基于單片機(jī)的太陽能熱水器課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、 PAGE36 / NUMPAGES38摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長，單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中，能源使用帶來的環(huán)境問題與其誘因逐漸為人們所認(rèn)識，“低碳經(jīng)濟(jì)”這一概念開始進(jìn)入人們的視野。太陽能具有儲量的“無限性”、存在的普遍性，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生任何污染。鑒于此，人們在大力的發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)。太陽能熱水器順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，滿足人們對環(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)代文明社會的最佳選擇。本文提出了一種新型的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)采用MSC-51系列單片機(jī)AT89S52作為中央處理

2、器，采用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘，12864點(diǎn)陣式液晶顯示屏等模塊，完成時(shí)間溫度水位的顯示，以與時(shí)間和溫度的設(shè)定等功能。關(guān)鍵字：太陽能熱水器；單片機(jī)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘；液晶顯示屏 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc12886 1 智能儀器儀表的簡介 PAGEREF _Toc12886 1 HYPERLINK l _Toc32657 1.1智能儀器儀表簡介 PAGEREF _Toc32657 1 HYPERLINK l _Toc14677 1.2智能儀器儀表的作用 PAGEREF _Toc14677 1 HYPERLINK l _Toc7902 1.3本課題的背景和意義 PAG

3、EREF _Toc7902 1 HYPERLINK l _Toc4151 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介 PAGEREF _Toc4151 3 HYPERLINK l _Toc1791 2.1 方案論證 PAGEREF _Toc1791 3 HYPERLINK l _Toc28702 2.2 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28702 4 HYPERLINK l _Toc651 2.2.1太陽能熱水器的組成與工作原理 PAGEREF _Toc651 4 HYPERLINK l _Toc32600 2.2.2系統(tǒng)總體流程圖 PAGEREF _Toc32600 5 HYPERLINK l _Toc21600

4、3 太陽能熱水器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21600 6 HYPERLINK l _Toc31729 3.1 主控芯片模塊 PAGEREF _Toc31729 6 HYPERLINK l _Toc13943 3.1.1 主控芯片模塊電路 PAGEREF _Toc13943 6 HYPERLINK l _Toc17319 3.1.2 主控芯片簡介 PAGEREF _Toc17319 7 HYPERLINK l _Toc13436 3.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 PAGEREF _Toc13436 9 HYPERLINK l _Toc27842 3.2.1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路 PAGEREF

5、 _Toc27842 9 HYPERLINK l _Toc26581 3.2.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘簡介 PAGEREF _Toc26581 10 HYPERLINK l _Toc32344 3.3 溫度傳感器模塊 PAGEREF _Toc32344 11 HYPERLINK l _Toc2375 3.3.1 溫度傳感器模塊電路 PAGEREF _Toc2375 11 HYPERLINK l _Toc3078 3.3.2 溫度傳感器簡介 PAGEREF _Toc3078 12 HYPERLINK l _Toc11350 3.4 液晶顯示模塊 PAGEREF _Toc11350 14 HYPERLINK

6、l _Toc22570 3.4.1 液晶顯示模塊電路 PAGEREF _Toc22570 14 HYPERLINK l _Toc23315 3.4.2 液晶顯示屏簡介 PAGEREF _Toc23315 15 HYPERLINK l _Toc31001 3.5 鍵盤輸入模塊 PAGEREF _Toc31001 17 HYPERLINK l _Toc15610 4 設(shè)計(jì)語言與軟件介紹 PAGEREF _Toc15610 19 HYPERLINK l _Toc8429 4.1 匯編語言介紹 PAGEREF _Toc8429 19 HYPERLINK l _Toc2564 4.2wave6000軟件

7、介紹 PAGEREF _Toc2564 19 HYPERLINK l _Toc25821 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc25821 20 HYPERLINK l _Toc21285 5.1 概述 PAGEREF _Toc21285 20 HYPERLINK l _Toc2113 5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模塊 PAGEREF _Toc2113 20 HYPERLINK l _Toc13252 5.3 初始化程序 PAGEREF _Toc13252 21 HYPERLINK l _Toc12453 5.4 按鍵檢測與處理程序 PAGEREF _Toc12453 22 HYPERLINK l

