的穩(wěn)定性。 本系統采用內部時鐘方式。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，分別是 89C51 的 19 腳和 18 腳。 89C51 內部時鐘方式的振蕩電路如圖 39 所示。晶體的頻率越高，則系統的頻率越高單片機的運行速度越快。 太陽能熱水器智能控制畢業(yè)論文 25 圖 39 AT89C51 內