設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器智能

1、目錄第一章：緒論1.1 太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析1.2 太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用及意義第二章：太陽(yáng)能熱水器的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2 太陽(yáng)能熱水器組成及原理2.3 主要芯片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 2.3.1 DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 2.3.2 80C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.3.3 數(shù)字溫度傳感器DS18B20主要特性及測(cè)溫原理第三章：太陽(yáng)能熱水器硬件設(shè)計(jì)3.1 太陽(yáng)能控制器硬件結(jié)構(gòu)3.2 控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路設(shè)計(jì)3.3 水位檢測(cè)和溫度檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì)3.4 看門狗和復(fù)位接口電路設(shè)計(jì)3.5 鍵盤和顯示接口電路設(shè)計(jì) 3.5.1 鍵盤電路 3.5.2 顯示接口電路3.6 光

2、電隔離與輔助加熱電路設(shè)計(jì) 第四章：控制器的軟件設(shè)計(jì)結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)致謝附錄 太陽(yáng)能熱水器智能控制器的設(shè)計(jì)論 文 摘 要太陽(yáng)能熱水器以其諸多的優(yōu)點(diǎn)受到人們的歡迎。本文結(jié)合實(shí)際太陽(yáng)能熱水器的具體應(yīng)用，在介紹太陽(yáng)能、傳感器、單片機(jī)的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，詳細(xì)描述了太陽(yáng)能熱水器的工作原理和設(shè)計(jì)方案。這里根據(jù)太陽(yáng)能熱水器對(duì)控制器的要求與特點(diǎn)，提出了一種基于DS12887的太陽(yáng)能熱水器智能控制器的設(shè)計(jì)方法，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)方法。全文分三大部分。第一部分包括第一章，描述太陽(yáng)能的利用和前景發(fā)展?fàn)顩r。第二部分包括第二章，描述太陽(yáng)能系統(tǒng)組成及工作原理。第三部分包括第三、四章硬件設(shè)計(jì)及電路原理和軟件設(shè)計(jì)，分別介紹了

3、傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用、一般的太陽(yáng)能熱水器及循環(huán)系統(tǒng)、單片機(jī)發(fā)展和原理，這也是此款太陽(yáng)能熱水器的理論基礎(chǔ)和必要前提。 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能熱水器;傳感器; 模糊控制; 實(shí)時(shí)時(shí)鐘;單片機(jī) 第一章：緒論1.1太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析目前，中國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約為世界各國(guó)之和，已有一百多家太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽(yáng)能熱水器控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。這種控制器只具有溫度和液位顯示功能， 而且為分段顯示，溫度顯示誤差為10%，水位顯示誤差為25%。這種顯示器(還稱不上控制器)不具有溫度控制功能，當(dāng)由于天氣原因而光強(qiáng)不足時(shí)，就會(huì)給熱水器用戶帶來(lái)不便；即使熱

4、水器具有輔助加熱功能，由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過(guò)燒，從而浪費(fèi)大量的電能。本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器控制器以80C51單片機(jī)為檢測(cè)控制核心，采用DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示和FUZZY控制功能，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能。溫度控制采用模糊控制， 控制器可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫在設(shè)定時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟(jì)效益明顯，正在迅速的推廣應(yīng)用，太陽(yáng)能熱水器能夠?qū)⑻?yáng)輻射能轉(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式

5、、直流式和悶曬式。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異，人們衣食住行也在不斷的提高?，F(xiàn)有電熱型熱水器費(fèi)用昂貴及燃?xì)庑偷牟话踩?，且排放二氧化碳污染大氣，北方用煤氣取暖造成城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽(yáng)能熱水器良好的外部生存環(huán)境。太陽(yáng)能熱水器 克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。它使用簡(jiǎn)單、方便。太陽(yáng)能熱水器順呼時(shí)代發(fā)展的要求，滿足人們對(duì)環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。在人類文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽(yáng)能熱水器的用量很大。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計(jì)劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢(shì)更好5。 此款熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣利用太陽(yáng)光能為熱

6、水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無(wú)光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽(yáng)能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)考慮到在陰天及夜間無(wú)法利用太陽(yáng)能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽(yáng)能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢(shì)，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。1.2太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用及意義眾所周知，太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，沒(méi)有污染的巨大能源。隨著世界上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)已日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽(yáng)能開發(fā)利用的課題已提到人類的面前。有人預(yù)測(cè)：二十一世紀(jì)太陽(yáng)能將由輔助能源上升為主要能源。但由于太陽(yáng)能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽(yáng)能利用帶來(lái)重重困難，有些技術(shù)難點(diǎn)尚未突破，產(chǎn)品造價(jià)偏高（如

