單片機(jī)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文提出了一種以MCS—51系列單片機(jī)8051為主要控制芯片，輔之以其他功能芯片對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行控制的設(shè)計(jì)方案，使太陽(yáng)能熱水器使用起來(lái)更加方便、安全。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是8051單片機(jī)，其內(nèi)部ROM容量為256B，對(duì)于本設(shè)計(jì)，無(wú)須外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器。除了8051，本設(shè)計(jì)還用到一些重要的外部功

2、能器件，如采用AD轉(zhuǎn)換器0809來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度和水位信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，還有可編程輸入輸出接口8255來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)和顯示器接口。鍵盤(pán)由四個(gè)按鍵來(lái)設(shè)置水溫或水位，用六位LED顯示器分別顯示水溫和水位。本設(shè)計(jì)充分利用8051單片機(jī)系統(tǒng)的三總線(xiàn)控制，即數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)的設(shè)計(jì)方式，為應(yīng)用系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)8051單片機(jī)的外部功能擴(kuò)展使系統(tǒng)具有自動(dòng)上水與保溫的功能，還能自動(dòng)驅(qū)動(dòng)加熱及上水裝置來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)置，使用起來(lái)安全可靠。此外

3、，設(shè)計(jì)方案中還考慮了一些抗干擾措施，例如采用光電隔離器4N25使輸入輸出有效隔離，采用硬件去抖動(dòng)措施解決按鍵抖動(dòng)的問(wèn)題等等。</p><p>　　本文闡述了此應(yīng)用系統(tǒng)的工作原理，并給出部分硬件及軟件框圖。</p><p>　　關(guān)鍵字： 單片機(jī)，溫度控制，水位控制</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

4、t;　　前言……………………………………………………………………………………1</p><p>　　第一章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………3</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………3</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)總框圖………………………………………………………………4</p>

5、<p>　　第二章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………5</p><p>　　2.1數(shù)據(jù)采集…………………………………………………………………5</p><p>　　2.1.1溫度傳感器AD590………………………………………………5</p><p>　　2.1.2水位傳感器………………………………………………………6</

6、p><p>　　2.1.3采樣保持器………………………………………………………9</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換………………………………………………………………10</p><p>　　2.2.1AD轉(zhuǎn)換概述 ……………………………………………………10</p><p>　　2.2.2ADC0809………………………………………………………

7、…11</p><p>　　2.3 MCS-51系列單片機(jī)8051……………………………………………13</p><p>　　2.3.1單片機(jī)概述…………………………………………………… 13</p><p>　　2.3.2單片機(jī)8051………………………………………………………14</p><p>　　2.4LED數(shù)碼顯示與鍵盤(pán)……………

8、……………………………………16</p><p>　　2.4.1可編程并行接口8255……………………………………………17</p><p>　　2.4.2 6位LED數(shù)碼顯示與鍵盤(pán)………………………………………18</p><p>　　2.5輸出驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)…………………………………………………19</p><p>　　2.5.1加熱器的

9、電路連接與分析………………………………………19</p><p>　　2.5.2達(dá)林頓管的原理及應(yīng)用…………………………………………20</p><p>　　2.5.3上水閥的驅(qū)動(dòng)電路分析…………………………………………21</p><p>　　2.6 系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)………………………………………………21</p><p>　　2.6.

10、1按鍵消抖措施……………………………………………………21</p><p>　　2.6.2光電隔離的應(yīng)用…………………………………………………23</p><p>　　第三章系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)…………………………………………………………24</p><p>　　3.1主程序流程圖…………………………………………………………24</p><p>

11、　　3.2 部分中斷服務(wù)程序與子程序…………………………………………25</p><p>　　3.2.1 8255初始化……………………………………………………25</p><p>　　3.2.2 AD轉(zhuǎn)換程序……………………………………………………26</p><p>　　3.2.3 LED數(shù)碼顯示程序………………………………………………28</

12、p><p>　　3.2.4 鍵盤(pán)掃描子程序…………………………………………………28</p><p>　　結(jié)論…………………………………………………………………………………31</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………32</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………

13、……………33</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　目前，單片機(jī)已進(jìn)入人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如家用電器的冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，由于配上了單片機(jī)，增加了功能，實(shí)現(xiàn)了智能化，使人類(lèi)生活更加方便。近幾年來(lái)，MCS—51系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用深受各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注和重

14、視，應(yīng)用十分廣泛，發(fā)展極快，特別是8051，在國(guó)內(nèi)是應(yīng)用最多、影響最大的單片機(jī)。本設(shè)計(jì)就是以8051單片機(jī)為主要控制芯片，輔之以其他外設(shè)及功能部件，對(duì)太陽(yáng)能熱水器工作進(jìn)行控制。</p><p>　　目前，太陽(yáng)能熱水器以其安全、節(jié)能、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多的消費(fèi)者的歡迎。但太陽(yáng)能熱水器也存在一些缺點(diǎn)，如陰雨天無(wú)法使用，不能顯示水溫水位，無(wú)法自動(dòng)上水，不能根據(jù)用戶(hù)的要求設(shè)置水溫水位等，通常須采用太陽(yáng)能加熱和電加熱相

15、結(jié)合的方式來(lái)解決陰雨天的使用問(wèn)題。這就需要設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電加熱，同時(shí)用這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水、保溫和水溫水位的檢測(cè)和顯示。本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)適于日常應(yīng)用的能自動(dòng)上水的太陽(yáng)能熱水器，要求能自動(dòng)檢測(cè)水的溫度和水位；當(dāng)水位低于30L自動(dòng)上水；水溫未達(dá)到設(shè)定值而又長(zhǎng)時(shí)間無(wú)變化，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)電加熱器將水加熱到設(shè)定溫度，當(dāng)用戶(hù)按下加熱鍵時(shí)系統(tǒng)也可啟動(dòng)電加熱器將水加熱到設(shè)定溫度，水溫達(dá)到設(shè)定值后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求是利用L

16、ED顯示水溫水位；四個(gè)按鍵設(shè)置水溫/水位；A/D轉(zhuǎn)換模塊；上水裝置，電加熱裝置；要求本系統(tǒng)具有較高的抗干擾性、實(shí)時(shí)性、能根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)迅速做出處理，本設(shè)計(jì)要采用的是MCS—51系列單片機(jī)8051，其內(nèi)部ROM為4KB，內(nèi)部RAM為256B（包括特殊功能寄存器），要接A/D轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)溫度和水位信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。另外，由于本設(shè)計(jì)要用到6位LED</p><p>　　本系統(tǒng)充分利用了8051單片機(jī)的各種資源，使系統(tǒng)使用

