中華人民共和國教育部畢業(yè)設(shè)計論文題目太陽能熱水器中央控制器的設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)生指導(dǎo)教師學(xué)院專業(yè)2007年6月東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文2摘要當(dāng)今計算機技術(shù)在飛速發(fā)展，微機應(yīng)用日益普及深入，微機在通信自動化、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。嵌入式計算機系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(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)計算機系統(tǒng)。其最初應(yīng)用是基于單片機的。單片機小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。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)。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。由于加熱時間不能控制而導(dǎo)致過燒，從而浪費大量電能。本設(shè)計是以89C51單片機為檢測控制中心，采用DS12887實時時鐘，實現(xiàn)了溫度，水位，時間三種參數(shù)的實時顯示功能。關(guān)鍵詞單片機；太陽能熱水器；智能控制；水位；溫度；時間；齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙3THEDESIGNANDREALIZATIONOFTHESOLARPOWEREDWATERHEATERSCENTRALCONTROLLERABSTRACTTODAYTHECOMPUTERTECHNOLOGYISDEVELOPEDQUICKLYTHEMICROCOMPUTERISINCREASINGLYUSEDWIDELY東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文4目錄摘要ABSTRACT第1章緒論111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)計方案221系統(tǒng)任務(wù)和功能222AT89C51功能和特點323通用四運算放大器LM3245231LM324作反相交流放大器6232LM324作測溫電路624DS18B20數(shù)字式溫度傳感器7241DS18B20與單片機的典型接口設(shè)計825鎖存器LM3731026I/O接口電路8255A11第三章太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計1431前端的模擬電路設(shè)計14311溫度傳感器的選用16312DS18B20與單片機的典型接口16328255A與單片機的典型接口設(shè)計17321ADC0809與89C51單片機的接口設(shè)計1733鍵盤和顯示器接口設(shè)計18齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙5331鍵盤工作原理18332LED顯示器工作原理20333接口芯片的選擇及其原理2034單片機復(fù)位電路的設(shè)計2235單片機時鐘電路的設(shè)計2436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2741系統(tǒng)總體軟件設(shè)計2742數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計27421中斷服務(wù)子程序27422水位檢測子程序2943顯示和鍵盤軟件設(shè)計30431動態(tài)顯示子程序設(shè)計30432鍵盤子程序設(shè)計32第五章抗干擾技術(shù)設(shè)計3451主要抗干擾技術(shù)3452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)附錄致謝東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文0太陽能熱水器中央控制器的設(shè)計與實現(xiàn)第一章緒論當(dāng)今計算機技術(shù)在飛速發(fā)展，微機應(yīng)用日益普及深入，微機在通信自動化、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。嵌入式計算機系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(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)計算機系統(tǒng)。其最初應(yīng)用是基于單片機的。單片機小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化。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)。單片機具有體積小，功耗低，價格便宜等優(yōu)點，近年來還開發(fā)了一些以單片機母片為核，在片中嵌入更多的專用型單片機，因此單片機在計算機控制領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛。單片機的應(yīng)用意義不僅限于它的廣泛及所帶來的巨大的經(jīng)濟效益。更重要的是在于單片機的應(yīng)用正是從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件的方法實現(xiàn)。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)。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。隨著單片機應(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。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。其中就是以單片機為中央處理器核心，完成了諸多的功能，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。11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。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功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等。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。