7、光電池）。因而尚未被人們大規(guī)模的使用。在太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中，太陽(yáng)能熱水器是技術(shù)上比較成熟、造價(jià)比較低廉的產(chǎn)品，同時(shí)給人民提供不耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎。太陽(yáng)能熱水器是以太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換，利用溫室效應(yīng)和虹吸原理使水加熱的裝置，此裝置分為兩個(gè)不同的概念：1.太陽(yáng)能熱水工程系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)水箱管線、補(bǔ)水箱組成不同形式的熱水系統(tǒng)，包括自然循環(huán)式、定溫放水式等等，可構(gòu)成提供熱水10噸到100噸的裝置，大多提供集體單位使用。2.太陽(yáng)能熱水器是指將上述各種不見組裝成一個(gè)小系統(tǒng)，提供家庭或需要產(chǎn)熱水1噸以下的單位使用，此種裝置算為太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能熱水器（或系統(tǒng)）均以其

8、采光面積作為計(jì)量單位，一般1平方米光面積可產(chǎn)熱水100升，采光面積每種型號(hào)不同，一般在1.52.0平方米。我國(guó)從“六五”計(jì)劃期間開始推廣太陽(yáng)能熱水器，到目前全國(guó)已有250萬(wàn)平方米采光面積的太陽(yáng)能熱水器，廠家又幾家發(fā)展到全國(guó)約有180家左右，是目前世界上推廣最大的國(guó)家之一，而且形成了規(guī)模，形成了中國(guó)特色的太陽(yáng)能企業(yè)，有中國(guó)太陽(yáng)能協(xié)會(huì)為中心的學(xué)術(shù)中心，以中國(guó)農(nóng)村能源企業(yè)協(xié)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專業(yè)委員會(huì)為中心，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試條件、產(chǎn)品合格證頒發(fā)等一系列措施。世界各國(guó)的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)發(fā)展也很快。例如：澳大利亞政府規(guī)定，在北部地區(qū)新建房屋一定要設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，西澳大利亞已有25%的新住宅安裝了太陽(yáng)能

9、熱水器。日本現(xiàn)在每年安裝太陽(yáng)能熱水器近50萬(wàn)臺(tái)，現(xiàn)在有20%的家庭安裝了太陽(yáng)能熱水器，計(jì)劃今后普及率達(dá)到25%，按照日本的“陽(yáng)光計(jì)劃”還將為公寓，辦公樓安裝6500套太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，為工廠安裝1900套工業(yè)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。以色列的法令規(guī)定所有新建筑物必須配備太陽(yáng)能熱水器，目前普及率已超過(guò)60%。英、法、德、意、希臘五國(guó)到2000年底推廣熱水器600萬(wàn)平方米，比1990年增長(zhǎng)2倍多。國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能熱水器使用量增長(zhǎng)如此之快，其根本原因是：能源問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題是當(dāng)今世界各國(guó)面臨的主要問(wèn)題之一。太陽(yáng)能熱水器是節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，故受到廣泛重視，發(fā)展極快，預(yù)計(jì)今后每年將以15%20%的速度發(fā)展。根據(jù)理論計(jì)算及

10、實(shí)際應(yīng)用證明，太陽(yáng)能熱水器每平方米光面積一年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤200-300公斤節(jié)電1500度，或節(jié)約液化氣180公斤。采用本熱水器與電熱水器、燃?xì)鉄崴飨啾?，還具有絕對(duì)安全，最為衛(wèi)生的特點(diǎn)，在電費(fèi)，液化氣、煤氣價(jià)格較高的地區(qū)，用戶1-3年即收回投資，在這以后提供的熱水是免費(fèi)的。設(shè)計(jì)可以參考以下的幾個(gè)意見：1.在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)，若此地區(qū)沒(méi)有集中熱水供應(yīng)，可給用戶安裝太陽(yáng)能熱水器，以提供熱水，提高住房的檔次，在設(shè)計(jì)時(shí)將冷、熱水管線預(yù)埋，以平均每套住宅建筑面積65平方計(jì)算，工程造價(jià)大約每平方米增加18-20元，2.設(shè)計(jì)工廠浴室時(shí)，可考慮采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，每平方采光面積產(chǎn)熱水100升計(jì)算，100平方米太

11、陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可產(chǎn)熱水10噸，每人每次標(biāo)準(zhǔn)用水40升，可解決250人的洗浴用水。作為工廠中低溫工業(yè)熱水，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè)計(jì)。3.作為工廠中低溫工業(yè)熱水，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能熱水器的推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今全國(guó)太陽(yáng)能熱水器累計(jì)安裝使用總量已達(dá)300萬(wàn)平方米以上。所以該控制器具有使用方便、性價(jià)比高、工作可靠、精度高等特為太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)一步推廣具有積極的推動(dòng)作用。第二章：太陽(yáng)能熱水器的組成及工作原理2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣管 不銹鋼保溫水箱圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2-1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖，該圖的系統(tǒng)控制原理圖如下圖2-2： T3 T2

12、F 3 熱 集 水 熱 太陽(yáng)光 F1 箱 器 T1 D 自來(lái)水 F2圖2-2 系統(tǒng)控制原理圖注釋：T1：熱水箱的溫度傳感器T2：循環(huán)水管中的溫度傳感器T3：集熱器中的溫度傳感器F1：循環(huán)水閥門F2：冷水閥門F3：熱水閥門此款熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能：晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。1. 早晨水溫控制由于清晨太陽(yáng)光較弱，所以太陽(yáng)能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。為了提供溫度不低于30攝氏度的水，熱水器在清晨4-7點(diǎn)之間對(duì)水箱進(jìn)行電加熱，具體控制過(guò)程如下：首先，關(guān)閉冷水閥門F2和循環(huán)水閥門F1，然后微機(jī)開始進(jìn)行水箱的溫度采集，同時(shí)進(jìn)行溫度的比較，當(dāng)水箱的溫度小于30攝