8、 _Toc23541 5.5讀取溫度的程序 PAGEREF _Toc23541 24 HYPERLINK l _Toc21408 5.6控制源程序 PAGEREF _Toc21408 25 HYPERLINK l _Toc8569 5.7調(diào)試與仿真 PAGEREF _Toc8569 29 HYPERLINK l _Toc29777 結(jié) 論 PAGEREF _Toc29777 33 HYPERLINK l _Toc30163 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc30163 341 智能儀器儀表的簡介1.1智能儀器儀表簡介儀器儀表（英文：instrumentation）儀器儀表是用以檢出、測量

9、、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1736722.htm t _blank 器具或設(shè)備。真空檢漏儀、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/655644.htm t _blank 壓力表、測長儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報(bào)警、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1331229.htm t _blank 信號傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1714883.htm t _bl

10、ank 工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制中的氣動調(diào)節(jié)儀表，和 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2147787.htm t _blank 電動調(diào)節(jié)儀表，以與集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。1.2智能儀器儀表的作用 隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題與其誘因逐漸為人們所認(rèn)識，“低碳經(jīng)濟(jì)”這一概念開始進(jìn)入人們的視野。人們在大力的發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)。能源問題將更為突出：從長遠(yuǎn)來看，全球已探明的石油儲量只能用到2020 年，天然氣也只能延續(xù)到2040 年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。環(huán)境污染溫室效應(yīng)引起全球氣候變化。因此，人類在解決上述能源問題，實(shí)

11、現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽能具有：儲量的“無限性”太陽每秒鐘放射的能量大約是1.610 的23 次方kW，一年到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.89210 的13 次方千億t。太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。 在世界圍，太陽能熱水器技術(shù)已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃?xì)鉄崴魇袌觥?000 年太陽能熱水器取代47000 套家用電熱水器；2000 年日本太陽能熱水器的擁有量將翻一番；以色列更是明文規(guī)定，所有新建房屋必須配備太陽能熱水器。目前，我國是世界上太陽能熱水器生產(chǎn)量和銷售量最大的國

12、家。然而，目前市場上太陽能熱水器的控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等問題，很多控制器具有溫度和水位顯示功能，卻不具有溫度控制功能，致使熱水器陰天的時(shí)候不能方便使用。即使熱水器具有輔助加熱功能，也可能由于加熱時(shí)間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費(fèi)電能。1.3本課題的背景和意義 資源是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)愈發(fā)展，對資源的依賴性愈強(qiáng)。許多資源（如煤、石油、天然氣等）是不可再生的，而且在利用過程中給人類生存環(huán)境帶來極大污染，人類繁衍生息的物質(zhì)和環(huán)境基礎(chǔ)受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。加強(qiáng)清潔、可再生資源的開發(fā)利用，已引起全世界的普遍重視。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生資源，有節(jié)能、環(huán)保、安全和

13、永續(xù)利用等優(yōu)點(diǎn)，理應(yīng)成為開發(fā)利用的首選。其中太陽能熱水器作為家庭生活用品，其開發(fā)利用在我國已走過了二十多年的歷程，生產(chǎn)技術(shù)成熟，具有明顯優(yōu)點(diǎn)：（一）從節(jié)能環(huán)保的角度講，使用太陽能熱水器不會對環(huán)境造成污染，同時(shí)為國家節(jié)約了大量能源，社會效益明顯，是國家重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，使用前景廣闊。（二）太陽能熱水器的使用壽命較長，使用太陽能熱水器經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。若使用合理，其壽命可達(dá)15年甚至更長。據(jù)測算，使用平方米太陽能熱水器，相當(dāng)于每年節(jié)約310度電。太陽能熱水器的費(fèi)用只有燃?xì)鉄崴鞯钠叻种?，電熱水器的六分之一。購置太陽能熱水器一次性投資3000元左右，使用5至6年就可實(shí)現(xiàn)與其熱水器的支出對比平衡。按照裝置壽命1

14、5年計(jì)算，其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。（三）太陽能熱水器集熱效果好，集熱時(shí)間更長。只要能照射到的地方，就可以使用太陽能熱水器，即使在高寒地區(qū)一年四季也可以正常使用。在我國、等地，太陽能熱水器的研發(fā)和生產(chǎn)已形成規(guī)模，應(yīng)用太陽能熱水器的場所也由家居使用擴(kuò)展到醫(yī)院、學(xué)校、賓館、飯店、游泳池、洗浴場所等。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡介2.1 方案論證 （1）方案一 在單片機(jī)學(xué)習(xí)課程中，就遇到過一種方案，稱其為方案一。它通過三極管的導(dǎo)通截止特性來判斷液位的位置，并且可以通過按鍵切換檢測壓力。但是在過程中只能檢測三點(diǎn)，雖然可以擴(kuò)展，但是占了太多的I/O口，容易造成資源的浪費(fèi)。而且僅顯示單元就占用了12個(gè)I/O口，同樣屬于資