本文設(shè)計了一種以單片機AT89C51為核心,顯示直觀,操作方齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙1便,控制靈活的控制器。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計隨著計算機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。文章所介紹的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng),將低價位的單片機引入太陽能熱水器中,以單片機作為核心部件,實時采集溫度和水位數(shù)據(jù),并設(shè)置報警系統(tǒng)，當(dāng)水位不符合某一標(biāo)準(zhǔn)時發(fā)出報警信號，還有定時提醒加水的電路。本系統(tǒng)實現(xiàn)了多重功能的有機結(jié)合和智能控制。21系統(tǒng)任務(wù)和功能1多點水溫水位輸入及顯示功能。2輔助能源加熱控制功能定時加熱、自動加熱控制。3上水控制功能自動上水、定溫上水控制。4報警控制功能高、低溫及高、低水位報警控制。5檢測控制功能手動輸出檢查。圖一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文222AT89C51結(jié)構(gòu)和特點AT89C51是MCS51單片機的基礎(chǔ)上精心設(shè)計，由美國ATMEL公司生產(chǎn)的高性能八位單片機。內(nèi)置2KBEPROM的20腳AT89C2051以及內(nèi)置1KBEPROM的20腳AT89C1051。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。它與MCS51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機最小應(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。只要程序長度小于4KB，四個I/O口全部提供給用戶?？捎?V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。工作電壓范圍寬27V6V，全靜態(tài)工作，工作頻率寬，在0HZ24MHZ內(nèi)，比8751及87C51等51系列的6MHZ12MHZ更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。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。另外，AT89C51還具有MCS51系列單片機的所有優(yōu)點。1288位內(nèi)部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時/計時器，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結(jié)構(gòu)和功能1特點AT89C51與MCS51系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有4K字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器；全靜態(tài)工作，工作范圍0HZ24MHZ；三級程序存儲器加密；1288位內(nèi)部RAM；32位雙向輸入輸出線；兩個十六位定時器/計數(shù)器；五個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級；一個全雙工的異步串行口；間歇和掉電工作方式。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙32管腳功能AT89C51單片機為40引腳芯片如圖22所示。1I/O口線P0、P1、P2、P3共四個口P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。P0口也用以輸出外部存儲器的低8位地址。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。P2口是從系統(tǒng)擴展時作高8位地址線用。不擴展外部存儲器時，P2口也可以作為用戶I/O口線使用，P2口也是準(zhǔn)雙向口。P3口是雙功能口，該口的每一位均可獨立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時操作同P1口。P3口的第二功能如表21所示。2控制口線PSEN片外取控制、ALE地址鎖存控制、EA片外儲器選擇、RESET復(fù)位控制。3電源及時鐘VCC、GND、XTAL1、XTAL2。AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。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。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位。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。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。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。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文489C5112345678910112131415161718192021223242526272829303132334353637383940P10P1213P14P15P16P17P1P30P31P32P3P34P35P36P37RXDT0IN1IT0T1WRDXTAL1TL2CVP0P0102P03P04P05P06P07/PEAV/LROGPSEN27P26P25P24P23P2P21P20/PDSTVGND圖22AT89C51管腳圖表21P3雙功能口功能表第一功能標(biāo)記第二功能P30RXD串行輸入口P31TXD串行輸出口P32INT0外部中斷0輸入P33INT1外部中斷1輸入P34T0定時/計時器0外部輸入P35T1定時/計時器0外部輸入P36WD外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P37RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通89C51單片機的中斷系統(tǒng)有5個中斷請求源，用戶可以用軟件屏蔽所有的中斷請求，也可以用軟件使CPU接收中斷請求，每一中斷源可用軟件獨立地控制為開中斷或關(guān)中斷。