17、方便，安全可靠，克服了太陽(yáng)能熱水器的一些缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了其運(yùn)行的自動(dòng)化。</p><p>　　第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能熱水器單片機(jī)控制系統(tǒng)。現(xiàn)在一般的太陽(yáng)能熱水器雖然有著不少優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)能、無(wú)污染、安全方便等，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一些缺點(diǎn)，

18、如陰雨天無(wú)法使用、無(wú)自動(dòng)上水功能、不顯示水溫水位等等。為了解決上述存在的問(wèn)題，比較理想的方案就是采用單片機(jī)作為應(yīng)用系統(tǒng)的主控芯片，利用其強(qiáng)大的控制能力和豐富的資源，通過(guò)連接各種功能外設(shè)，使系統(tǒng)能正確、有效地完成服務(wù)。</p><p>　　在此，我將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為兩大部分，即硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。在硬件部分中，主要解決系統(tǒng)的硬件連接與各功能的分配，各部分的地址分配也被分到硬件部分里。在軟件部分中，則具體分析系

19、統(tǒng)的工作流程，編出部分子程序和中斷服務(wù)程序。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)總框圖</p><p>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如下：</p><p>　　圖1-1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　由圖可知，本系統(tǒng)采用MCS-51系列單片機(jī)8051作為系統(tǒng)的主要控制芯片。根據(jù)本應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，輸入通道部分需由傳感器采樣溫度和水位信號(hào)，經(jīng)A

20、/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)后送入8051，再由8051外接的8255送LED數(shù)碼管顯示。鍵盤(pán)有四個(gè)按鍵來(lái)設(shè)置水溫和水位，當(dāng)8051掃描到有按鍵按下時(shí)，就輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或控制加熱器改變水溫，或控制上水閥改變水位。系統(tǒng)相應(yīng)的功能由編程來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 數(shù)據(jù)采集<

21、/b></p><p>　　2.1.1 溫度傳感器AD590</p><p>　　1．溫度傳感器AD590的工作原理</p><p>　　AD590集成溫度傳感器，內(nèi)部含有放大電路，是一種兩端器件。其工作電壓為+4~+30V，測(cè)溫范圍是-55~150攝氏度，對(duì)應(yīng)于熱力學(xué)溫度T每變化1K，輸出電流就變化1μA。在298.15K（對(duì)應(yīng)于25.15攝氏度）時(shí)輸出電

22、流恰好等于298.15μA。這表明，其輸出電流I（μA）與熱力學(xué)溫度T（K）嚴(yán)格成正比。</p><p>　　AD590的電路符號(hào)為：</p><p>　　AD590作為一種高阻電流源，不存在反饋線(xiàn)上的電壓信號(hào)損失和噪聲干擾問(wèn)題，其等效于一個(gè)高阻抗的恒流源，其輸出阻抗大于10MΩ，能大大減小因電源電壓波動(dòng)而產(chǎn)生的測(cè)溫誤差。例如，當(dāng)電源電壓從5V變化到10V時(shí)，所引起的電流最大變化量?jī)H為1μ

23、A，等價(jià)于1攝氏度的測(cè)溫誤差。</p><p>　　2．AD590在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　由AD590構(gòu)成的溫度檢測(cè)電路如圖2-1所示：</p><p>　　從圖中可知，由MC1403型帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出的+2.5V基準(zhǔn)電壓，經(jīng)可調(diào)電阻R1接AD590的正極，并且還經(jīng)過(guò)CD4051型八選一模擬開(kāi)關(guān)接LM324型四運(yùn)放中的一個(gè)運(yùn)算放大器反向輸入端。A

24、D590的負(fù)極接-5V電源。設(shè)通過(guò)R1、R2的電流分別為I0、I1，則AD590的電流表達(dá)式為</p><p>　　IO=I0+I1 （2-1）</p><p>　　因?yàn)長(zhǎng)M324的電壓增益AVO>>1,所以圖2-1中的M點(diǎn)為虛地，即UM為零伏。只要在0℃以下調(diào)整R1，使I0等于AD590在該溫度下的工作電流值（此時(shí)I1=0，IO=I

25、0），I0即為恒定值，在測(cè)溫過(guò)程中I1僅隨IO變化。顯然，溫度上升t℃時(shí)，</p><p>　　I1必須增加到t·1μA，使LM324的輸出電壓UO（V）為</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　由于與被測(cè)溫度t成正比，從而實(shí)現(xiàn)了t/U轉(zhuǎn)換，這就是利用AD590測(cè)量攝氏溫度的原理。分別用于校準(zhǔn)0℃和100

26、℃。硅二極管VD（1N4001）可防止LM324進(jìn)入飽和狀態(tài)。多路模擬開(kāi)關(guān)CD4051的通斷狀態(tài)受單片微機(jī)的控制。</p><p>　　2.1.2 水位傳感器</p><p>　　1．壓差式液位傳感器的工作原理</p><p>　　壓差式液位傳感器是根據(jù)液面的高度與液壓成比例的原理制成的。如果液體的密度恒定，則液體加在測(cè)量基準(zhǔn)面上的壓力與液面到基準(zhǔn)面的高度成正比，

27、因此通過(guò)壓力的測(cè)定便可得知液面的高度。</p><p>　　如圖2-2所示，其基準(zhǔn)面上的壓力由下式確定，即</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式2-3中，為測(cè)量基準(zhǔn)面的壓力；為液體的密度；為液面距測(cè)量基準(zhǔn)面的高度；為所控最高液面與最小液面之間的高度；為最小液面距測(cè)量基準(zhǔn)面的高度。</p><

28、p>　　由于需要測(cè)定的是高度，因此移動(dòng)壓力傳感器的零點(diǎn)，把零點(diǎn)提高，就可以得到壓力與液面高度成比例的輸出。</p><p>　　當(dāng)儲(chǔ)液罐為密封型時(shí)（見(jiàn)圖2-3）</p><p>　　壓差、液位高度及零點(diǎn)的移動(dòng)關(guān)系如下：</p><p><b>　　高壓側(cè)的壓力為</b></p><p><b>　　（2-