15、源浪費(fèi)。在電機(jī)電路設(shè)計(jì)方面，方案一采用的三極管的導(dǎo)通截止來控制點(diǎn)擊的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，雖然設(shè)計(jì)簡單，但是過多的使用三極管以與二極管類的元器件，也會使成本升高。而且，既然是太陽能熱水器的自動控制裝置，那么必不可少的就是溫度的檢測，而方案一中卻忽略了這點(diǎn)，造成了最大的殘缺。 （2）方案二 方案二主要解決了方案一中資源浪費(fèi)與過于使用分立元件的缺陷。在液位檢測方面，通過利用兩片CD4051芯片，它相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開關(guān)，當(dāng)INH禁止端為低電平即“0”時(shí)，開關(guān)接通哪一通道由輸入的3位地址碼ABC來決定。這樣就簡單的解決了16個(gè)點(diǎn)檢測的問題，并且在最大程度上減少了I/O口的使用。僅使用了8個(gè)I/O口即可控制16

16、個(gè)點(diǎn)的檢測，如果是方案一，則需要使用16個(gè)I/O口。而且在方案二中，使用目前比較流行51系列單片機(jī)AT89S52。AT89S52是一種低功耗、高性能 HYPERLINK :/baike.baidu /view/22318.htm CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)勢明顯。在方案二中還解決了方案一種不能檢測

17、溫度缺點(diǎn)，使用了先進(jìn)的DS18B20芯片，DS18B20數(shù)字溫度傳感器是Dallas公司生產(chǎn)的1-Wire，即單總線器件，具有線路簡單、體積小的特點(diǎn)。因此用他組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在1根通信線可以掛很多這樣的數(shù)字溫度傳感器，十分方便。 （3）方案選擇 通過上述兩個(gè)方案的比較，便能發(fā)現(xiàn)方案二設(shè)計(jì)的電路比方案一的電路有極大的優(yōu)勢，性能全面，使用方便，而且簡單、穩(wěn)定。故選擇方案二。2.2 總體設(shè)計(jì)2.2.1太陽能熱水器的組成與工作原理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-自來水管7-熱水出水管圖2.1熱水器的組成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

18、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。集熱器吸收太陽輻射后，集熱器溫度上升，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，在集熱器受熱后又上升。這樣不斷對流循環(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。集熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與

19、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程，而平板行集熱器時(shí)直接將太陽輻射傳給液體或氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過程。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。2.2.2系統(tǒng)總體流程圖開始初始化掃描鍵盤，是否有按鍵N調(diào)用鍵盤處理子程序Y讀取水位信息和水箱溫度調(diào)用顯示子程序顯示水溫時(shí)間圖2.2系統(tǒng)總體流程圖3 太陽能熱水器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 主控芯片模塊3.1.1 主控芯片模塊電路單片機(jī)系統(tǒng)由AT89S52和一定功能的外圍電路組成，包括為單片機(jī)提供復(fù)位電壓的復(fù)位電路，提供系統(tǒng)頻率的晶振。這部分電路主要負(fù)責(zé)程序的存

20、儲和運(yùn)行。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、諧振器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體可在1.2MHz12MHz之間任選，電容C1和C2的典型值在20pF100pF之間選擇，但在60pF70pF時(shí)振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定性。典型值通常選擇為30pF左右，但本電路采用30pF。AT89S52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)中所用到的是上電按鈕復(fù)位，如圖3.1所示。圖3.1 單片機(jī)系統(tǒng)3.1.2 主控芯片簡介AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash

21、存儲器。使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定

22、時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8位微控制器8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash AT89S52。圖3.2為AT89S52的引腳圖圖3.2 AT89S52的引腳圖AT89S52引腳功能說明如下：VCC：電源電壓GND：地P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0部上拉電阻被激活。在flash編程時(shí)，P0口