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所示齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙5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010003H定時器/計數(shù)器T02000BH外部中斷130013H定時器/計數(shù)器T04001BH串行口中斷50023H23通用四運算放大器LM324LM324是四運放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝,外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器,除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖21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。兩個信號輸入端中,VI（）為反相輸入端,表示運放輸出端VO的信號與該輸入端的位相反VI（）為同相輸入端,表示運放輸出端VO的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖22（圖表21）（圖表22）231LM324作反相交流放大器電路見附圖211。此放大器可代替晶體管進行交流放大,可用于擴音機前置放大等。電路無需調(diào)試。放大器采用單電源供電,由R1、R2組成1/2V偏置,C1是消振電容。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文6（圖211）放大器電壓放大倍數(shù)AV僅由外接電阻RI、RF決定AVRF/RI。負(fù)號表示輸出信號與輸入信號相位相反。按圖中所給數(shù)值,AV10。此電路輸入電阻為RI。一般情況下先取RI與信號源內(nèi)阻相等,然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定RF。CO和CI為耦合電容。232LM324應(yīng)用作測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。硅晶體管發(fā)射結(jié)電壓的溫度系數(shù)約為25MV/，即溫度每上升1度，發(fā)射結(jié)電壓變會下降25MV。運放A1連接成同相直流放大形式，溫度越高，晶體管BG1壓降越小，運放A1同相輸入端的電壓就越低，輸出端的電壓也越低。圖221這是一個線性放大過程。在A1輸出端接上測量或處理電路，便可對溫度進行指示或進行其它自動控制。24DS18B20數(shù)字式溫度傳感器DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖33所示，主要由4部分組成64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖34所示，DQ為數(shù)字信號輸入/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接地，見圖39）。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙7圖33DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖34DS18B20封裝形式241DS18B20與單片機的典型接口設(shè)計DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器是DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器，同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55C125C，在1085C范圍內(nèi),精度為05C。DS1822的精度較差為2C?，F(xiàn)場溫度直接以“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。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V55V64位ROM和一線端口供電方式存儲和控制邏輯高速存儲器8位CRC生成器溫度傳感器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器配置寄存器東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文8的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為05C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的性能價格比也非常出色DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為2C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。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。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRCX8X5X41）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以00625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位。這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0062可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于00625即可得齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙9到實際溫度。DS1820使用中注意事項DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題1較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。2在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS1820，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。3連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50M時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150M，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文10這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS1820進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。