【正文】 32 22 1S T A R TA L EO EE O C? 1? 117 4 L S 0 21 12 5 6A D C 0 8 0 9R E F ( + )R E F ( )A L E3 4 7 8 1 3 1 4 1 7 1 8I N i1 圖 33 ADC0809 與 89C51 的中斷方式原理圖 鍵盤(pán)和顯示器接口設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)工作原理 [3] 鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。 3．鍵盤(pán)接口的工作原理 常見(jiàn)的鍵盤(pán)接口分為獨(dú)立式鍵盤(pán)接 口和矩陣式鍵盤(pán)接口兩種。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 15 0 1 2 34 5 6 78 9 10 1112 13 14 1512341 2 3 4+ 5 V 圖 34 矩陣式 4*4 鍵盤(pán)原理圖 1）矩陣式鍵盤(pán)接口的工作原理 按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，行、列線分別連接開(kāi)關(guān)的兩端。平時(shí)無(wú)按鍵時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)鍵由此行線相連的列電平?jīng)Q定。這是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。因此各按鍵彼此間互相發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。鍵盤(pán)由 09 數(shù)字鍵，報(bào)警值設(shè)定鍵，時(shí)鐘設(shè)定鍵，左位移鍵，確認(rèn)鍵，運(yùn)行鍵等組成，采用 4179。用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)完成人機(jī)接口的各種操作。當(dāng)有按鍵時(shí)， 8279 申請(qǐng)中斷 CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)入鍵盤(pán)監(jiān)控處理程序。 8279 芯片外接 4179。 SL0SL2經(jīng) 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(gè) 4位輸出口 OUB03同步輸出實(shí)現(xiàn)，并且經(jīng) 74LS06 非門(mén)輪流驅(qū)動(dòng) 7 段 LED顯示器。 2．鍵盤(pán)接口： 16 個(gè)鍵排成 4 行 4 列的矩陣。由于 8279 的輸入線RL0RL7 內(nèi)部有上位電阻，當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)均為高電平，而當(dāng)有鍵按下時(shí)則被鍵盤(pán)上的按鍵拉成低電平，該鍵的行、列號(hào)信息被讀人 FIFO RAM緩沖器中。 3． 8279 與 AT89C51 的接口：在硬件連線圖中，單片機(jī) AT89C51的 腳經(jīng)反向器接片選信號(hào) CS。 8279 的CNTL、 SHIFT 引腳接地。其主要功能是把程序計(jì)數(shù)器 PC 值初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24個(gè)震蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。 復(fù)位操作由上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)為兩種方式。只要電源 VCC的上電時(shí)間不超過(guò) 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。其中，電平復(fù)位是復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。 在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，為了保證微處理器穩(wěn)定而可靠地運(yùn)行，需要配置電壓監(jiān)控電路；為了實(shí)現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，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(mén)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(mén)狗”技術(shù)就是不斷 監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過(guò)已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”。 MAX690A 具有以下功能： (1)在微處理器上電、掉電及低壓供電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位輸出信號(hào)。 (3)具有看門(mén)狗電路，該電路的觸發(fā)脈沖時(shí)間間隔超過(guò) 時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位輸出。 MAX690A 的主要電氣參數(shù)為： 178。 靜態(tài)電流 200μ A ； 178。 復(fù)位脈沖寬度 TRS 為 200ms； 178。 復(fù)位門(mén)限電平 。單片機(jī)正常工作時(shí)， 口定期 (小于 s)改變 WDI 輸入端的電平，使看門(mén)狗電路不發(fā)出復(fù)位電路。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)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(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩電路如圖 39 所示。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的頻率越高單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。 8 9 C 5 1C 1C 2晶振X T A L 1X T A L 2至 內(nèi) 部 時(shí) 鐘 電 路齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 20 圖 39 AT89C51 內(nèi)部時(shí)鐘方式電路 系統(tǒng)原理綜述 系統(tǒng)硬件原理如原 理圖（附）所示 。 