23、也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1口是一個(gè)具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（TTL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表3-1所示。在flash編程和校驗(yàn)P1口接收低8位地址字節(jié)。端口引腳第二功能P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入）

24、，時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） 表3-1 P1口第二功能P2 口：P2 口是一個(gè)具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時(shí)，部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送1。在

25、使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 端口引腳第二功能端口引腳第二功能P3.0 RXD(串行輸入口)P3.4TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.1TXD(串行輸出口)P3.5T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.2 INTO(外中斷0)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.3 INT1(外中斷1)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) 表3-2 P3口的第二功能此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是

26、單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRTO位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉

27、高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器

28、件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1:振蕩器反相放大器與部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊3.2.1 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路從古代的滴漏更鼓到近代的機(jī)械鐘，從電子表到目前的數(shù)字時(shí)鐘，為了準(zhǔn)確的測量和記錄時(shí)間，人們一直在努力改進(jìn)計(jì)時(shí)工具。鐘表的數(shù)字化，大力推動了計(jì)時(shí)的精確性和可靠性。在單片機(jī)構(gòu)成的裝置中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘是必不可少的部件。目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，很多采用單片機(jī)的中斷服務(wù)來實(shí)現(xiàn)，這種方式一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許；有的則使用并行接口的時(shí)鐘芯片，如MC146818、

29、DS12887等，它們雖然能滿足單片機(jī)系統(tǒng)對實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求，但是這些芯片與單片機(jī)接口復(fù)雜，占用地址、數(shù)據(jù)總線多，芯片體積大，占用空間多，給其它設(shè)計(jì)帶來諸多不便。本設(shè)計(jì)選取串行接口時(shí)鐘芯片DS1302與單片機(jī)同步通信構(gòu)成數(shù)字時(shí)鐘電路，如圖3.3。其簡單的三線接口能為單片機(jī)節(jié)省大量資源，DS1302的后背電源與對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力保證電路斷電后仍能保存時(shí)間和數(shù)據(jù)信息等。這些優(yōu)點(diǎn)解決了目前常用的實(shí)時(shí)時(shí)鐘所無法解決的問題。該時(shí)鐘電路強(qiáng)大的功能和優(yōu)越的性能，在很多領(lǐng)域的應(yīng)用中，尤其是某些自動化控制、長時(shí)間無人看守的測控系統(tǒng)等對時(shí)鐘精確性和可靠性有較高要求的場合，具有很高的使用價(jià)值。圖3.3

30、DS1302與單片機(jī)接口電路3.2.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘簡介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬達(dá)2.55.5V。時(shí)鐘可工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)（AM/PM）格式。DS1302與單片機(jī)的接口使用同步串行通信，僅用3條線與之相連接?？刹捎靡淮蝹魉鸵粋€(gè)字節(jié)或突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行

31、細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對

32、DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK 為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK為時(shí)鐘輸入端?？刂谱止?jié)的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到DS1302中。位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位（位0）如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。DS1302的復(fù)位引腳：通過把RST輸入驅(qū)動置

33、高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送.RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中置RST為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，

34、讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位至高位7。 DS1302共有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。其日歷、時(shí)間寄存器與其控制字見表3-3。寄存器名命令字取值圍各位容寫操作讀操作76543210秒寄存器 80H81H00-59CH10SECSEC分寄存器82H83H00-59010MINMIN時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/24010HRHR日寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月寄存器88H89H01-1200010MMONTH周寄存器8AH8BH01-0700000DAY年寄存器8CH8DH00-9910YEARYE

35、AR 表3-3 DS1302的日歷、時(shí)鐘寄存器與其控制字此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器與與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器的容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H-FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH（寫）、FFH（讀）。3.3 溫度傳感器模塊3.3.1 溫度傳感器模塊電路基于DS18B20多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)以AT89C

36、51為中心器件，以KEIL為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以PROTEUS作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入/輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè)IO口模擬DS18B20的時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。在系統(tǒng)啟動之時(shí)，可以通過44鍵盤設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)了對各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。每個(gè)DS18B20有自

37、己的序列號，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了4個(gè)DS18B20，通過CRC校驗(yàn)，對各個(gè)DS18B20的ROM進(jìn)行尋址，地址符合的DS18B20才作出響應(yīng)，接收主機(jī)的命令，向主機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。采用這種DS18B20尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡單，圖3.4所示。圖3.4 系統(tǒng)硬件電路3.3.2 溫度傳感器簡介DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn):只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無

