【正文】 1型單片機(jī)某一個(gè)并行 I/O 口 D0、 D?、 D7，當(dāng)該 I/O 口輸出某一特定數(shù)據(jù)時(shí)，就能使 LED 數(shù)碼管顯示出某個(gè)字符。 表 8 共陽(yáng)極 LED數(shù)碼管顯示數(shù)字 “0” 時(shí)各管段編碼 C0H 稱(chēng)為共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管顯示 “0” 的字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的字段碼稱(chēng)為七段碼，包括小數(shù)點(diǎn)的字段稱(chēng)為八段碼。甚至在某些特殊情況下將 a、 b、?、 g、 Dp順序打亂編 碼。 表 9 共陰和共陽(yáng) LED 數(shù)碼管幾種八段編碼 共陰順序小數(shù)點(diǎn)暗 共陰逆序小數(shù)點(diǎn)暗 共陽(yáng)順序 小數(shù)點(diǎn)亮 共陽(yáng)順序 小數(shù)點(diǎn)暗 Dp g f e d c b a 16 進(jìn)制 a b c d e f g dp 16 進(jìn)制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體方案設(shè)計(jì) 19 固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器是一種有繼電特性的無(wú)觸點(diǎn)式電子開(kāi)關(guān)。 固態(tài)繼電器的工作原理 圖 29 固態(tài)繼電器原理圖 固態(tài) 繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路，在輸入電路控制端加入信號(hào)后， IC1 光電耦合器內(nèi)光敏三極管呈導(dǎo)通狀態(tài)， R1 串接電阻對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行限流，以保證光耦合器不致?lián)p壞。 v1 在線(xiàn)路中起到交流電壓檢測(cè)作用，使固態(tài)繼電器在電壓過(guò)零時(shí)開(kāi)啟、負(fù)載電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM、 RAM、 I/O、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。本設(shè)計(jì)中只用最小系統(tǒng)加上鍵盤(pán)、顯示、 ISP 接口電路，單片機(jī)本身資源可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，所以不必對(duì)單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流橋、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。 電源電路 由于該系統(tǒng)需要穩(wěn)定的 5 V 電源，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須 采用能滿(mǎn)足電壓、電流和穩(wěn)定性要求的電源。它僅有輸人端、輸出端及公共端 3個(gè)引腳，其內(nèi)部設(shè)有過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù)電路，由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。 MCS51 單片機(jī)工作后，只要在它的 RST引線(xiàn)上加載 10ms 以上的高電平，單片機(jī)就能夠有效地復(fù)位。最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路如圖 34所示。 圖 35 簡(jiǎn)單的復(fù)位電路 (2) 復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位操作。程序存儲(chǔ)器的 0003H 單元即 MCS51單片機(jī)的外部中斷 0的中斷處理程序的入口地址。除 PC 之外，復(fù)位還對(duì)其他一些特殊功能的寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 36所示。此外，單片機(jī)的復(fù)位不影響片內(nèi) RAM 的狀態(tài)（包括通用寄存器 Rn）。這 32條引線(xiàn)可以全部用做 I/O 線(xiàn)，也可將其中部分用做單片機(jī)的片外總線(xiàn)。中斷服務(wù)處理程序處理完該事件后，再回到原來(lái)被 中止的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作，這稱(chēng)為中斷。 中斷系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)中斷處理功能的部件稱(chēng)為中斷系統(tǒng)。 單片機(jī)的引線(xiàn)除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘輸入、用戶(hù) I/O 口外，其余引線(xiàn)都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展則設(shè)置的，這些引線(xiàn)構(gòu)成了單片機(jī) 外部的 3 總線(xiàn)形式，如圖 37所示。 由口的位結(jié)構(gòu)可知， MCS51 單片機(jī)在進(jìn)行外部尋址時(shí)， P0口的 8 根引綆低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用線(xiàn)。 MCS51常用 74LS373 或 8282 做地址鎖存器。 控制總線(xiàn) MCS51 用于外部擴(kuò)展的控制總線(xiàn)除 了它自身引出的控制線(xiàn) RES、 EA、 ALE、PSEN外，還有由 P3口的第二功能引線(xiàn)：外部中斷 0和外部中斷 1 輸入線(xiàn)0INT和1，以及外部 RAM或 I/O端口的讀選通和寫(xiě)選通信號(hào) RD和WR。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖： 圖 37 獨(dú)立式按鍵 按鍵輸入均采用低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)， I/O 口線(xiàn)有確定的高電平。