29、4）</b></p><p><b>　　低壓側(cè)的壓力為</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　壓力差為</b></p><p><b>　　（2-6）</b></p><p&g

30、t;　　式2-4至2-6中，為液體的密度；為所控最高液面與最低液面之間的高度；為最小控制液面距測(cè)量基準(zhǔn)面的高度；為填充液體密度；為罐內(nèi)壓力；為填充液面距最小液位的高度。</p><p>　　同樣，只要移動(dòng)壓差式傳感器的零點(diǎn)，就可以得到壓差與液面高度成比例的輸出。</p><p>　　圖2-4是壓差式液位傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。它由壓差傳感器和電路兩部分組成。壓差傳感器實(shí)際上是一個(gè)差動(dòng)電容式壓力

31、傳感器，它由動(dòng)電極感壓膜片、固定電極隔液膜片等組成。當(dāng)被測(cè)的壓力差加在高壓側(cè)和低壓側(cè)的輸入口時(shí)，該壓力差經(jīng)隔液膜片的傳遞作用于感壓膜片上，感壓膜片便產(chǎn)生位移，從而使動(dòng)電極與固定電極之間的電容量發(fā)生變化。用電路將這種變化進(jìn)行轉(zhuǎn)換及放大，便可獲得與壓力差成比例的直流電壓輸出。</p><p>　　這種傳感器具有可靠性高、性能穩(wěn)定、體積小和重量輕等特點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于液面測(cè)量和液面自動(dòng)控制。</p>&

32、lt;p>　　2．液位變送器CB900</p><p>　　本系統(tǒng)采用液位變送器CB900作為采樣水位信號(hào)的傳感器，現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下CB900。</p><p>　　CB900系列液位變送器是采用高性能擴(kuò)散硅膜片差壓傳感技術(shù)，將液位壓差轉(zhuǎn)換為4~20mA或1~5V標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，可作液位傳感器。其工作電壓為12V。</p><p>　　CB900的工作原理：加于變

33、送器的壓力（或差壓）使變送器內(nèi)膜片變形，從變形的擴(kuò)散硅膜片上檢出與差壓或成線(xiàn)形變化的電信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。具體工作原理見(jiàn)上一節(jié)，這里不再累述。</p><p>　　2.1.3 采樣保持器</p><p>　　在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束，需要一定的時(shí)間，即AD轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間。當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，由于孔徑時(shí)間的存在，會(huì)造成較大的孔徑誤差。要防止這種誤差的產(chǎn)

34、生，必須在A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將信號(hào)電平保持不變，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能跟蹤輸入信號(hào)的變化，即輸入信號(hào)處于取樣狀態(tài) 。能完成上述功能的器件稱(chēng)為取樣保持器。由上述分析可知，取樣保持器在保持階段相當(dāng)于一個(gè)“模擬信號(hào)存儲(chǔ)器”。在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，取樣保持對(duì)保證A/D轉(zhuǎn)換的精確度具有重要作用。</p><p>　　取樣保持電路的基本原理如圖2-1所示。主要由保持電容C，輸入、輸出緩沖放大器以及控制開(kāi)關(guān)S組成。圖中，兩個(gè)放大

35、器均接成跟隨形式，取樣期間，開(kāi)關(guān)閉合，輸入跟隨器的輸出給電容器C快速充電；保持期間，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，由于輸出緩沖放大器的輸入阻抗極高，電容器上存儲(chǔ)的電荷基本維持不變，保持充電時(shí)的最終值供A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　取樣保持器工作狀態(tài)由外部控制信號(hào)控制，由于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換需要一定的時(shí)間，因此實(shí)際保持的信號(hào)電壓會(huì)存在一定的誤差，這個(gè)誤差必須遠(yuǎn)小于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)也必須遠(yuǎn)小于信號(hào)的變化時(shí)間。</p>

36、<p><b>　　2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　2.2.1 AD轉(zhuǎn)換器概述</p><p>　　由于單片微機(jī)面向測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用，常需將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，才能送計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值處理。反之，由計(jì)算機(jī)數(shù)值處理的數(shù)字量也必須經(jīng)轉(zhuǎn)換成模擬量，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化的模擬量控制。前者稱(chēng)為模/數(shù)轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱(chēng)A/D），后者稱(chēng)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱(chēng)D

37、/A）。本系統(tǒng)僅用A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器按其轉(zhuǎn)換的原理，可分為四種：計(jì)數(shù)式、雙積分式、逐次逼近式和并行式。目前最常用的是雙積分式和逐次逼近式。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜。逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是，速度高，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器主要有：美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的ADC0801~ADC0805，ADC0808/0809

38、，精度都是8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100μs。其中，ADC0808/0809增加了8路模擬開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路模擬信號(hào)進(jìn)行分時(shí)采樣。本設(shè)計(jì)需分別采樣溫度與水位信號(hào)，故采用ADC0809作為轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.2.2 ADC0809</p><p>　　1．ADC0809的主要特性</p><p><b>　　分辨率為8位；</b&g

39、t;</p><p>　　轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs；</p><p>　　無(wú)零度和滿(mǎn)刻度調(diào)整；</p><p>　　單一+5V供電，模擬輸入電壓為0~5V，正負(fù)5V，正負(fù)10V；</p><p>　　8路通道轉(zhuǎn)換，帶鎖存控制邏輯；</p><p>　　具有鎖存的三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；</p><p

40、><b>　　功耗為15mW。</b></p><p>　　2．ADC0809的工作原理</p><p>　　ADC0809是最常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器，屬CMOS工藝逐次逼近型。ADC0809由單一+5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬電子開(kāi)關(guān)，可對(duì)0~5V8路的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需100μs，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接與

41、MCS-51數(shù)據(jù)總線(xiàn)相接，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚€可對(duì)0~5V的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　ADC0809的工作時(shí)鐘為10kHz~1.2MHz。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，路地址先送到A~C地址輸入端。然后在ALE輸入端加一個(gè)正跳變脈沖，將路地址鎖存到ADC0809內(nèi)部的路地址寄存器中。這樣，對(duì)應(yīng)路的模擬電壓就和內(nèi)部變換電路接通。為了啟動(dòng)變換工作序列，必須在START端加一個(gè)負(fù)跳變信號(hào)。此時(shí)變換工作