38、二的序列號。實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。測量溫度圍在55.C到125.C之間。數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。部有溫度上、下限告警設(shè)置。其引腳功能描述見表3-4。序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)字輸入輸出引腳,開漏單總線接口引腳,當(dāng)使用寄生電源時(shí),可向電源提供電源3VDD可選擇的VDD引腳,當(dāng)工作于寄生電源時(shí),該引腳必須接地 表3-4 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述64位ROM存儲器件獨(dú)一無二的序列號。暫存器包含兩字節(jié)（0和1字節(jié)）的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。暫存器還提供一字節(jié)的上線警報(bào)觸發(fā)（TH）和下線警報(bào)觸發(fā)（TL）寄存器（2和3字節(jié)

39、），和一字節(jié)的配置寄存器（4字節(jié)），使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精度。暫存器的5、6和7字節(jié)器件部保留使用。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼（CRC ）。DS18B20加電后，處在空閑狀態(tài)。要啟動溫度測量和模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，處理器須向其發(fā)出Convert T 44h 命令；轉(zhuǎn)換完后，DS18B20回到空閑狀態(tài)。溫度數(shù)據(jù)是以帶符號位的16-bit補(bǔ)碼存儲在溫度寄存器中的。符號位說明溫度是正值還是負(fù)值，正值時(shí)S=0，負(fù)值時(shí)S=1。訪問DS18B20必須嚴(yán)格遵守這一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂，DS18B20都不會響應(yīng)主機(jī)（除了Search ROM 和Alarm Search這兩個(gè)命令，在

40、這兩個(gè)命令后，主機(jī)都必須返回到第一步）。a初始化：DS18B20所有的數(shù)據(jù)交換都由一個(gè)初始化序列開始。由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由DS18B20發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。當(dāng)DS18B20發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它已處在總線上并且準(zhǔn)備工作。b. ROM命令：ROM命令通過每個(gè)器件64-bit的ROM碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。DS18B20的ROM如表3-5所示，每個(gè)ROM命令都是8 bit長。指令協(xié)議功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼(即64位地址)符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的

41、DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè)DS18B20工作告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長為500ms(典型為200ms),結(jié)果豐入部9字節(jié)RAM中讀暫存器BEH讀部RAM中9字節(jié)的容寫暫存器4EH發(fā)出向部RAM的第3、4字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)

42、據(jù)復(fù)制暫存器48H將RAM中第3、4字容復(fù)制到E2PROM中重調(diào)E2PROM0B8H將E2PROM中容恢復(fù)到RAM中的第3、4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時(shí)DS18B20發(fā)送“0”，外部供電時(shí)DS18B20發(fā)送“1”表3-5 ROM命令3.4 液晶顯示模塊3.4.1 液晶顯示模塊電路液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯示容豐富、模塊化、接口電路簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。液晶顯示模塊分字符型和點(diǎn)陣型兩種,前者只能顯示常用的字符,點(diǎn)陣型液晶顯示模塊除顯示字符外還能顯示各種圖形和漢字。如圖3.5所示，為液晶顯示屏與單片機(jī)的連接電路圖。3.5 液晶顯示屏與單片機(jī)的連接電路

43、3.4.2 液晶顯示屏簡介12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字?？赏瓿蓤D形顯示。電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于一樣點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。圖3.6 LCD結(jié)構(gòu)尺寸基本特性:低電源電壓（VDD:+3

44、.0-+5.5V）顯示分辨率:12864點(diǎn)置漢字字庫，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符2MHZ時(shí)鐘頻率顯示方式：STN、半透、正顯驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS視角方向：6點(diǎn)背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10通訊方式：串行、并口可選置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì)工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +60 控制器接口信號說明：如表3-6,3-7RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）與地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫

45、存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)表3-6 RS和R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高低I/O緩沖DR配合/W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高DRI/O緩沖配合R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低高無動作 表3-7 E信號忙標(biāo)志:BF。BF標(biāo)志提供部工作情況.BF=1表示模塊在進(jìn)行部操作,此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù).BF=0時(shí),模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS RD 指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。字型產(chǎn)生ROM（CGROM）：字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（