4在DS1820測溫程序設(shè)計中，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，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。例如125的數(shù)字輸出為07D0H，250625的數(shù)字輸出為0191H，250625的數(shù)字輸出為FF6FH，55的數(shù)字輸出為FC90H。25鎖存器74LS37374LS373是一種8D鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，其引腳電路圖如下ZHHHLLLLLLLLHLHHHLQNDNLEOE齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙11引腳圖中DN輸入端；QN輸出端；、LE為控制端，該片如何工作OE由功能表定，表中L為低電平、H為高電平、Z為高阻抗（相當(dāng)開路）為任意電平，一般將接低電平，LE接ALE就能正常工作。OE26I/O接口電路8255A1）總線接口部分/CSA1、A0/RD/WR片選線端口選擇線（選片內(nèi)四個端口寄存器）讀信號線寫信號線輸入（2）內(nèi)部邏輯部分（3）外設(shè)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8位鎖東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文12沖存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(lián)絡(luò)線2、8255A的端口操作A1A0選中00PA口01PB口10PC口11控制寄存器二、8255A的工作方式及方式選擇1、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(shè)備之間的直接數(shù)據(jù)通道。（2）方式1選通輸入/輸出方式僅PA口、PB口有此方式，PC口中若干位作聯(lián)絡(luò)信號線。各聯(lián)絡(luò)信號線的意義/STBIBFINTRINTE/OBF輸入選通信號，外設(shè)發(fā)來。輸入緩沖器滿信號，發(fā)給外設(shè)（通知外設(shè)數(shù)據(jù)未被取走，暫不能接收新數(shù)據(jù)）中斷請求信號，外部設(shè)備發(fā)給單片機中斷允許信號輸出緩沖器滿信號，發(fā)給外設(shè)（單片機將數(shù)據(jù)已送到指定口，外部設(shè)備可以取走）外設(shè)響應(yīng)信號，由外部設(shè)備發(fā)來（數(shù)據(jù)已送到外部設(shè)備）齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙13/ACK（3）方式3雙向方式僅PA口有此方式。PC3PC7作聯(lián)絡(luò)線此時，PB口可以是方式0；也可以是方式1（PC0PC1作聯(lián)絡(luò)線）。2、8255A的方式控制字用編程方法向8255A的控制口寫控制字，可決定它的工作方式。有兩個控制字（1）方式選擇控制字“1”方式控制標(biāo)志位D6、D5決定A組的工作方式，00方式001方式11方式2D4A口的傳輸方向，1入，0出。D3PC7PC4的傳輸方向，1入，0出。D2決定B組的工作方式，0方式0，1方式1。D1B口的傳輸方向，1入，0出。D0PC3PC0傳輸方向，1入，0出。（2）PC口置位/復(fù)位控制字“0”標(biāo)志位。D6、D5不使用位。D3、D2、D1位選擇位，000111分別對應(yīng)PC7PC0。D0位狀態(tài)位，1置位，0復(fù)位。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文143太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計31前端模擬電路設(shè)計現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)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。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。1根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型要進行個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。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，則需要根據(jù)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小；被測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(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。2靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙15要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡減少從外界引入的串?dāng)_信號。3頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。4線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，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。5穩(wěn)定性傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。6精度精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。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(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)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，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求11。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文16本系統(tǒng)設(shè)計以采集溫度為例，通過選用不同的傳感器及其相應(yīng)傳感器的放大電路，可實現(xiàn)多路采集不同的測量數(shù)據(jù)如溫度、濕度、壓力等數(shù)據(jù)。311溫度傳感器選用本系統(tǒng)采用接觸式溫度傳感器DS18B20。DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器是DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器，同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55C125C，在1085C范圍內(nèi),精度為05C。DS1822的精度較差為2C。現(xiàn)場溫度直接以“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。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V55V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。312DS18B20與單片機的典型接口設(shè)計可以采用外接電源與寄生電源供電（就是供電電源從數(shù)據(jù)線上得到）圖38外接電源供電齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙17圖39寄生電源供電328255A與單片機的接口電路設(shè)計321ADC0809與89C51單片機的接口設(shè)計用單片機控制A/D轉(zhuǎn)換器時，多采用查詢和中斷控制兩種方法。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(jīng)結(jié)束，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制法是在啟動信號送入A/D轉(zhuǎn)換器時之后，單片機執(zhí)行別的程序。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器變換結(jié)束并向單片機發(fā)出中斷請求信號時，單片機響應(yīng)此中斷請求，進入中斷服務(wù)程東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文18序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回原程序14。這種方法單片機無需進行轉(zhuǎn)換時間的管理，CPU效率高，所以特別適合于變換時間較長的A/D轉(zhuǎn)換器時14。本系統(tǒng)就是采用中斷控制法。89C51與ADC0809接口電路圖如圖33所示。將ADC0809作為外擴的并行I/O口，由P27和WR端的脈沖同時有效時啟動A/D轉(zhuǎn)換，通道選擇端與A、B、C分別與地址線A0、A1、A2相連。其端口地址為7FF8H7FFFH。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC向89C51的INT1端輸入一個高電平，既向單片機產(chǎn)生一個外部中斷1信號。AT89C51G74LS37OE1CLKADABADCP01P023P045P067WRP27RDINT128726524321STARTLEOEEOC11174LS021256ADC089REFALE3478134178INI1圖33ADC0809與89C51的中斷方式原理圖33鍵盤和顯示器接口設(shè)計331鍵盤工作原理3鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙19鍵盤輸入應(yīng)解決的問題1鍵盤輸入的特點鍵盤的實質(zhì)是一組開關(guān)的集合。通常按鍵所用開關(guān)為機械彈性開關(guān)，均利用了機械觸點的合、斷。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(guān)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。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為510MS。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。2軟件消除按鍵抖動。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。在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時10MS子程序后再按確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。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。本系統(tǒng)采用矩陣式鍵盤接口。矩陣式鍵盤接口是適用于按鍵數(shù)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。矩陣式44鍵盤如圖34所示。從圖中可以看出，在按鍵數(shù)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。0123456789101112131415123412345V圖34矩陣式44鍵盤原理圖1）矩陣式鍵盤接口的工作原理按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點上，行、列線分別連接開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到正5V。平時無按鍵時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)鍵由此行線相連的列電平?jīng)Q定。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。這是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。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。因此各按鍵東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文20彼此間互相發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。2）按鍵的識別方法按鍵識別的方法主要有掃描法、線反轉(zhuǎn)法和鍵盤編碼。由于本系統(tǒng)按鍵較多所以采用鍵盤編碼的方法。332LED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。1LED靜態(tài)顯示LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或供陽極）連接在一起并接地或5V；每位的段選線（ADP）分別與一個八位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正是因為如此，靜態(tài)顯示的亮度比較高。