42、開(kāi)始進(jìn)行，標(biāo)志ADC0809正在工作的狀態(tài)信號(hào)是EOC由高電平（閑狀態(tài)）變成為低電平（工作狀態(tài)）。一旦變換結(jié)束，EOC信號(hào)就又由低電平變成高電平。此時(shí)，只要在OE端加一高電平，即可打開(kāi)數(shù)據(jù)線(xiàn)的三態(tài)緩沖器從D0~D7數(shù)據(jù)線(xiàn)讀得一次變換后的數(shù)據(jù)。</p><p>　　3．ADC0809的外特性</p><p>　　ADC0809片內(nèi)集成了8路模擬多路開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼、8位A/D轉(zhuǎn)換器以及8

43、位三態(tài)輸出鎖存器四部分組成。了解芯片的外特性是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，ADC0809各引腳的功能含義如下：</p><p>　　D0~D7：8位二進(jìn)制數(shù)字量輸出端口。</p><p>　　N0~IN7：8路模擬量開(kāi)關(guān)輸入端口。</p><p>　　Vcc：+5V工作電源。</p><p><b>　　GND：接地端。</b>&l

44、t;/p><p>　　VREF（+）、VREF（-）：參考電壓（+）、（-）連接端。</p><p>　　START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端口，高電平有效。</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端口，ALE的下降沿將地址輸入鎖存器。</p><p>　　EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端口，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)輸出高電平

45、。</p><p>　　OE：完成轉(zhuǎn)換后數(shù)字量輸出允許控制信號(hào)輸入端口，高電平有效，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器的輸出。</p><p>　　CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。</p><p>　　A、B、C：地址輸入端口。用三位編碼組成3：8譯碼輸出，選通8路模擬電子開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)IN0~IN78路選1。A、B、C三位地址的輸入與8路通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：</p><

46、;p>　　4．ADC0809在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的應(yīng)用</p><p>　　AD轉(zhuǎn)換硬件原理圖如下：</p><p>　　根據(jù)對(duì)ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC的不同處理方法，8051（將在下一節(jié)介紹）配置ADC0809可分為：查詢(xún)方式和中斷方式。本系統(tǒng)采用的是中斷方式，由系統(tǒng)的硬件電路圖可知，當(dāng)ADC0809的轉(zhuǎn)換工作結(jié)束時(shí)，EOC送出高電平，經(jīng)一非門(mén)后成低電平，送入8051的INT

47、0引腳，提出中斷請(qǐng)求，8051響應(yīng)該中斷讀入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，完成一次A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　ADC0809需要外接變換時(shí)鐘和參考電壓，在實(shí)際應(yīng)用中變換時(shí)鐘常將MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘經(jīng)分頻得到。而參考電壓常用現(xiàn)成的由廠家提供的高精度電源集成塊。在本設(shè)計(jì)中，借用主機(jī)8051的ALE作為ADC0809的CLK。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中有兩個(gè)模擬輸入信號(hào)：水溫信號(hào)和水位信號(hào)，所以需

48、要兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換，故采用IN0和IN1來(lái)分別作為水位和水溫模擬量的輸入通道，由A~C地址譯碼選通。利用8051的低三位地址線(xiàn)A0~A2輸出路地址，分別與地址輸入端口A~C連接。采用地址線(xiàn)選方式，用8051的P2.6引腳與讀、寫(xiě)信號(hào)組合作為ADC0809的START、ALE和OE信號(hào)。即P2.6低電平有效。所以，在軟件編程時(shí)ADC0809的地址為：P2.6即A14=0，由A0~A2給出通道（IN0~IN7）的選通地址碼，由此可知，ADC08

49、09的口地址為0B000H。AD轉(zhuǎn)換硬件原理圖如下：</p><p>　　2.3 MCS-51系列單片機(jī)8051</p><p>　　2.3.1單片機(jī)概述</p><p>　　隨著大規(guī)模集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為滿(mǎn)足實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域的急切需要，要求進(jìn)一步縮小體積和降低成本，實(shí)現(xiàn)了把組成計(jì)算機(jī)的五大部分集成在一塊芯片上，既在一塊芯片上集成了：CPU、振蕩器電路、ROM和R

50、AM存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和并行/串行接口等，一塊芯片就構(gòu)成一臺(tái)具有一定功能的計(jì)算機(jī)，稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)是在一塊大規(guī)模集成電路（LSI）或大規(guī)模集成電路（VLSI）芯片上集成的一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，它具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，體積小、低功耗、低電壓、低成本、面向控制、可以滿(mǎn)足工業(yè)控制的不同要求，已進(jìn)入人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域，如家用電器中的冰箱、彩電等，由于是用單片機(jī)控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)功能更多，使用更方便，

51、更加智能化。單片微機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)是“面向測(cè)控”。因此，它總是以其強(qiáng)有力的信息處理、檢測(cè)、控制以及指揮中心，成為整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的首腦，從而對(duì)單片微機(jī)的功能要求、規(guī)模大小和復(fù)雜程度等隨應(yīng)用系統(tǒng)的不同而不同。MCS-51單片微機(jī)正是以其外部功能擴(kuò)展簡(jiǎn)單、靈活、方便的特點(diǎn)，滿(mǎn)足了廣泛的各種不同應(yīng)用系統(tǒng)的要求，成為應(yīng)用最廣的單片機(jī)系列，既可構(gòu)成最簡(jiǎn)單系統(tǒng)，也可設(shè)計(jì)成相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。8位單片機(jī)是目前廣泛應(yīng)用的主要機(jī)型。[3]</p>&l

52、t;p>　　2.3.2 MCS-51系列單片機(jī)8051</p><p>　　1．8051內(nèi)部的功能部件</p><p><b>　　8位CPU；</b></p><p><b>　　振蕩器和時(shí)鐘電路；</b></p><p>　　4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器ROM；</p><p

53、>　　128數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；</p><p>　　可尋址外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各64K字節(jié)；</p><p>　　20多個(gè)特殊功能寄存器；</p><p>　　32線(xiàn)并行I/O口；</p><p>　　1個(gè)全雙工串行I/O口；</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；</p><p&

54、gt;　　5個(gè)中斷源，有2個(gè)優(yōu)先級(jí)，同級(jí)中斷則按優(yōu)先順序查詢(xún)；</p><p>　　具有較強(qiáng)功能的位處理（布爾）能力。</p><p>　　2．8051的主要外部功能引腳說(shuō)明</p><p>　　Vss：電路低電平；</p><p>　　Vcc：正常運(yùn)行時(shí)為+5V電源；</p><p>　　RST：復(fù)位信號(hào)輸入端；&l