13、氏度時(shí)，電熱器D接通進(jìn)行加熱，同時(shí)微機(jī)繼續(xù)對(duì)熱水箱的溫度進(jìn)行采集。當(dāng)溫度加熱到大于30攝氏度時(shí)電熱器斷開，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。2. 循環(huán)水集熱過(guò)程早晨水溫控制之后（79點(diǎn)），設(shè)定當(dāng)日的水箱溫度N（由兩位BCD次齒輪開關(guān)設(shè)定），輸入微機(jī)，再利用微機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)太陽(yáng)光能對(duì)熱水箱加熱以達(dá)到理想溫度N。具體控制過(guò)程如下：打開循環(huán)閥門F1，關(guān)閉冷水進(jìn)水閥門F2，熱水閥門F3處于空控狀態(tài)。然后開始比較溫度，若（T3-T15攝氏度，T2T1）為止。如若T1=N，那么循環(huán)水集熱過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入冷水集熱控制過(guò)程。3. 冷水集熱控制此時(shí)熱水箱溫度已達(dá)到了N，冷水要進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器，這時(shí)溫度為T3，和當(dāng)日

14、的設(shè)定溫度值相比較，若T3N則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時(shí)段大概為9點(diǎn)20點(diǎn)。具體控制過(guò)程如下：關(guān)閉循環(huán)水閥門F2，打開冷水閥門F2，熱水閥門F3處于可控狀態(tài)。若T3N，打開熱水閥門F3并將保持一段時(shí)間，若T3N閥門F3繼續(xù)保持打開狀態(tài)，否則關(guān)閉F3。可見，次過(guò)程充分利用太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能，方便快捷。4. 水箱加熱控制此時(shí)，也許你會(huì)問(wèn)如果沒(méi)有日照或者日照較弱時(shí)，到了晚上我們是否還能洗上熱水澡嗎？答案是肯定的，不要忘了這款熱水器還有一個(gè)從系統(tǒng)，這時(shí)它就要發(fā)揮作用了。熱水箱溫度為T1，將它和設(shè)定值N相比較，從而控制是否打開電加熱，控制時(shí)段為下午，具體過(guò)程如下： 若T1N，電加熱接通；否則，

15、電加熱斷開，而且，15點(diǎn)20點(diǎn)中的每個(gè)小時(shí)有下表的關(guān)系：表一 時(shí)間（時(shí)） 溫度比較 加熱值（度） 15 T135N 35 16 T140N 40 17 T145N 45 18 T150N 50 19 T155N 55 20 T160N 60最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值N。由此可見，即使沒(méi)有日照我們照樣可以洗上熱水澡了。綜上所述，太陽(yáng)能供熱控制系統(tǒng)不僅節(jié)約而且高度只能化，方便省事，不論日常家居，還是對(duì)賓館、學(xué)校等都是最佳選擇。2.2太陽(yáng)能熱水器組成及原理 6 5 4 7 2 1 3 2-3 熱水器裝置簡(jiǎn)圖1-集熱器 2-下降水管 3-循環(huán)水管4-補(bǔ)給水箱 5-上升水管 6-自來(lái)水管 7-熱水出水

16、管熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成，圖中為典型的熱水器裝置圖。圖中集熱器1按最佳傾角放置，下降水管2的一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另一端與集熱器1的下集管接通。上升水管5與循環(huán)水箱3上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。 當(dāng)集熱器吸收太陽(yáng)輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。水溫升高后，水的比重減輕，便經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。而循環(huán)水箱下部的冷水比重較大，就由水箱下流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到集熱器吸收的熱量與散失的熱量相平衡時(shí)，水溫不再升高。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱循環(huán)熱水器。集

17、熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與一般熱水交換器不一樣，熱交換器通常只是液體到液體，或是液體到氣體的熱交換過(guò)程，而平板行集熱器時(shí)直接將太陽(yáng)輻射傳給液體或氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過(guò)程。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實(shí)用的集熱器就有直管式、瓦楞式、扁管式、鋁翼式等二十多種。2.3 主要芯片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)2.3.1.DS12887時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 隨著2000 年的即將來(lái)臨，“千年蟲”問(wèn)題成為困擾當(dāng)今世界的一大難題。過(guò)去采用兩位數(shù)表示年度的日歷系統(tǒng)將要用四位數(shù)來(lái)表示，因此有關(guān)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件都要作相應(yīng)的修改。據(jù)此，美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司(Dallas)最新推出DS12