2LED動態(tài)顯示在多位LED顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有的位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各共陽極或共陰極分別由相應(yīng)得I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。由于動態(tài)顯示所用接口管線較少，因此本系統(tǒng)采用LED顯示器的動態(tài)顯示方式。333鍵盤/顯示電路系統(tǒng)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。鍵盤由09數(shù)字鍵，報警值設(shè)定鍵，時鐘設(shè)定鍵，左位移鍵，確認(rèn)鍵，運行鍵等組成，采用44鍵盤。用戶可以通過鍵盤完成人機接口的各種操作。鍵盤以中斷方式工作。當(dāng)有按鍵時，8279申請中斷CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)入鍵盤監(jiān)控處理程序。顯示器采用4個LED數(shù)碼管，系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)經(jīng)AT89C51單片機處理后通過I/O口送到驅(qū)動電路，LED顯示甲烷氣體現(xiàn)場濃度。8279與單片機AT89C51的硬件接口電路圖如圖313所示。8279芯片外接48鍵盤和4位顯示器，工作于4位顯示和鍵盤輸入工作方式，均為編碼掃描，其組成可分為三個部分齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙21圖368279與單片機AT89C51的硬件接口電路圖1顯示接口由4個7段LED顯示器組成。SL0SL2經(jīng)74LS1381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(xiàn)，并且經(jīng)74LS06非門輪流驅(qū)動7段LED顯示器。消隱顯示信號輸出線與74LS1381的使能BD端E3相連，當(dāng)顯示功換時,輸出低電平關(guān)閉74LS1381，從而達(dá)到BD顯示消隱的目的。2鍵盤接口16個鍵排成4行4列的矩陣。8279工作于鍵盤輸入方式，4根列掃描線由SL0SL7經(jīng)74LS1382譯碼獲得，只用其中的四根，4根行信號線由RL0，RL1，RL2，RL3引入。由于8279的輸入線RL0RL7內(nèi)部有上位電阻，當(dāng)無鍵按下時均為高電平，而當(dāng)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FIFORAM緩沖器中。同時8279的中斷請求信號IRQ為高電平，可向CPU申請中斷，讀取鍵值代碼。AT89C518279RDRDIRQWWCSD0D7P0P07P27ALE74LS3LKAB0A0INT0RSTESTCNTLSHIFOUTA3OUTA074LS0674LS138174LS1382B3OUTB0E3CBASL21SL0RL32RL10BDY7Y0Y704LEDABCDEFG312YYYYYYCBA東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文2238279與AT89C51的接口在硬件連線圖中，單片機AT89C51的P27腳經(jīng)反向器接片選信號CS。8279的A0端用于控制讀寫命令/狀態(tài)和數(shù)據(jù)，A0與地址鎖存器74LS373輸出的最低位地址線AB0相接，所以8279的數(shù)據(jù)口地址為8FFEH，命令/狀態(tài)口地址為8FFFH。8279的CNTL、SHIFT引腳接地。34單片機復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把程序計數(shù)器PC值初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動單片機。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。若使頻率為6MHZ的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間超過4S才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作由上電復(fù)位和按鍵手動復(fù)為兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖37所示。只要電源VCC的上電時間不超過1MS，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位分為電平方式和脈沖方式兩種。其中，電平復(fù)位是復(fù)位端通過電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的。脈沖復(fù)位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的。在計算機測控系統(tǒng)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(xiàn)掉電數(shù)據(jù)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。VCRST80C51C10RRF齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙23圖37單片機系統(tǒng)復(fù)位電路在單片機系統(tǒng)中，為了擺脫“死循環(huán)”通常采用“看門狗技術(shù)”也就是程序監(jiān)控技術(shù)。“看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認(rèn)為系統(tǒng)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(tǒng)進入正常工作?！翱撮T狗”技術(shù)可由硬件實現(xiàn)，可由軟件實現(xiàn)，也可由兩者結(jié)合實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用微處理器監(jiān)控器MAX690A完成硬件“看門狗”電路。MAX690A是美國MAXIM公司的產(chǎn)品，具有以下功能1在微處理器上電、掉電及低壓供電時，產(chǎn)生一個復(fù)位輸出信號。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。3具有看門狗電路，該電路的觸發(fā)脈沖時間間隔超過16S時，將產(chǎn)生一個復(fù)位輸出。4可用于低電壓檢測。MAX690A的主要電氣參數(shù)為工作電壓VCC1255V；靜態(tài)電流200A；備用電池方式靜態(tài)電流50A；復(fù)位脈沖寬度TRS為200MS；看門狗定時時間為16S；復(fù)位門限電平465V。