55、t;/p><p>　　ALE：允許地址鎖存信號(hào)輸出。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的負(fù)跳變將P0口上的低8位地址送入鎖存器。在非訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE仍以1/6振蕩頻率固定不變的速率輸出，因而它能作外部時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)用。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將以1/12振蕩頻率輸出。</p><p>　　PSEN：訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效；</p><p>　　EA

56、：訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。高電平為訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，低電平只訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　P0口：8位漏極開(kāi)路雙向并行I/O端口，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是地址總線(xiàn)（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作雙向I/O口用 ；</p><p>　　P1口：8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口；</p><p>　　P2口：8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口

57、，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)作高8位地址用，不做外部功能擴(kuò)展（單片應(yīng)用）時(shí)，則作準(zhǔn)雙向I/O口用；</p><p>　　P3口：具有內(nèi)部上拉電路的8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口，它還提供特殊的第二功能，它的每一位均可獨(dú)立定義為第一功能的I/O口和第二特殊功能，其具體含義為如下</p><p>　　P3.0——RXD，串行數(shù)據(jù)接收端</p><p>　　P3.1——TXD，串行數(shù)據(jù)

58、發(fā)送端</p><p>　　P3.2——INT0，外部中斷0請(qǐng)求端，低電平有效</p><p>　　P3.3——INT1，外部中斷1請(qǐng)求端，低電平有效</p><p>　　P3.4——T0，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端</p><p>　　P3.5——T1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端</p><p>　　P3

59、.6——WR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通，低電平有效</p><p>　　P3.7——RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效</p><p>　　3．8051的具體應(yīng)用</p><p>　　8051作為系統(tǒng)的主要控制芯片起著指揮中心的作用，是系統(tǒng)輸入部分和輸出部分建立聯(lián)系的橋梁。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)是小型應(yīng)用系統(tǒng)，8051內(nèi)部的程序存儲(chǔ)

60、器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器已夠用，所以不需要外擴(kuò)ROM和RAM。</p><p>　　關(guān)于8051與ADC0809的硬件接口設(shè)計(jì)思路已經(jīng)在上一節(jié)介紹過(guò)了，在這里就不再重復(fù)。如圖2-7，8051控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中，8051不斷輸出信號(hào)控制溫度傳感器AD590和水位傳感器CB900，使它們自動(dòng)檢測(cè)水溫、水位，采集信號(hào)，當(dāng)8051啟動(dòng)ADC0809實(shí)行轉(zhuǎn)換時(shí)，傳感器的信號(hào)經(jīng)處理后送入ADC0809，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)8

61、051讀入處理后送LED顯示。同時(shí)，根據(jù)事先編好的程序，如果溫度或水位沒(méi)有達(dá)到要求（如本系統(tǒng)要求水位不可低于30L，水溫如果未達(dá)到設(shè)定值而又長(zhǎng)時(shí)間無(wú)變化就自動(dòng)加熱，達(dá)到設(shè)定值后自動(dòng)保溫）則8051就驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的操作，直到系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)定的條件，達(dá)到自控的目的。當(dāng)8051掃描到有按鍵按下時(shí)，便轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)，即調(diào)節(jié)水溫或者水位，在調(diào)整LED數(shù)碼顯示的同時(shí)去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)加熱或者上水來(lái)實(shí)現(xiàn)使用者的設(shè)置。</p>

62、;<p>　　2.4 LED數(shù)碼顯示和鍵盤(pán)</p><p>　　2.4.1 可編程并行接口8255</p><p>　　由于主機(jī)的I/O口數(shù)量有限，在大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中均需外擴(kuò)I/O接口部件。Intel配套外圍接口器件的種類(lèi)齊全，并與MCS-51單片微機(jī)外部接口配置邏輯電路極為簡(jiǎn)單、方便，這也是MCS-51單片微機(jī)應(yīng)用廣泛的原因之一。8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行

63、I/O接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，分別成為PA、PB、PC口，其中PC口又分為高4位口和低4位口兩部分。它們都可通過(guò)軟件編程來(lái)設(shè)置各I/O口的工作方式。8255I/O口多功能強(qiáng)，與8051配置接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。如果全用單片機(jī)本身的并行口作鍵盤(pán)和顯示器接口，會(huì)占用過(guò)多的端口而影響其他控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，因此本系統(tǒng)采用8255作為L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示和鍵盤(pán)的并行接口。</p><p>　　1．8255的外特性</

64、p><p>　　D0~D7：雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)；</p><p>　　CS：片選信號(hào)端，低電平有效；</p><p>　　RD/WR：讀/寫(xiě)選通信號(hào)端，低電平有效；</p><p>　　A0、A1：通道選擇信號(hào)，它與CS、WR、RD的信號(hào)端組合，用來(lái)控制PA、PB、PC三個(gè)通道口和控制字端口及其功能選擇。它通常與地址總線(xiàn)的最低位A1A2相連；</

65、p><p>　　RESET：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效，復(fù)位后全部?jī)?nèi)部寄存器，包括控制字寄存器均清“0”，所有通道均置為輸入方式，24條I/O引腳均呈高阻狀態(tài)；</p><p>　　PA口（PA0~7）：一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖而輸入鎖存功能的輸入/輸出通道口；</p><p>　　PB口（PB0~7）：一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖而輸入緩沖功能的輸入/輸出通道口；&l

66、t;/p><p>　　PC口（PC0~7）：一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖而輸入緩沖功能的輸入/輸出通道口；</p><p>　　Vcc：+5V電源；</p><p><b>　　GND：接地端。</b></p><p><b>　　2．8255的應(yīng)用</b></p><p>　　8

67、255有三種工作方式，其操作方式是通過(guò)軟件編程將方式控制字寫(xiě)入8255的控制字寄存器進(jìn)行選擇的。因此在使用8255之前必須要先對(duì)其初始化編程。</p><p>　　由系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖可知，8255的CS與8051的P2.7相連，即P2.7=0，由此可知，分配給8255的地址空間為7FFC~7FFFH，其中，PA口地址為7FFCH，PB口地址為7FFDH，PC口地址為7FFEH，控制口地址為7FFFH。</p