獨(dú)立式按鍵的軟件常采用查詢(xún)式結(jié)構(gòu)。 溫度檢測(cè)電路 本文采用溫度傳感器 DS18B20 采集電熱水器的實(shí)時(shí)溫度 , 提供給 AT89S51 的 口作為數(shù)據(jù)輸入。其電路原理框圖如下： 圖 38 溫度檢測(cè)電路 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，具有 3引腳 TO－ 92小體積東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出 ， 支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng) 設(shè)計(jì)更靈活、方便；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2根線(xiàn)上， CPU 只需一根端口線(xiàn)就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。分辨率設(shè)定，及用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 如圖 2 所示 DS18B20 的 2 腳 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； 1腳 GND 為電源地； 3 腳 VDD 為外接供電電源輸入端。每組中前兩位顯示 099，最后一位為小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)據(jù)。 圖 39 溫度顯示電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 看門(mén)狗電路 系 統(tǒng)中把 作為看門(mén)狗的 “ 喂狗 ” 信號(hào)；將 MAX813 的 RESET 與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào) RST 連接。當(dāng)按鍵按下時(shí)， SWSPST 就會(huì)在 MAX813 引腳產(chǎn)生一個(gè)超過(guò)200ms 的低電平 ,其實(shí)看門(mén)狗器件在 時(shí)間內(nèi)沒(méi)有復(fù)位 ,使 7 引腳輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)的作用是相同的，其連接圖如圖 所示。時(shí)， ， 兩個(gè) 加熱絲同時(shí)加熱，當(dāng) T≥ t＞ T5176。 （ T 為設(shè)置值， t 實(shí)際值） 圖 311 加熱 電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)由主程序，鍵掃描子程序及若干功能模塊子程序組成。 （ T設(shè)定值， t 實(shí)際值） 主程序流程框圖 N N Y Y 圖 41顯示子程序流程圖 開(kāi)始 初始化 設(shè)定水溫 ，定時(shí)器工作方式 開(kāi)中斷 調(diào)用讀溫度子程序 調(diào)用顯示子程序 t ≤ T5 T≥ tT5 置位 置位 復(fù)位 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 中斷流程圖 圖 42中斷 流程圖 開(kāi)始 結(jié)束 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 關(guān)中斷 比較 是否為 1 比較 為 1 R6 減 1 R6 加 1 開(kāi)中斷 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 讀溫度子程序流程圖 圖 43讀 溫度子程序 流程圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 顯示子程序流程圖 圖 44顯示子程序流程圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 31 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)課題是基于 51 單片機(jī)的智能電熱水器的設(shè)計(jì)。 首先，我們先去了解了一些市場(chǎng)上面關(guān)于熱水器的基本知識(shí)。雖然外形設(shè)計(jì)多種多樣、美觀大方，但是使用者對(duì)水溫的調(diào)節(jié)都是依靠機(jī)械式混水閥對(duì)熱水管道與冷水管道閥門(mén)的開(kāi)啟比例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 本次設(shè)計(jì)，從拿到題目到設(shè)計(jì)完成，期間經(jīng)過(guò)了充分的積累資料、認(rèn)真的研究課題要求以及老師的精心指導(dǎo)，在此，向指導(dǎo)的羅先喜老師表示衷心的感謝！ 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 32 致 謝 本設(shè)計(jì)是在 XXX 老師的指導(dǎo)下 完成， 從論文題目的選定，大綱的編寫(xiě)，資料的收集與整理，論文數(shù)稿的修改、審稿到最終定稿，無(wú)不傾注他的心血和汗水。在這里我向他表示最衷心的感謝，沒(méi)有他的幫助這篇設(shè)計(jì)是不可能完成的。 學(xué)生簽名： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 33 參考文獻(xiàn) [1] 謝自美．電子線(xiàn)路綜合設(shè)計(jì) [M]．湖北：華中科技大學(xué)出版社， 2021 [2] 譚會(huì)生 .張昌凡 .EDA 技術(shù)及應(yīng)用 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021 [3] 樊昌信 .通信原理 [M].國(guó)防工業(yè)出版社 ,2021 [4] 楊素行 .模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程 .高等教育出版社， 2021 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