MAX690A與89C51單片機的接口電路如圖38所示123U2A74F3212A74F0412A74F04S1C110UFR41K5VVBATT6VOUT1VCC2GND3PFI4RESET7WDI6PEO5U3MAX690AR21KR31K5VR11K36VEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U189C51BT2備備備備圖38MAX690A與89C51的接口電路東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文24本電路有復(fù)位電路和看門狗電路功能，R1、R2選取說明如下R125V1436（31）當(dāng)R11K，R226K，使5V電壓跌落到45V，PFI的輸出電壓低于125V時，PFO輸出高電平作為單片機的中斷信號。單片機正常工作時，P10口定期小于16S改變WDI輸入端的電平，使看門狗電路不發(fā)出復(fù)位電路。當(dāng)出現(xiàn)“死機”，單片機將不能定期改變WDI電平，看門狗電路便會在16S后產(chǎn)生一個復(fù)位信號，使單片機復(fù)位，待經(jīng)過200MS復(fù)位脈沖寬后，單片機復(fù)位結(jié)束，程序從0000H開始重新執(zhí)行，保證了系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。35單片機時鐘電路的設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生89C51單片機工作時所必需的時鐘信號。89C51單片機本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證同步方式的實現(xiàn)，89C51單片機應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行工作。因此時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式。89C51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。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。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。89C51內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖39所示。晶體的振蕩頻率范圍通常在12MHZ到24MHZ之間。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的頻率越高單片機的運行速度越快。本系統(tǒng)選擇振蕩頻率為24MHZ的石英晶體。89C51C1C2XTAL1XTAL2齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙25圖39AT89C51內(nèi)部時鐘方式電路36系統(tǒng)原理綜述系統(tǒng)硬件原理如原理圖（附）所示。通過原理圖，我們可以分析出系統(tǒng)的原理，于是系統(tǒng)主要原理如下溫度的測量通過溫度傳感器輸出正比于不同溫度的電壓值來實現(xiàn)，在和8255A接口相連的PC中，通過二極管分別顯示四個不同的水位情況。通過兩個按鍵S2和S3來實現(xiàn)加熱和加水的功能，當(dāng)S2按下時，就觸發(fā)外部中斷0，進入中斷子程序，執(zhí)行加熱功能。當(dāng)S3按下時，就出發(fā)了外部中斷1進入中斷子程序，執(zhí)行手動加水功能。單片機通過P0口用一個8255A擴展芯片實現(xiàn)8位LED顯示，PO口和373相連鎖存地址信號，P20P23和水位檢測傳感器接口電路連接，P26和P27分別接有加水繼電器和加熱繼電器。作為8255A的PC口接有6個二極管，分別用來顯示水位1、2、3、4狀態(tài)，還有加水狀態(tài)和加熱狀態(tài)的提示信號。再通過接口電路8255A反映到顯示屏上。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文26單片機其余I/O口線安排VCC接5V電源。GND接地。RST接MAX690A的RESET。P30ALE與8255H的ALE腳相連提供時鐘信號。XTAL1、XTAL2通過晶振實現(xiàn)單片機內(nèi)部時鐘。PSEN允許程序存儲器輸出控制端。EA內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。P17接MAX960的WDI端。RD接8255H的RD端。WR接8255H的WR端。4太陽能熱水器中央控制器的軟件設(shè)計在完成太陽能熱水器中央控制器的硬件設(shè)計后，要達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計需求，用單片機實現(xiàn)自動控制，就需要進行軟件設(shè)計。同時運用軟件設(shè)計可以相對地簡化硬件結(jié)構(gòu)，有效地降低設(shè)計成本并提高系統(tǒng)的性能。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，軟件設(shè)計應(yīng)具備以下功能對水的溫度數(shù)據(jù)的讀入；對數(shù)碼管顯示子程序的實現(xiàn)；通過鍵盤輸入實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；將數(shù)據(jù)存入EPROM中實現(xiàn)掉電保護；將采集到的數(shù)據(jù)通過LED顯示。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙2741系統(tǒng)總體軟件設(shè)計本系統(tǒng)主要是完成由89C51為核心控制器來實現(xiàn)對太陽能熱水器水位和水溫的檢測，并在適當(dāng)?shù)臅r候報警，并把溫度數(shù)據(jù)體現(xiàn)在8位數(shù)碼管上。主程序首先完成對串口，定時器，中斷源的初始化設(shè)置，初始運行參數(shù)，開中斷，然后循環(huán)讀取鍵盤狀態(tài)，檢測系統(tǒng)是否漏電。一旦檢測到系統(tǒng)漏電，立即進行聲音和顯示報警，并切斷所有執(zhí)行機構(gòu)電源；若系統(tǒng)不漏電，則根據(jù)存儲的鍵盤狀態(tài)和檢測的水溫，水位等狀態(tài)信號進行相應(yīng)的處理并等待中斷服務(wù)程序的執(zhí)行。其主要的軟件原理圖如圖1和2。系統(tǒng)正?？刂茣r，首先顯示水溫，通過人工設(shè)定系統(tǒng)的溫度范圍，當(dāng)水溫高于或低于設(shè)定的溫度范圍，系統(tǒng)會自動報警提示。當(dāng)水位低于最低水位時系統(tǒng)會自動報警，提示手動加水，當(dāng)水位高于設(shè)定的最高水位時，同樣提示報警，停止手動加水。