18、887的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用CMOS 技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，同時(shí)它與目前IBMAT計(jì)算機(jī)常用的時(shí)鐘芯片MCB 和DS1287 管腳兼容，可直接替換。它所提供的世紀(jì)字節(jié)在位置32h，世紀(jì)寄存器32h到2000 年1月1日從19遞增到20。采用DS12887 芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路不需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微功耗，外圍接口簡(jiǎn)單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)。美國(guó)Dallas公司推出兩款數(shù)字時(shí)鐘芯片DS12887/DS12C887，兩款時(shí)鐘芯片都將在1999年12月31日23時(shí)59分59秒時(shí)順利

19、地跳到2000 年1月1日零時(shí)，并能實(shí)2000 年2月29 日的閏年提示，是時(shí)鐘芯片DS1287 的增強(qiáng)型品種，結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于MCB 的改進(jìn)型。芯片都采用24引腳雙列直插式封裝，其引腳接口邏輯和內(nèi)部操作方式與MC 基本一致，所不同的是DS12887/DS12C887 芯片的晶體振蕩器、振蕩電路、充電電路和可充電鋰電池等一起封裝在芯片的上方，組成一個(gè)加厚的集成電路模塊，因此，DS12887/ DS12C887時(shí)鐘芯片無(wú)需MC 的電源電位檢測(cè)端( PS)，電路通電時(shí)其充電電路便自動(dòng)對(duì)可充電電池充電，充足一次電可供芯片時(shí)鐘運(yùn)行半年之久，正常工作時(shí)可保證時(shí)鐘數(shù)據(jù)十年內(nèi)不會(huì)丟失。此外，片內(nèi)通用的RAM 為

20、MC 的兩倍以上。DS12887/DS12C887 內(nèi)部有專門的接口電路，從而使得外部電路的時(shí)序要求十分簡(jiǎn)單，使它與各種微處理器的接口大大簡(jiǎn)化。使用時(shí)無(wú)需外圍電路元件，只要選擇引腳MOT 電平，即可和不同計(jì)算機(jī)總線連接。1.主要技術(shù)特點(diǎn)DS12887/DS12C887 具有下列主要技術(shù)特點(diǎn)：(1) 具有完備的時(shí)鐘、鬧鐘及到2100年的日歷功能，可選擇12小時(shí)制或24小時(shí)制計(jì)時(shí)，有AM和PM、星期、夏令時(shí)間操作，閏年自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ堋?2) 具有可編程選擇的周期性中斷方式和多頻率輸出的方波發(fā)生器功能。(3) DS12887內(nèi)部有14個(gè)時(shí)鐘控制寄存器，包括10個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器，4個(gè)狀態(tài)寄存器和114bi

21、t作掉電保護(hù)用的低功耗RAM。(4) 由于該芯片具有多種周期中斷速率時(shí)鐘中斷功能，因此可以滿足各種不同的待機(jī)要求，最長(zhǎng)可達(dá)24小時(shí)，使用非常方便。(5) 時(shí)標(biāo)可選擇二進(jìn)制或BCD碼表示。(6) 工作電壓： + 4. 55. 5V、工作電流：715mA。(7) 工作溫度范圍：070C。2.DS12887/ DS12C887 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS12887/DS12C887為24引腳芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖。圖2-4 DS18B20內(nèi)部框圖其中：MOT：計(jì)算機(jī)總線選擇端；SQW：方波輸出，速率和是否輸出由專用寄存器A、B的預(yù)置參數(shù)決定；AD0AD7：地址/數(shù)據(jù)(雙向)總線，由AS 的下降沿鎖存8位地址；R/

22、W：讀/寫數(shù)據(jù);AS：地址鎖存信號(hào)端；DS：數(shù)據(jù)讀信號(hào)端；CS：選通信號(hào)端，低電平有效；IRQ：中斷申請(qǐng)，由專用寄存器決定；RESET：復(fù)位端；NC：空引腳。DS12887內(nèi)部由振蕩電路，分頻電路，周期中斷/方波選擇電路，14字節(jié)時(shí)鐘和控制單元，114字節(jié)用戶非易失RAM，十進(jìn)制/二進(jìn)制計(jì)加器，總線接口電路，電源開關(guān)寫保護(hù)單元和內(nèi)部鋰電池等部分組成。DS12887管腳分配如圖：圖2-5 管腳分配圖VCC：直流電源+ 5V 電壓。當(dāng)5V電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)可讀寫;當(dāng)VCC低于4.25V，讀寫被禁止，計(jì)時(shí)功能仍繼續(xù);當(dāng)VCC下降到3V以下時(shí)，RAM和計(jì)時(shí)器供電被切換到內(nèi)部鋰電池。MOT(模式選

23、擇)：MOT 管腳接到VCC時(shí)，選擇MOTOROLA時(shí)序，當(dāng)接到GND 時(shí)，選擇INTEL時(shí)序。SQW(方波信號(hào)輸出)：SQW 管腳能從實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)部15級(jí)分頻器的13個(gè)抽頭中選擇一個(gè)作為輸出信號(hào)，其輸出頻率可通過(guò)對(duì)寄存器A編程改變。AD0 AD7(雙向地址/ 數(shù)據(jù)復(fù)用線)：總線接口，可與MOTOROLA微機(jī)系列和INTEL 微機(jī)系列接口。AS (地址選通輸入)：用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離，在AD/ ALE 的下降沿把地址鎖入DS12887。DS(數(shù)據(jù)選通或讀輸入)：DS/ RD 管腳有兩種操作模式，取決于MOT管腳的電平，當(dāng)使用MOTORO2LA 時(shí)序時(shí)，DS是一正脈沖，出現(xiàn)在總線周期的后段，稱為數(shù)據(jù)選