68、><p>　　在本設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)由8255的A端口PA0和PA1作列掃描，由C端口的PC0和PC1作行輸入口。顯示器為6位LED數(shù)碼顯示，共陰極接法。數(shù)位的掃描信號(hào)也由8255的A端口PA0~PA5提供，字段信號(hào)由8255的B端口PB0~PB7輸出。采用7406和7407進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。8255的端口A和端口B均作為輸出口，控制字PA位和PB位均為1，端口C作輸入口，控制字PC2，PC1為0，其他位不用為0，控制字為3H。8

69、051輸出的數(shù)據(jù)是通過(guò)鎖存器74LS373送入8255的， 74LS373的作用是暫存8051輸出的8位數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.4.2 6位LED數(shù)碼顯示和鍵盤(pán)</p><p>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，用了6位LED數(shù)碼管，其中，3位顯示溫度，其它三位顯示水位，顯示值精確到個(gè)位。且根據(jù)程序的編寫(xiě)來(lái)分時(shí)顯示設(shè)定值以及實(shí)際值。當(dāng)使用者有按鍵要求時(shí)，6位數(shù)碼管顯示使用者設(shè)定的溫度

70、和水位，設(shè)定結(jié)束后及其它工作時(shí)間，6位LED顯示熱水器當(dāng)前的實(shí)際溫度和水位值。用四個(gè)2*2按鍵作為熱水器的功能鍵，即1號(hào)按鍵：水位設(shè)定鍵（按一下加1L水），2號(hào)按鍵：開(kāi)始加水鍵，3號(hào)按鍵：水溫設(shè)定鍵（按一下升1攝氏度，在0攝氏度與100攝氏度之間循環(huán)），以及4號(hào)按鍵：開(kāi)始加熱鍵。按1號(hào)鍵對(duì)水位進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置結(jié)束后按2號(hào)鍵即啟動(dòng)進(jìn)水裝置；按3號(hào)鍵可對(duì)水溫進(jìn)行設(shè)置，設(shè)定結(jié)束后按4號(hào)鍵即啟動(dòng)加熱裝置。</p><p>

71、　　2.5 輸出驅(qū)動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.5.1加熱器的電路連接與分析</p><p>　　電熱型功率接口通常用繼電器或可控硅控制，本設(shè)計(jì)采用的是雙向可控硅控制的電熱型功率接口。電路圖見(jiàn)圖2-9。</p><p>　　電熱器件由雙向可控硅KS控制，KS由光電耦合器4N25和晶體管9013觸發(fā)采用直流脈沖觸發(fā)，觸發(fā)電壓由變壓器的其中一個(gè)繞組L2提供，經(jīng)

72、整流濾波后，產(chǎn)生觸發(fā)電流。</p><p>　　單片機(jī)8051的P1.7端輸出的觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)7407后，送到光電耦合器4N25。P1.7端輸出高電平時(shí)，4N25沒(méi)有電流輸入，晶體管T截止，雙向晶閘管KS關(guān)，電熱器不加熱。當(dāng)P1.7輸出低電平時(shí)，7404輸出低電平，4N25輸出的電流經(jīng)晶體管9013放大后流向雙向可控硅門(mén)極，雙向可控硅導(dǎo)通，電熱器加熱。</p><p>　　過(guò)零檢測(cè)電路由變壓

73、器B的其中一個(gè)繞組L3和電容器C2組成。L3產(chǎn)生2.5V的交流電壓，通過(guò)C2交連到T0和T1端。T0是過(guò)零檢測(cè)端，它可對(duì)過(guò)零的上升信號(hào)檢測(cè)而發(fā)生中斷；T1也是過(guò)零檢測(cè)端，它可對(duì)過(guò)零的下降信號(hào)檢測(cè)而發(fā)生中斷。把T0和T1產(chǎn)生的中斷綜合處理，即可得到電源電壓過(guò)零的時(shí)刻。其中，T0和T1采用溢出中斷方式。</p><p>　　2.5.2 達(dá)林頓管的原理與應(yīng)用</p><p>　　由8051輸出

74、的控制信號(hào)要經(jīng)過(guò)光電隔離后去控制上水閥進(jìn)行工作，但由于控制信號(hào)太小，需要接驅(qū)動(dòng)電路將信號(hào)適當(dāng)放大，在這里，我采用的是達(dá)林頓管。達(dá)林頓管采用復(fù)合連接方式，將兩只或更多只晶體管的集電極連在一起，而將第一只晶體管的發(fā)射極直接耦合到第二只晶體管的基極，依次級(jí)連而成。達(dá)林頓管具有增益高、開(kāi)關(guān)速度快、能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)電路等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是由兩只NPN型晶體管構(gòu)成的達(dá)林頓管，其基本電路如下所示：</p><p>　　圖2-10

75、 達(dá)林頓管基本電路</p><p>　　2.5.3 上水閥的驅(qū)動(dòng)電路及分析</p><p>　　單片機(jī)8051的P1.6利用OC門(mén)與光電耦合器4N25相連，4N25的輸出接達(dá)林頓管作為上水閥的驅(qū)動(dòng)電路。P1.6為低電平時(shí)，4N25有電流流入，達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)上水閥打開(kāi)，向熱水器充水。</p><p>　　2.6 系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì)</p><

76、p>　　2.6.1 按鍵消抖</p><p><b>　　1．鍵盤(pán)輸入的特點(diǎn)</b></p><p>　　鍵盤(pán)實(shí)質(zhì)上是一組按鍵開(kāi)關(guān)的集合。通常，按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，均利用了機(jī)械觸電的合、斷。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下斷開(kāi)。因而，在閉合和斷開(kāi)的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性

77、決定，一般為5~10ms。按鍵的穩(wěn)定閉合時(shí)間由操作人員的按鍵動(dòng)作持續(xù)時(shí)間決定，一般為十分之幾秒到幾秒時(shí)間。</p><p>　　按鍵的閉合與否，反映在電壓上就是出現(xiàn)高電平或低電平，所以通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，便可確認(rèn)按鍵按下沒(méi)有。為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動(dòng)的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個(gè)方面，同時(shí)，由于按鍵一般與系統(tǒng)是通過(guò)傳輸線(xiàn)相連的，傳輸線(xiàn)很容易受到電磁干擾的影響，因此鍵盤(pán)傳輸線(xiàn)的抗干擾問(wèn)題也是