只有當(dāng)水位在水位的正常范圍之內(nèi)，則系統(tǒng)正常運行。圖一系統(tǒng)主程序流程圖東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文2842數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計421中斷服務(wù)子程序開始關(guān)中斷保護現(xiàn)場，關(guān)閉電磁閥將P3口的內(nèi)容讀入水位寄存器SW1中，其地址位0A0H將SW1中的內(nèi)容進行處理，得出水位檢測結(jié)果入SW2調(diào)用水位處理子程序置P34口為第二功能啟動計數(shù)器T0并延時從計數(shù)器T0中讀取V/F的轉(zhuǎn)換結(jié)果，并存入WD中調(diào)用溫度算法子程序齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙29422水位檢測子程序調(diào)顯示子程序恢復(fù)現(xiàn)場開中斷中斷返回開始現(xiàn)場保護取水位結(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無水位顯示指針偏移量置為04H啟動電磁閥顯示緩沖區(qū)地址偏移顯示段碼地址東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文3043顯示和鍵盤軟件設(shè)計當(dāng)要進行顯示和軟件設(shè)計時，單片機首先要通過P27端向8155H的CE端輸出一個高電平，選中8155H。431動態(tài)顯示程序設(shè)計在AT89C51內(nèi)部的RAM中設(shè)置4個顯示緩沖單元79H7CH，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字符，其它位為暗，依次改變PA口輸出為高的位，PB口輸出對應(yīng)的段碼，顯示器的四位就動態(tài)地顯示出由緩沖區(qū)中顯示數(shù)據(jù)所得字符18。其顯示流程如圖43所示。79HR001HR3R3815HA815HB1MSR01R31R3YN圖43動態(tài)顯示程序流程圖432鍵盤子程序設(shè)計當(dāng)鍵盤無鍵輸入時，8155H的PC0到3口不全為1，只有當(dāng)鍵盤有鍵輸入時PC03口全為1時，向單片機提出外部中斷申請，單片機響應(yīng)中斷請求，由外部中斷0的中斷服務(wù)程序?qū)⑤斎氲逆I號存入模擬通道指針R7，從而使系統(tǒng)采集鍵號所代表的模擬通道的量，并將其值通過LED顯示出來。其鍵盤產(chǎn)生外部中斷時的中斷服務(wù)程序流程圖如圖44所示。通過延時子程序達(dá)到去鍵盤抖動的目的，并將所輸入鍵的鍵號存入模擬通道選擇指針R7中。中斷結(jié)束后，返回主程序。從而實現(xiàn)通過按鍵選擇模擬通道，并采集相應(yīng)通道的數(shù)據(jù)。此外采集到的數(shù)據(jù)還需存入單片機片內(nèi)的EPROM內(nèi)，防止單片機突然掉電造成采集到的數(shù)據(jù)丟失。將顯示內(nèi)容放入寄存器WX中恢復(fù)現(xiàn)場返回東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文3179HR001HR3R3815HA815HB1MSR01R31R3YN齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）用紙32圖44鍵盤中斷服務(wù)程序5抗干擾技術(shù)設(shè)計單片機測控系統(tǒng)體積小、價格低、功能靈活、使用方便，已在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，單片機系統(tǒng)越來越受到人們的關(guān)注。單片機系統(tǒng)的可靠性是由多種的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能的好壞是影響系統(tǒng)可靠性的重要因素。因此，研究抗干擾技術(shù)，對保證單片機測控系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的工作是非常必要的。一般把影響單片機測控系統(tǒng)正常工作的信號稱為噪音，又稱干擾。環(huán)境對單片機系統(tǒng)得干擾一般都是以脈沖的形式進入系統(tǒng)的，干擾竄入單片機的渠道主要有三條1空間干擾。2供電系統(tǒng)干擾。3過程通道干擾。51主要抗干擾技術(shù)20提高單片機系統(tǒng)的技術(shù)措施有降低單片機的頻率，時鐘監(jiān)測電路、看門狗技術(shù)與低電壓復(fù)位技術(shù)等技術(shù)。外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達(dá)標(biāo)。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。監(jiān)測系統(tǒng)時鐘，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)時鐘停振時產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號以恢復(fù)系統(tǒng)時鐘，是單片機提高系統(tǒng)可靠性的措施之一。而時鐘監(jiān)控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一?？撮T狗技術(shù)是監(jiān)測應(yīng)用程序中的一段定時中斷服務(wù)程序的運行狀況，當(dāng)這段程序不工作時判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。低電壓復(fù)位技術(shù)是監(jiān)測單片機電源電壓，當(dāng)電壓低于某一值時產(chǎn)生復(fù)位信號。由于單片機技術(shù)的發(fā)展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當(dāng)初的5V降至33V并繼續(xù)下降到27V、22V、18V。在是否使用低電壓復(fù)位功能時應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下。東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文3352提高單片機系統(tǒng)抗干擾能力的主要方法提高單片機抗干擾能力的主要方法有接地，隔離與屏蔽和濾波。接地指接大地，也稱作保護地。為單片機系統(tǒng)提供良好的地線，對提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。系統(tǒng)運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