24、通；在讀周期，DS指示DS12887驅(qū)動(dòng)雙向總線的時(shí)刻; 在寫周期，DS的后沿使DS12887鎖存寫數(shù)據(jù)。選擇INTEL時(shí)序時(shí)，DS稱作(RD)，RD與典型存貯器的允許信號(hào)(OE) 的定義相同。R/W(讀/ 寫輸入) ： R/ W 管腳也有兩種操作模式。選MOTOROLA 時(shí)序時(shí)，R/W 是一電平信號(hào)，指示當(dāng)前周期是讀或?qū)懼芷?，DS為高電平時(shí)，R/ W高電平指示讀周期，R/W 信號(hào)是一低電平信號(hào)，稱為WR。在此模式下，R/ W管腳與通用RAM 的寫允許信號(hào)(WE) 的含義相同。CS(片選輸入)：在訪問(wèn)DS12887 的總線周期內(nèi)片選信號(hào)必須保持為低。IRQ(中斷申請(qǐng)輸入)：低電平有效，可作微處

25、理的中斷輸入。沒(méi)有中斷的條件滿足時(shí)，IRQ處于高阻態(tài)。IRQ線是漏極開中輸入，要求外接上接電阻。RESET(復(fù)位輸出)：當(dāng)該腳保持低電平時(shí)間大于200ms，保證DS12887有效復(fù)位。3.DS12887/ DS12C887 內(nèi)部寄存器的功能因DS12887 和DS12C887 結(jié)構(gòu)功能上類似，現(xiàn)以DS12887 為例說(shuō)明如下：CPU通過(guò)讀DS12887的內(nèi)部時(shí)標(biāo)寄存器得到當(dāng)前的時(shí)間和日歷，也可通過(guò)選擇二進(jìn)制碼或BCD碼初始化芯片的10個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器。其114bit非易失性靜態(tài)RAM 可供用戶使用，對(duì)于沒(méi)有RAM的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，可在主機(jī)掉電時(shí)來(lái)保存一些重要的數(shù)據(jù)。DS12887 的4個(gè)狀態(tài)寄存器

26、用來(lái)控制和指DS12887模塊的當(dāng)前工作狀態(tài)，除數(shù)據(jù)更新周期外，程序可隨時(shí)讀寫這4個(gè)寄存器，各寄存器的功能和作用如下。寄存器A各位不受復(fù)位的影響，UIP 位為只讀位，其它各位均可讀寫。寄存器的控制字的格式如下表2所列：表2 DS12887 控制寄存器A 各布爾位定義：IT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS01.IP 位：更新周期標(biāo)志位。該位為“1”時(shí)，表示芯片正處于或即將開始更新周期，此時(shí)程序不準(zhǔn)讀寫時(shí)標(biāo)寄存器；該位為“0”時(shí)，表示至少在244s 后才開始更新周期，此時(shí)程序可讀芯片內(nèi)時(shí)標(biāo)寄存器。該

27、位是只讀位。2. DV0 、DV1 、DV2 ：芯片內(nèi)部振蕩器RTC 控制位。當(dāng)芯片解除復(fù)位狀態(tài)，并將010寫入DV0、DV1、DV2后，另一個(gè)更新周期將在500ms后開始。因此，在程序初始化時(shí)可用這三位精確地使芯片在設(shè)定的時(shí)間開始工作。這與MC 不同的是，DS12887固定使用32 768Hz 的內(nèi)部晶體，所以，DV0 =“0”，DV1 =“1”，DV2 =“0”，即只有一種010的組合選擇即可啟動(dòng)RTC。3. RS3、RS2、RS1、RS0：周期中斷可編程方波輸出速率選擇位。各種不同的組合可以產(chǎn)生不同的輸出。程序可以通過(guò)設(shè)置寄存器B的SQWF 和PIE 位控制是否允許周期中斷和方波輸出。其

28、寄存器A輸出速率選擇位如表3所列。表3 DS12887 控制寄存器A 輸出速率選擇位定義寄存器A 輸出速率選擇位 32 768Hz 時(shí)基RS3 RS2 RS1 RS0 中斷周期 SQWF輸出頻0 0 0 0 無(wú) 無(wú)0 0 0 1 3.90625ms 256Hz0 0 1 0 7. 8125ms 128Hz0 0 1 1 122.0s 8.192kHz0 1 0 0 244.141s 4.096kHz0 1 0 1 488.281s 2.048kHz0 1 1 0 976.5625s 1.024kHz0 1 1 1 1.ms 512Hz1 0 0 0 3.90625ms 256Hz1 0 0 1