78、按鍵接口電路應(yīng)該解決的問(wèn)題。</p><p>　　2．按鍵接口電路的消抖措施</p><p>　　消除按鍵抖動(dòng)影響通常有硬件、軟件兩種方法，本系統(tǒng)采用的是硬件方法：雙穩(wěn)態(tài)消抖。其電路原理如圖2-1所示：</p><p>　　設(shè)按鍵首先處于a位置，此時(shí)RS觸發(fā)器的與非門(mén)輸出端OUT1為高電平1，與非門(mén)2的輸出端OUT2為0，此輸出引入到與非門(mén)1的一個(gè)輸入端，會(huì)把與非門(mén)

79、1鎖住，使其固定輸出為1。如果此時(shí)按下此鍵，即使按鍵在a位置因彈性而產(chǎn)生瞬間抖動(dòng)，形成一連串的抖動(dòng)波形，即與非門(mén)1輸入端出現(xiàn)了一連串的高和低電平，由于與非門(mén)2的輸入端在按鍵沒(méi)有到達(dá)b位置時(shí)始終是0，所以無(wú)論與非門(mén)1輸入端的信號(hào)電平怎么變化，與非門(mén)1輸出端OUT1的輸出恒為1。當(dāng)按鍵到達(dá)b時(shí)，一旦與非門(mén)2的輸入端呈現(xiàn)低電平時(shí)，RS觸發(fā)器將出現(xiàn)狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，此時(shí)，OUT2端輸出為1，OUT1端輸出為0 。</p><p&g

80、t;　　圖2-12 雙穩(wěn)態(tài)消抖電路</p><p>　　OUT1又引回與非門(mén)2的一個(gè)輸入端，鎖住與非門(mén)2，保證其輸出恒為1，這樣即使按鍵出現(xiàn)抖動(dòng)，也不會(huì)影響OUT2的輸出，因此OUT1的輸出也恒為0。同樣，在松開(kāi)按鍵的過(guò)程中，只要接通a，輸出為1，在接通a的過(guò)程中，即使產(chǎn)生了彈性抖動(dòng)，只要按鍵不與按鍵b發(fā)生接觸，RS觸發(fā)器的輸出將保持不變。由以上分析可知，如果在按鍵信號(hào)輸入端加上一個(gè)RS觸發(fā)器就可以消除按鍵抖

81、動(dòng)產(chǎn)生的干擾。</p><p>　　2.6.2 光電隔離</p><p>　　光電隔離器主要用于電信號(hào)的隔離和傳輸，它通常把發(fā)光器件和受光器件置于同一殼體內(nèi)，在發(fā)光器件端口加入控制電信號(hào)，使得發(fā)光器件發(fā)光，受光器件受光，產(chǎn)生光電效應(yīng)，輸出電信號(hào)，從而可以實(shí)現(xiàn)電—光—電的信號(hào)傳輸和控制。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的光電隔離器是4N25。</p>

82、<p>　　4N25由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。當(dāng)發(fā)光二極管流有一定電流時(shí)，發(fā)光二極管就發(fā)光，發(fā)出的光照射到光敏三極管上，就會(huì)產(chǎn)生一定的基極電流，使光敏三極管導(dǎo)通。若沒(méi)有電流（或電流非常?。┝鬟^(guò)發(fā)光二極管，則其不發(fā)光，光敏三極管就處于截止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　圖2-13 光電隔離器4N25第三章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 主程序流程圖</p

83、><p>　　本設(shè)計(jì)屬于小型應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)并不復(fù)雜，但要求一定的可靠性和抗干擾性。單片機(jī)的主頻為12kHz，顯示部分由定時(shí)器中斷控制?？偟膩?lái)說(shuō)，軟件的實(shí)現(xiàn)沒(méi)有高難度的算法，在這里省略了詳細(xì)的程序。下圖為主程序流程圖：</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><

84、p><b>　　Y</b></p><p>　　N </p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖3-1 主程

85、序流程圖</p><p>　　3.2 部分中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　8255初始化</b></p><p>　　8255的初始化程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　PI8255：MOV DPTR，#7FFFH ；8255控制寄存器地址送A</p><p>　　M

86、OV A，#3H ；控制字送A</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；方式控制寫(xiě)入8255控制寄存器</p><p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　1．A/D轉(zhuǎn)換中斷子程序流程圖</p><p>　　圖3-2 AD轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)程序流程圖<

87、;/p><p><b>　　2．A/D轉(zhuǎn)換程序</b></p><p>　　在主程序中要對(duì)INT0外部中斷進(jìn)行預(yù)置，然后啟動(dòng)ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。設(shè)由IN0路開(kāi)始，IN0和IN1輪流輸入。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，把轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入8051的累加器，并存入相應(yīng)緩沖存儲(chǔ)單元50H~51H，再由主程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)換程序如下：</p><

88、p>　　預(yù)置外部中斷0 </p><p>　　SETB IT0 ；置INT0為下降沿觸發(fā)</p><p>　　SETB EA ；總中斷開(kāi)放</p><p>　　SETR EX0 ；開(kāi)放INT0中斷</p>

89、<p><b>　　啟動(dòng)ADC0809</b></p><p>　　MOV DPTR，#0D000H ；ADC0809口地址</p><p>　　MOV R0，#50 ；R0作存數(shù)緩沖器指針</p><p>　　MOV R1，#00H ；R

90、1作通道數(shù)指針</p><p>　　MOV A，R1 ；從IN0開(kāi)始</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；啟動(dòng)轉(zhuǎn)換</p><p>　　…… ；繼續(xù)主程序，等待中斷</p><p><b>　　中

91、斷子程序</b></p><p>　　ORG 0003H ； INT0中斷向量地址</p><p>　　AJMP RDDAT ；轉(zhuǎn)移至讀入數(shù)據(jù)處</p><p>　　RDDAT： MOVX A，@DPTR ；讀入數(shù)據(jù)</p><

92、p>　　MOV @R0，A ；存入緩沖器</p><p>　　INC R0 ；增量緩沖器指針</p><p>　　INC R1 ；指向下一通道</p><p>　　REP： MOV A，R1

93、 </p><p>　　MOVX @DPTR，A ；啟動(dòng)對(duì)下一路的轉(zhuǎn)換</p><p>　　CJNE A，#01H，RMP0 ；兩路都轉(zhuǎn)換過(guò)了嗎？</p><p>　　MOV R1，#00H ；是，重新從IN0開(kāi)始</p><p><b>