通過(guò)兩個(gè)按鍵 s2 和 s3 來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱和加水的功能，當(dāng) s2 按下時(shí)，就觸發(fā)外部中斷 0，進(jìn)入中斷子程序，執(zhí)行加熱功能。 單片機(jī)通過(guò) P0 口用一個(gè) 8255A 擴(kuò)展芯片實(shí)現(xiàn) 8 位 LED 顯示， Po口和 373 相連鎖存地址信號(hào)， ~ 和水位檢測(cè)傳感器接口電路連接， 和 分別接有加水繼電器和加熱繼電 器。再通過(guò)接口電路 8255A 反映到顯示屏上。 VCC：接 +5V 電源。 GND：接地。 RST：接 MAX690A 的 RESET。 (ALE)：與 8255H 的 ALE 腳相連提供時(shí)鐘信號(hào)。 XTAL XTAL2：通過(guò)晶振實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘。 PSEN：允許程序存儲(chǔ)器輸出控制端。 EA：內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇 控制端。 ：接 MAX960 的 WDI 端。 RD：接 8255H 的 RD 端。 WR：接 8255H 的 WR 端。同時(shí)運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)可以相對(duì)地簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，有效地降低設(shè)計(jì)成本并提高系統(tǒng)的性能。對(duì)水的溫度數(shù)據(jù)的讀入； 178。通過(guò)鍵盤(pán)輸入實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集； 178。將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò) LED 顯示。 主程序首先完成對(duì)串口，定時(shí)器，中斷源的初始化設(shè)置，初始運(yùn)行參數(shù)，開(kāi)中斷，然后循環(huán)讀取鍵盤(pán)狀態(tài)，檢測(cè)系統(tǒng)是否漏電。其主要的軟件原理圖如圖1 和 2。當(dāng)檢測(cè)到水位過(guò)低時(shí)，控制單片機(jī)在 8255A 的 PC3 口的二極管提示加水，然后手動(dòng)加水。在水位超過(guò)第二檔時(shí)，將檢測(cè)到的實(shí)際水溫和設(shè)置水溫進(jìn)行比較，若實(shí)際水溫低于設(shè)置水溫時(shí)，則加熱體通電進(jìn)行輔助電加熱；若水溫高于設(shè)置水溫時(shí)，切斷加熱體電源；若檢測(cè)到水位低檔，不管溫度設(shè)置高低，總是停止加熱，防止加熱體干燒，在加熱功能中將最高水溫控制在適當(dāng)?shù)臏囟?，超溫時(shí)停止加熱并報(bào)警。 動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì) 在 AT89C51 內(nèi)部的 RAM 中設(shè)置 4 個(gè)顯示緩沖單元 79H— 7CH，分別存放顯示器的 4 位數(shù)據(jù)， 8155H 的 PA 口掃描輸出總是只有一位高電平，即顯示器的 4位中僅有一位公共陰極為低電平，其它位高電平， 8155H現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 取水位結(jié)果 是高水位 是次高水位 是低水位 是中水位 顯示指針偏移量置為＃ 00H 顯示指針偏移量置為＃ 01H 顯示指針偏移量置為＃ 02H 顯示指針偏移量為＃ 03H 無(wú)水位顯示指針偏移量置為 04H 啟動(dòng)電磁閥 顯示緩沖區(qū)地址＋偏移＝顯示段碼地址 將顯示內(nèi)容放入寄存 器 wx 中 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 25 的 PB 口輸出相應(yīng)位（陰極為低）的顯示字形的斷碼，使其一位顯示出一個(gè)字符，其它位為暗，依次改變 PA 口輸出為高的位， PB 口輸出對(duì)應(yīng)的段碼，顯示器的四位就動(dòng)態(tài)地顯示出由緩沖區(qū)中顯示數(shù)據(jù)所得字符 [18] 。 開(kāi) 始顯 示 器 緩 沖 區(qū) 指 標(biāo) 置 初 值7 9 H 存 入 R 0掃 描 模 式 置 初 值 0 1 H 存 入 R 3R 3 存 入 8 1 5 5 H 的 A 口取 顯 示 數(shù) 據(jù) 查 表 轉(zhuǎn) 換 為 段 碼 存 入 8 1 5 5 H 的 B 口延 遲 1 m s顯 示 緩 沖 器 指 針 R 0 加 1( R 3 ) . 3 = 1 ?R 3 左 移 一 位返 回YN 圖 43 動(dòng)態(tài)顯示程序流程圖 鍵盤(pán)子程序設(shè)計(jì) 當(dāng)鍵盤(pán)無(wú)鍵輸入時(shí)， 8155H 的 PC0 到 3 口不全為 1，只有當(dāng)鍵盤(pán)有齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 26 鍵輸入時(shí) PC 03 口全為 1 時(shí)，向單片機(jī)提出外部中斷申請(qǐng)，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，由外部中斷 0 的中斷服務(wù)程序?qū)⑤斎氲逆I號(hào)存入模擬通道指針 R7，從而使系統(tǒng)采集鍵號(hào)所代表的模擬通道的量，并將其值通過(guò)LED 顯示出來(lái)。 通過(guò)延時(shí)子程序達(dá)到去鍵盤(pán)抖動(dòng)的目的，并將所輸入鍵的鍵號(hào)存入模擬通道選擇指針 R7 中。從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)按鍵選擇模擬通道，并采集相應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 27 開(kāi) 始顯 示 器 緩 沖 區(qū) 指 標(biāo) 置 初 值7 9 H 存 入 R 0掃 描 模 式 置 初 值 0 1 H 存 入 R 3R 3 存 入 8 1 5 5 H 的 A 口取 顯 示 數(shù) 據(jù) 查 表 轉(zhuǎn) 換 為 段 碼 存 入 8 1 5 5 H 的 B 口延 遲 1 m s顯 示 緩 沖 器 指 針 R 0 加 1( R 3 ) . 