29、 7.812ms 128Hz1 0 1 0 15.625ms 64Hz1 0 1 1 31.25ms 32Hz1 1 0 0 62.5ms 16Hz1 1 0 1 125ms 8Hz1 1 1 0 250ms 4Hz1 1 1 1 500ms 2Hz寄存器B允許讀寫，主要用于控制芯片的工作狀態(tài)。寄存器B的控制字的格式如表4所列。表4 DS12887 控制寄存器B各布爾位定義BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0SET PIE AIE UIE SQWE DM 24/12 DSE(1) SET 位：當(dāng)該位為“0”時(shí)，芯片處于正常工作狀態(tài)，每秒產(chǎn)生一個(gè)更新周期

30、來(lái)更新時(shí)標(biāo)寄存器為“1”時(shí)，芯片停止工作，程序在此期間可初始化芯片的各個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器。(2)PIE、AIE、UIE 位：分別為周期中斷、報(bào)警中斷、更新周期結(jié)束中斷允許位。各位為“1”時(shí)，允許芯片發(fā)相應(yīng)的中斷。(3)SQWE 位：方波輸出允許位。SQWE“1”，按寄存器A 輸出速率選擇位所確定的頻率輸出方波;SQWE =“0”，腳SQW保持低電平。(4) DM 位：時(shí)標(biāo)寄存器用十進(jìn)制BCD 碼表示或用二進(jìn)制表示格式選擇位。DM =“0”時(shí)，為十進(jìn)制BCD碼;DM =“1”時(shí)，為二進(jìn)制碼。(5) 24/ 12 位： 24/ 12 小時(shí)模式設(shè)置位。24/12位=“1”時(shí)，為24 小時(shí)工作模式;24/

31、12 位=“0”時(shí)，為12 小時(shí)工作模式。(6)DSE位：夏令時(shí)服務(wù)位。DSE=“1”，夏時(shí)制設(shè)置有效，夏時(shí)制結(jié)束可自動(dòng)刷新恢復(fù)時(shí)間;DSE=“0”，無(wú)效。寄存器C的控制字的格式如表4所列。該寄存器的特點(diǎn)是程序訪問(wèn)讀該寄存器后，該寄存器的內(nèi)容將自動(dòng)清零，從而使IRQF 標(biāo)志位變?yōu)楦唠娖剑駝t，芯片將無(wú)法向CPU 申請(qǐng)下一次中斷。表5 DS12887 控制寄存器C各布爾位定義BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0IRQF PF AF UF 0 0 0 0(1) IRQF位：中斷申請(qǐng)標(biāo)志位。該位邏輯表達(dá)式為：IRQF = PFPIE +AFAIE+UFUIE

32、。當(dāng)IRQF位變“1”時(shí)，引腳將變低電平引發(fā)中斷申請(qǐng)。(2) PF、AF、UF 位：這三位分別為周期中斷、報(bào)警中斷、更新周期結(jié)束中斷標(biāo)志位。只要滿足各中斷的條件，相應(yīng)的中斷標(biāo)志位將置“1”。(3) BIT3BIT0 ：未定義的保留位。讀出值始終為0 。寄存器D為只讀寄存器。寄存器D的控制字的格式如表6所示。表6 DS12887 控制寄存器D 各布爾位定義BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0VRT 0 0 0 0 0 0 0(1) VRT 位：芯片內(nèi)部RAM 與寄存器內(nèi)容有效標(biāo)志位。該位為“1”時(shí)，指芯片內(nèi)部RAM 和寄存器內(nèi)容有效。讀該寄存器后，該位將

33、自動(dòng)置“1”。(2) BIT6BIT0 位：保留位。讀出的數(shù)值始終為0。4. DS12887/DS12C887 的中斷和更新周期DS12887/DS12C887 處于正常工作狀態(tài)時(shí)，每秒鐘將產(chǎn)生一個(gè)更新周期，芯片處于更新周期的標(biāo)志是寄存器A中的UIP位為“1”。在更新周期內(nèi)，芯片內(nèi)部時(shí)標(biāo)寄存器數(shù)據(jù)處于更新階段，故在該周期內(nèi)，微處理器不能讀芯片時(shí)標(biāo)寄存器的內(nèi)容，否則將得到不確定數(shù)據(jù)。更新周期的基本功能主要是刷新各個(gè)時(shí)標(biāo)寄存器中的內(nèi)容，同時(shí)秒時(shí)標(biāo)寄存器內(nèi)容加1，并檢查其他時(shí)標(biāo)寄存器內(nèi)容是否有溢出，如有溢出則相應(yīng)進(jìn)位日、月、年。另外一個(gè)功能是檢查三個(gè)時(shí)、分、秒報(bào)警時(shí)標(biāo)寄存器的內(nèi)容是否與對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)寄存器