94、;　　SJMP REP</b></p><p>　　RMP0： RETI ；否，返回主程序等待 </p><p>　　3.2.3 LED數(shù)碼顯示程序</p><p>　　設(shè)顯示緩沖區(qū)為58H~5FH共8個(gè)存儲(chǔ)單元，顯示子程序從地址0400H開(kāi)始。顯示子程序如下：</p><

95、p>　　ORG 0400H</p><p>　　DSPY： MOV R0，#58H ；R0為顯示緩沖區(qū)指針</p><p>　　MOV R1，#01H ；R1為顯示器數(shù)位指針</p><p>　　LOOP： MOV A，R1 ；掃描模式送A</p

96、><p>　　MOV DPTR，#7FFCH ；DPTR指向8255的PA口</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；掃描一位LED</p><p>　　INC DPTR ；DPTR指向PB口</p><p>　　MOV A，@R0

97、 ； 取要顯示的數(shù)</p><p>　　ADD A，#12H ；加上到字形表的偏移量</p><p>　　MOVC A，@A+PC ；取字形碼，查表</p><p>　　MOVX @DPTR，A ；字形送到PB口</p><p>　　MOV R7，

98、#02H ；延遲1ms以充分顯示</p><p>　　DL0： MOV R6，#0FFH</p><p>　　DL1： DJNZ R6，DL1 </p><p>　　DLNZ R7，DL0</p><p>　　INC R0

99、 ；R0指向下一位緩沖單元</p><p>　　MOV A，R1 ；R1指向下一位LED</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　MOV R1，A </p><p>　　JNB ACC.0，LOOP

100、 ；所有位都掃描過(guò)了嗎？</p><p>　　RET ； 是，返回</p><p>　　3.2.4 鍵盤(pán)掃描子程序</p><p>　　調(diào)用顯示子程序作為延遲以消除按鍵抖動(dòng)，掃描子程序如下：</p><p>　　ORG 0440H

101、 ；鍵盤(pán)掃描子程序</p><p>　　RDKB： ACALL DSPY ；調(diào)用顯示子程序</p><p>　　MOV A，#00H </p><p>　　ACALL SCAN ；掃描全鍵盤(pán)</p><p>　　JZ

102、RDKB ；有鍵按下？否，返回等待</p><p>　　ACALL DSPY ；是，顯示延遲12ms</p><p>　　ACALL DSPY ；消抖</p><p>　　MOV R3，#00H ；R3作列值寄存器

103、</p><p>　　MOV R4，#00H ；R4作行初值寄存器</p><p>　　MOV R2，#0FEH ；R2作列掃描寄存器</p><p>　　RK1： MOV A，R2 ；先掃描最右一列</p><p>　　AC

104、ALL SCAN ；本列有鍵按下嗎？</p><p>　　JNZ RK2 ；有，測(cè)鍵值</p><p>　　INC R3 ；否，列值加1</p><p>　　MOV A，R2 ；準(zhǔn)備掃下一

105、列</p><p>　　JNB ACC.7，TRDKB ；所有列都掃過(guò)了嗎？</p><p>　　RL A ；是，重新開(kāi)始</p><p><b>　　MOV R2，A</b></p><p>　　SJMP RK1

106、 ；否，繼續(xù)掃下一列</p><p>　　RK2： RRC，A ；找出哪一行有鍵按下</p><p>　　JC KEYD ；此行有鍵按下？</p><p>　　PUSH ACC ；是，去計(jì)

107、算鍵值</p><p>　　MOV A，R4 ；否，測(cè)下一行</p><p>　　ADD A，#08H ；行初值加8</p><p><b>　　MOV R4，A</b></p><p><b>　　POP ACC<

108、/b></p><p><b>　　SJMP RK2</b></p><p>　　KEYD： ACALL DSPY ；找到了按下的鍵</p><p>　　MOV A，#00H ；等待鍵釋放</p><p>　　ACALL S

109、CAN ；消抖</p><p><b>　　JNZ KEYD</b></p><p>　　MOV A，R4 ；計(jì)算鍵值=行值+列值</p><p><b>　　ADD A，R3</b></p><p><

110、b>　　RET</b></p><p>　　SCAN： MOV DPTR，#07FFCH ；8255的PA口地址 </p><p>　　MOVX @DPTR，A ；列掃描從PA口輸出</p><p>　　MOV DPTR，#07FFEH ；8255的PC口地址&l

111、t;/p><p>　　MOVX A，@DPTR ；行信號(hào)從PC口輸入</p><p>　　CPL A ；變反碼</p><p>　　ANL A，#07H ；屏蔽掉無(wú)用位</p><p><b>　　RET</

112、b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　至此，關(guān)于太陽(yáng)能熱水器彈片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束。本系統(tǒng)充分利用了單片機(jī)的各種資源，且輔之以其它各種外設(shè)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、工作可靠且成本較低，克服了一般太陽(yáng)能熱水器陰雨天無(wú)法使用、無(wú)水溫水位顯示、無(wú)法自動(dòng)上水等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能熱水器運(yùn)行的自動(dòng)化。通過(guò)完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)，使我對(duì)由單片

113、機(jī)控制的應(yīng)用系統(tǒng)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，作為應(yīng)用系統(tǒng)的指揮中心，單片機(jī)發(fā)揮著不可替代的作用。在查閱書(shū)籍和資料的過(guò)程中，我學(xué)到了不少新知識(shí)，如達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)、光電隔離的作用、電熱功率接口電路、按鍵消抖軟件和硬件措施等等。在補(bǔ)充新知識(shí)的同時(shí)，也將以前學(xué)過(guò)的8051、8255、ADC0809、74LS373等知識(shí)進(jìn)行了擴(kuò)充。</p><p>　　此外，本次設(shè)計(jì)先總體設(shè)計(jì)后分硬件和軟件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路，是今后解決類(lèi)似問(wèn)題可以借鑒

114、的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，我感覺(jué)最大的收獲是自學(xué)能力得到了很大程度的提高，收獲了獨(dú)立解決問(wèn)題的自信！</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，*老師為我提供了部分參考書(shū)籍和資料，悉心解答，及時(shí)指出設(shè)計(jì)方案中的不足，在此，我要再次感謝老師們的悉心指導(dǎo)。自動(dòng)化的其他老師和同學(xué)們也提供了大量的幫助，在此，表示對(duì)學(xué)校、老師和同