46、DISPLAY ON),DDRAM 的容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）：模塊部顯示數(shù)據(jù)RAM提供642個(gè)位元組的空間，最多可控制4行16字（64個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時(shí)，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型與CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個(gè)）將選擇CGR

47、AM的自定義字型，02H7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140D75F），GB（A1A0-F7FFH）。 字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)：字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能, 可以提供四組1616點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中。地址計(jì)數(shù)器AC：地址計(jì)數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就

48、會自動加一，當(dāng)RS為“0”時(shí)而R/W為“1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會被讀取到DB6DB0中。光標(biāo)/閃爍控制電路：此模塊提供硬體光標(biāo)與閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。3.5 鍵盤輸入模塊一般具有人機(jī)對話的單片機(jī)系統(tǒng)少不了會有鍵盤。本設(shè)計(jì)采用三個(gè)按鍵，最佳的接口方案是獨(dú)立式接法，即每一個(gè)I/O口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接地。獨(dú)立式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。我們將按鍵的一端接地，另一端接一個(gè)I/O口，程序開始時(shí)將此I/O口置于高電平，平時(shí)無按鍵按下時(shí)I/O口保護(hù)高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/O口與地短路迫使I/O口為低電平。

49、按鍵釋放后，與單片機(jī)連接的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。本設(shè)計(jì)所要做的就是在程序中查詢此I/O口的電平狀態(tài)就可以了解是否有按鍵動作了。值得注意的是，本設(shè)計(jì)在用單片機(jī)對鍵盤處理的時(shí)候涉與到了一個(gè)重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機(jī)械的抖動，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時(shí)通過注意可以避免的。這種抖動一般在10200毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時(shí)間對于人來說太快了，而對于時(shí)鐘是微秒級的單片機(jī)而言則是漫長的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須去除或避開它。此處我采用軟件去抖動，實(shí)現(xiàn)方法是先查詢按鍵當(dāng)有低電平出現(xiàn)時(shí)立即延時(shí)10200毫秒以避開抖動，延時(shí)

50、結(jié)束再讀一次I/O口的值。按鍵分工，從左至右依次為1、2、3號按鍵，一號鍵模式鍵，二號三號鍵為加減鍵。圖3.7 鍵盤接口電路4 設(shè)計(jì)語言與軟件介紹4.1 匯編語言介紹匯編語言是一種功能很強(qiáng)的HYPERLINK :/baike.baidu /view/128511.htm程序設(shè)計(jì)語言,也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。匯編語言”作為一門語言，對應(yīng)于HYPERLINK :/baike.baidu /view/14900.htm高級語言的HYPERLINK :/baike.baidu /view/487018.htm編譯器，需要一個(gè)“HYPERLINK :/baike.baidu /

51、view/1315652.htm匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。4.2wave6000軟件介紹這個(gè)軟件是偉福公司的HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機(jī)開發(fā)軟件，一般就是用在C51單片機(jī)。不需要購買HYPERLINK :/baike.baidu /view/557623.htm仿真器，使用軟件模擬器就可以了，使用很方便的。 也支持KEILC，但最好不要在WAVE使用C，如果想用C編寫，還是用KEIL C方便。WAVE6000編譯軟件，采用中文界面。用戶源程序大小不受限制，有豐富的窗口顯示方式，能夠多方位、動態(tài)地展示程序的執(zhí)行過程。其

52、項(xiàng)目管理功能強(qiáng)大，可使HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機(jī)程序化大為小，化繁為簡，便于管理。另外，其書簽、斷點(diǎn)管理功能以與外設(shè)管理功能等為51單片機(jī)的仿真帶來極大的便利。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 概述單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，本系統(tǒng)的軟件編程設(shè)計(jì)是在Keil軟件環(huán)境中完成的。我們寫的C語言、匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍

53、使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選。即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令人事半功倍。Keil C51是美國Keil Software公司出品的

54、51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模塊 本課題設(shè)計(jì)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)主要由（1）初始化程序，（2）掃描按鍵程序，（3）按鍵處理子程序，（4）讀取水位信息、水箱溫