34、的內(nèi)容相符，如果相符則寄存器C中的AF 位置“1”。如果報(bào)警時(shí)標(biāo)寄存器的內(nèi)容為C0H至FFH之間的數(shù)據(jù)，則為不關(guān)心狀態(tài)。為了采樣時(shí)標(biāo)寄存器中的數(shù)據(jù)，DS12887/DS12C887 提供了兩種避開更新周期內(nèi)訪問(wèn)時(shí)標(biāo)寄存器的方案：第一種是利用更新周期結(jié)束發(fā)出的中斷。它可以編程允許在每次更新周期結(jié)束后發(fā)生中斷申請(qǐng)，提醒CPU將有998ms左右的時(shí)間去獲取有效的數(shù)據(jù)，在中斷之后的998ms時(shí)間內(nèi)，程序可先將時(shí)標(biāo)數(shù)據(jù)讀到芯片內(nèi)部的不掉電靜態(tài)RAM中。因?yàn)樾酒瑑?nèi)部的靜態(tài)RAM 和狀態(tài)寄存器是可隨時(shí)讀寫的，在離開中斷服務(wù)子程序前應(yīng)清除寄存器C中的IRQF 位。另一種是：利用寄存器A中的UIP位來(lái)指示芯片是

35、否處于更新周期。在UIP位從低變高244s后，芯片將開始其更新周期，所以檢測(cè)到UIP位為低電平時(shí)，則利用244s 的間隔時(shí)間去讀取時(shí)標(biāo)信息。如檢測(cè)到UIP 位為“1”，則可暫緩讀數(shù)據(jù)，等到UIP 變成低電平后再去讀數(shù)據(jù)。2.3.2 80C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展已廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，使人們的日常生活工作都發(fā)生了重大變化，如果沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)，人們的工作生活的質(zhì)量都受到很大的損失。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)重要分支，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能，越來(lái)越普及地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，以下主要介紹80C51單片機(jī)，它與微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別是什么，單片機(jī)發(fā)展概況；它的特點(diǎn)和應(yīng)用，通過(guò)對(duì)

36、本節(jié)的學(xué)習(xí)，使大家對(duì)單片微型計(jì)算機(jī)有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解。一、單片機(jī)的組成單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它在一塊芯片上集成了各種功能部件：中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、和各種輸入/輸出（I/O）接口（如并行I/O口、串行I/O口和A/D轉(zhuǎn)換器）等。他們之間相互連接圖如2-6圖，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。圖2-6 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖二、 80C51單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)1.芯片的引腳描述CHMOS制造工藝的80C51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝（DIP方式），在單片機(jī)的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制與其

37、它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出（I/O）引腳。下面按其引腳功能為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳功能。（1） 電源引腳VCC和VSS。其中：VCC（40腳）接+5V電壓。VSS（20腳）接地。（2） 接晶體引腳XTAL1和XTAL2。 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2（18腳）接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)CHMOS單片機(jī)，該引腳懸浮。（3） 控制或與其他電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PR

38、OG、PSEN和EA/VPP。ST/VPD（9腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳接一個(gè)約8.2K的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10uf的電容，以保證可靠地復(fù)位。（4）VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。（5）ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1

39、/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。對(duì)于EPROM型的單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。（6）RSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀寫選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PESN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)，PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)LS型的TTL輸入。（7）EA/VPP：當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC（

40、程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序，當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，對(duì)于常用的80C51來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21伏的編程電源（VPP）。輸入/輸出I/O引腳P0、P1、P2、P3共32根。a)P0口（39腳32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。b)P1口（1腳8腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也

41、不能瑣存，故不是 真正的I/O口。門口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LSTTL負(fù)載，對(duì)8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它的接收低8位地址。c)P2口（21腳28腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址，在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它的接收高8位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LSTTL負(fù)載。d)P3口（10腳17腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，在80c51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能

42、口，P3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LSTTL負(fù)載。作為第一功能用時(shí)，就作為普通的I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。表6 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0(外部中斷0) P3.3 13 INT1(外部中斷1) P3.4 14 T0（定時(shí)器0外部輸入） P3.5 15 T1（定時(shí)器1外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖） P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖）值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳都可以獨(dú)立定義第一功能的輸入輸出或第二功能。2.3.3 數(shù)字溫度傳感器DS18B20主要

43、特性及測(cè)溫原理 一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20是DS1820的更新?lián)Q代產(chǎn)品(由美國(guó)DA IIAS公司生產(chǎn))。它具有體積小,分辨率高,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。由于每片DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù), 所以在一條總線上可以掛接多達(dá)248 2181014只DS18B20,再加上DS18B20 獨(dú)特的單線總線結(jié)構(gòu),決定了DS18B20 特別適合于大型的多路溫度實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)。溫度實(shí)時(shí)測(cè)控集裝箱的設(shè)計(jì), 在實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方面就較好地利用了DS18B20 的獨(dú)到特點(diǎn),使系統(tǒng)得到了極大的簡(jiǎn)化。一、DS18B20的特性(1) 獨(dú)特的單線接口方式。DS18B20 在I/O處理器連接時(shí),僅需要一個(gè)I