3 = 1 ?R 3 左 移 一 位返 回YN 圖 44 鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 28 5 抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì) 單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)體積小 、價(jià)格低、功能靈活、使用方便，已在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，單片機(jī)系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此，研究抗干擾技術(shù)，對(duì)保證單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)穩(wěn)定 、可靠的工作是非常必要的。環(huán)境對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)得干擾一般都是 以脈沖的形式進(jìn)入系統(tǒng)的，干擾竄入單片機(jī)的渠道主要有三條： 1．空間干擾。 3．過(guò)程通道干擾。 外時(shí)鐘是高頻的噪聲源，除能引起對(duì)本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對(duì)外界的干擾，使電磁兼容檢測(cè)不能達(dá)標(biāo)。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)鐘，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘停振時(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)以恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘，是單片機(jī)提高系統(tǒng)可靠性 的措施之一。只能使用其中之一。 低電壓復(fù)位技術(shù)是監(jiān)測(cè)單片機(jī)電源電壓，當(dāng)電壓低于某一值時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。電源電壓從當(dāng)初的 5V 降至 并繼續(xù)下降到 、 、。 提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法 提高單片機(jī)抗干擾 能力的主要方法有接地，隔離與屏蔽和濾波。為單片機(jī)系統(tǒng)提供良好的地線，對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。系統(tǒng)運(yùn)用一系列抗干擾元件，目的在于將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統(tǒng)不接地，或者雖有地線但接地電阻過(guò)大，則這些元件都不能發(fā)揮作用。不能把地線隨便接在暖氣管子上。 典型的信號(hào)隔離是光電隔離。屏蔽則是用來(lái)隔離空間輻射的，對(duì)噪聲特別大的部件，如開(kāi)關(guān)電源，用金屬盒罩起來(lái)，可減少噪聲源對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正地上。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器的配置指標(biāo)是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過(guò)低起不到抑制噪聲的作用，而過(guò)高的插入損耗會(huì)導(dǎo)致“漏電”，影響系統(tǒng)的人身安全性。 印制電路板的設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。當(dāng)你設(shè)計(jì)單片機(jī)用印制電路板時(shí)應(yīng)注意以下原則： ，單片機(jī)系統(tǒng)通常可分三區(qū)，即模擬電路區(qū) (怕干擾 )，數(shù)字電路區(qū) (即怕干擾、又產(chǎn)生干擾 )，功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）。三個(gè)區(qū)域的電源線、地線由該點(diǎn)分三路引出。使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件。時(shí)鐘線垂直于 I/O 線比平行于 I/O 線干擾小，時(shí)鐘線要遠(yuǎn)離 I/O 線。去耦電容焊在印制電路板上時(shí)，引腳要盡量短。 除了上述介紹的通過(guò)濾波器濾波外，對(duì)于隨機(jī)干擾，可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或?yàn)V除。數(shù)字濾波克服了齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 30 模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加設(shè)備，所以可靠性高、穩(wěn)定性好；數(shù)字濾波可以對(duì)頻率很低（如 ）的信號(hào)實(shí)行濾波，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點(diǎn)。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 31 6 結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要完成以 AT89C51 為智能核心的太陽(yáng)能熱水器中央控制器的硬件電路設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。軟件部分主要討論了數(shù)據(jù)的采集處理以及各個(gè)中斷處理系 統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)多任務(wù)融為一體，成本比較低且實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單易行。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用紙 32 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)，