55、度和時(shí)間程序，（6）調(diào)用顯示子程序，六個(gè)部分組成。系統(tǒng)總體流程圖如圖5.1所示。開始初始化掃描鍵盤，是否有按鍵N調(diào)用鍵盤處理子程序Y讀取水位信息和水箱溫度調(diào)用顯示子程序顯示水溫時(shí)間圖5.1系統(tǒng)總體流程圖5.3 初始化程序 太陽能熱水器控制系統(tǒng)在接通電源后，首先要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化的過程包括啟動DS1302，啟動12864，對12864進(jìn)行清屏。初始化流程圖如下：初始化開始啟動DS1302啟動12864清屏圖5.2系統(tǒng)初始化流程圖 void start(void) /初始化函數(shù) unsigned char i;set_time(0 x8e,0 x00); /取消寫保護(hù)set_time(0

56、x80,0 x00); /啟動時(shí)鐘set_time(0 x84,0 x00); /設(shè)置24小時(shí)模式set_time(0 x90,0 xa5); /時(shí)鐘時(shí)鐘充電模式set_time(0 x8e,0 x80); /啟動寫保護(hù)RES1=0; RES1=1; dis_write_cmd(0 xaf); /啟動12864 clean(); /清屏5.4 按鍵檢測與處理程序在太陽能熱水器初始化完成之后，系統(tǒng)便會進(jìn)入鍵盤掃描狀態(tài)，此狀態(tài)下，主控芯片AT89S52會不斷掃描是否有鍵按下，即等待用戶輸入。在檢測到有鍵按下后，根據(jù)按下的次數(shù)（按一下設(shè)置“分”，按兩下設(shè)置“時(shí)”，三下設(shè)置“星期”，以此類推），在運(yùn)用

57、“加”“減”分別設(shè)置。按鍵檢測與處理流程圖如圖所示：（以按下“一下”為例）開始掃描是否有鍵按下否是一下（設(shè)置分）是否為“+”鍵是“分”加1否“分”減1圖5.3 按鍵檢測與處理程序流程圖按鍵檢測與處理程序清單如下：while(1) /總循環(huán) while(state_button=0) /狀態(tài)0循環(huán) /無鍵按下的處理程序while(state_button!=0) /狀態(tài)非0循環(huán) set_time(0 x80,0 x80); /啟動時(shí)鐘 set_time(0 x8e,0 x00); /啟動保護(hù)位if(state_button=1) /狀態(tài)1設(shè)置分 if(time_jia=1) /判斷按鈕加是否按下

58、過 minute0+; /分操作 下面所有的加減同理 if(minute09) / minute0最大為9，minute1最大為5 minute1+; minute0=0; if(minute15) minute1=0; time_jia=0; /按鍵清零 表示已經(jīng)執(zhí)行完 if(time_jian=1) minute0-; if(minute00) minute1-; minute0=9; if(minute10;i-) DQ=0; /總線拉低DQ=date&0 x01; /發(fā)送最低位字節(jié)到DS18B20delay(7); /延遲30微秒左右，等DS18B20采樣DQ=1; /將總線拉高dat

59、e=1; /寫入數(shù)據(jù)右移一位 signed int wendu_read(void) /讀溫度字節(jié)程序 unsigned char i=0,t=0,pn=0; /t為暫存變量 for(i=8;i0;i-) DQ=0; /總線為低電平準(zhǔn)備讀操作，然后在1微秒釋放總線，以便讓DS18B20將數(shù)據(jù)反饋 t=1; /將變量右移一位，剛好可以抵消讀所需的延遲時(shí)間DQ=1; /總線拉為高電平后，執(zhí)行下面代碼if(DQ=1) /如果總線反饋為高電平t|=0 x80; /則將變量最高位置1 /如果反饋為0，則變量最高位為0 delay(4); /延遲一頓時(shí)間，然后開始下次循環(huán) return(t); /反饋?zhàn)x取

60、的字節(jié)/*DS1302*/void time_write(unsigned char time_wd) /寫溫度函數(shù)unsigned char i,j; /設(shè)置循環(huán)變量for(i=0;i1; /待發(fā)送的數(shù)據(jù)右移1位SCLK=1; /拉高時(shí)鐘信號SCLK=0; /寫完一個(gè)字節(jié)，拉低時(shí)鐘信號unsigned char time_read() /讀時(shí)間函數(shù)unsigned char time_rd; /設(shè)置返回變量unsigned char i; /設(shè)置循環(huán)變量IO=1; /設(shè)置數(shù)據(jù)口方向?yàn)檩斎雈or(i=0;i1; /接收寄存器右移1位if(IO=1) /判斷信號是1還是0 time_rd=tim