44、/O 口即可實(shí)現(xiàn)微處理器同DS18B20的雙向通訊。(2) DS18B20支持組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。(3) DS18B20 的測(cè)溫范圍為: - 55+125,在-10+ 85時(shí), 其精度為+ 015。(4) DS18B20的測(cè)溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從912位,可編程進(jìn)行選擇。(5) DS18B20內(nèi)含寄生電源，器件既可以由單線總線供電,也可用外部的電源(310V515V )供電。數(shù)字化溫度傳感器DS1820測(cè)溫范圍為- 55+125 ，增量值為0.5 (9位溫度讀數(shù))，它主要由4個(gè)數(shù)據(jù)部件部分組成：64位ROM;溫度傳感器;非易失性的溫度告警觸發(fā)器TH

45、和TL；高速便箋存儲(chǔ)器64 位ROM用于存儲(chǔ)序列號(hào)，其首字節(jié)固定為28H，表示產(chǎn)品類型碼，后6個(gè)字節(jié)是每個(gè)器件的編碼，最后1個(gè)字節(jié)是CRC 校驗(yàn)碼. 溫度告警觸發(fā)器TH和TL 存儲(chǔ)用戶通過(guò)軟件寫入的報(bào)警上下限值，高速便箋存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其中有2個(gè)字節(jié)RAM單元用來(lái)存放溫度值前1個(gè)字節(jié)為溫度值的補(bǔ)碼低8位，后1個(gè)字節(jié)為符號(hào)位和溫度值的補(bǔ)碼高3位。二、DS18B20 測(cè)溫原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,如圖2.3.3所示。2-7 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20 的測(cè)溫原理：DS18B20 測(cè)量溫度采用了特有的溫度測(cè)量技術(shù)，它是通過(guò)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的，內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振

46、蕩器的脈沖計(jì)數(shù),低溫時(shí),振蕩器的脈沖可以通過(guò)門電路。而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí), 振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為- 55。同時(shí), 計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前的溫度值時(shí), 電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償, 計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)直到回零。如果門電路仍未關(guān)閉, 則系統(tǒng)重復(fù)上述過(guò)程。三、DS18B20的操作協(xié)議DS18B20單純通信功能是分時(shí)完成的。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖,響應(yīng)脈沖,寫“0”,寫“1”,讀“1”。它們有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的操作以ROM命令(5個(gè))和存儲(chǔ)器命令(6個(gè))形式出現(xiàn)。對(duì)它的操作協(xié)議是： 初始化DS18B20發(fā)復(fù)位脈沖)發(fā)ROM功能命令處理數(shù)據(jù)發(fā)存儲(chǔ)器命令處理數(shù)據(jù)。各種

47、操作都有相應(yīng)的時(shí)序圖。DS18B20在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只需將DS18B20 信號(hào)線與單片機(jī)1位I/O線相連，且單片機(jī)的1位I/O線可掛接多個(gè)DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。DS18B20傳感器精度高、互換性好;它直接將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，可以只使用一根電纜傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便，傳輸距離遠(yuǎn)且抗干擾性好：與用傳統(tǒng)溫度傳感器組成的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)相比可節(jié)省大量電纜，而且系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，系統(tǒng)擴(kuò)充維護(hù)十分方便。DS18B20 可以廣泛用于工廠工業(yè)過(guò)程、大型糧倉(cāng)、釀酒廠，食品加工廠的溫度檢測(cè)以及賓館、儀器儀表室等處的溫度檢測(cè)和控制。 第三章：太陽(yáng)能熱水器硬件設(shè)計(jì)3.1.太陽(yáng)能

48、控制器硬件結(jié)構(gòu)根據(jù)控制要求，采用80C51單片機(jī)的智能控制器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。由于本系統(tǒng)運(yùn)算量不是很大， 沒(méi)有太多的中間數(shù)據(jù)需要處理、保存，因此不再外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。僅使用80C51 內(nèi)部RAM已完全能夠滿足要求。系統(tǒng)的硬件接口電路包括：控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路，蓄水箱溫度和水位檢測(cè)接口電路、設(shè)定鍵和串行顯示接口電路、看門狗和復(fù)位接口電路以及繼電器輸出接口電路等。 圖3-1 太陽(yáng)能控制器硬件結(jié)構(gòu)圖3.2. 控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路為實(shí)現(xiàn)熱水器24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的，控制器必須有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)間；在軟件設(shè)計(jì)上則要實(shí)時(shí)地讀出當(dāng)前時(shí)間，同設(shè)定時(shí)間比較，以決定系統(tǒng)工作狀態(tài)。本系統(tǒng)采用美國(guó)DALLA S半導(dǎo)體公司最新推出的時(shí)鐘芯片DS12887，該芯片采用CMOS 技術(shù)，把時(shí)鐘芯片所需的晶振和電池以及相關(guān)的電路集成到芯片內(nèi)部，并與MC管腳完全兼容。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。它與80C51單片機(jī)的接口電路見下圖3-2。 8 +5V 5.1K +5V 1K C 圖3-2 DS12887與單片機(jī)接口電路模式選擇腳MOT接地， 選擇IN TEL時(shí)序。DS12887 的高位地址用80C51 的P2.4 選擇，則時(shí)鐘芯片的高8位地址為EFH，而其低8 位地址則由芯片內(nèi)部