單片機太陽能熱水器測控儀的設(shè)計

單片機太陽能熱水器測控儀的設(shè)計摘要：怎樣非常好的節(jié)省和利用能源，尤其是可持續(xù)能源，是我們面對的關(guān)鍵難題。太陽能熱水器因其便宜、環(huán)保節(jié)能的特征，深受消費者的喜愛，與之配套控制系統(tǒng)設(shè)計難題一直受到大家的高度關(guān)注。文中以89C52單片機設(shè)計為基礎(chǔ)，制定了一種智能化且智能的太陽能熱水測控儀系統(tǒng)。關(guān)鍵探討了相互配合RC充電放電式水位測量以及提升，該系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽能熱水測控儀系統(tǒng)相比，具備結(jié)構(gòu)緊湊、使用便捷、質(zhì)優(yōu)價廉、抗干擾性強等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：太陽能熱水器；89C52；RC充放電；8255A

一、概述在資源匱乏和空氣污染的大環(huán)境下，太陽能熱水器相較于傳統(tǒng)天然氣熱水器和家用熱水器具備無可替代的優(yōu)點，因而近些年太陽能熱水器獲得了迅猛發(fā)展。但目前市面上的太陽能開水檢測系統(tǒng)大多數(shù)存有作用單一、實際操作繁雜、操縱不方便等諸多問題。許多控制板只顯示溫度和水位線，不具有溫度控制作用，造成陰雨天電熱水器難以使用。即便電熱水器有輔助加熱作用，也可能控制不了加溫時長而超溫，消耗電磁能。因而，科學(xué)研究太陽能熱水器智能檢測儀具備重大的實際意義。（一）太陽能節(jié)能環(huán)保太陽能作為一種新能源技術(shù)，與一般電力能源對比具備三大特征。第一，這是最豐富動能，隨時隨地能夠大家利用。據(jù)估計，在過去11億光年里，太陽光只耗費了她能量27%。因此，大家可以用的，算得上是取之不竭；次之，地球上的太陽能在我們身邊，隨時都可以現(xiàn)場開發(fā)利用，運送沒什么問題。對交通不發(fā)達鄉(xiāng)村、島嶼、邊遠地區(qū)有較好的利用使用價值；第三，太陽能是綠色能源。在開發(fā)利用環(huán)節(jié)中，不會產(chǎn)生廢料、污水、有機廢氣和噪音，不受影響生物的多樣性。一定不會造成污染公害?，F(xiàn)階段，我國有13億多，3億5一定家中。低標(biāo)準(zhǔn)下，每一戶每日應(yīng)用100升6熱水。從涼水上升到了45，必須450大卡發(fā)熱量。等同于5.2度電和0.5立方的天然氣。每立方天然氣每度0.50元。按40元計算，每天要2.6元(電)或0.70元【天然氣】。按每月30日測算，各自必須72塊和21元，每一年必須864塊和252元。之上測算僅根據(jù)水電工程天然氣發(fā)熱量，沒考慮電加熱裝置與天然氣熱水器中間熱轉(zhuǎn)化效率以及標(biāo)值隨積垢而減少產(chǎn)生的影響。按照實際調(diào)研，家用電熱水器的年電費在1000塊左右。應(yīng)用太陽能熱水器，其項目投資在2000-3000元間，2-3年可回收利用省下的電費。（二）太陽能的價格趨于平民化近幾年原油瘋漲，以原油為原料的燃氣也快速上漲。天然氣熱水器的使用成本費大幅度提高，給太陽能熱水器領(lǐng)域增添了非常大的創(chuàng)業(yè)商機。現(xiàn)如今，太陽能熱水器越來越流行。北京大學(xué)四季沐歌太陽能熱水器供應(yīng)商表明，近幾年的銷售總額是以前同期二倍。如今，越來越多顧客認可太陽能熱水器。因此國內(nèi)各地均出現(xiàn)了各大品牌的太陽能熱水器，也給客戶增添了更多的可能性。在今年的節(jié)能颶風(fēng)席卷小家電市場，節(jié)能家用電器成為一大賣點。太陽能熱水器以其節(jié)能、安全性、低的水準(zhǔn)上而備受矚目。（三）安全可靠應(yīng)用太陽能熱水器并沒有人身危險，并沒有空氣污染，但應(yīng)用天然氣熱水器可能發(fā)生一氧化碳中毒安全事故。應(yīng)用家用熱水器可能會致使觸電死亡。太陽能熱水器不僅907。以上高效率將輻射轉(zhuǎn)化成發(fā)熱量，更貼近1007。能夠更有效的利用儲存熱水高效率。的確是一款出色的節(jié)能“綠色”商品。二、太陽能熱水測控儀系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)（一）太陽能熱水器整體結(jié)構(gòu)太陽能熱水器總體結(jié)構(gòu)大概可分為四大一部分：（1）水位、水溫測量電源電路。這一部分用以收集水位、水溫數(shù)據(jù)信號給單片機設(shè)計，是太陽能熱水器測控技術(shù)儀器設(shè)備最重要的位置。（2）時長、水位、顯示溫度和鍵盤電源電路。鍵盤一部分用以系統(tǒng)軟件與人的數(shù)據(jù)交換平臺，根據(jù)鍵盤可讓系統(tǒng)提示所要查詢的數(shù)據(jù)。時長、水位、環(huán)境溫度信息內(nèi)容根據(jù)數(shù)碼管顯示給消費者。（3）晶振電路。給操作系統(tǒng)給予實時時間或參照時長，這樣有利于對電加熱器時長作出調(diào)整。（4）光耦電路。包含電加熱器、上水電磁閥、報警電路，是所有系統(tǒng)軟件的落實一部分。系統(tǒng)軟件的總體框架圖如下圖1所顯示。（二）方案選擇水位測量和水溫測量：水位測量和水溫測量是太陽能熱水器測控儀系統(tǒng)軟件的一個重要一部分，因而傳感器挑選是本定制的重要。水位傳感器的挑選：位測量能夠有很多種方式，我們可以從性能成本費兩個方面開展考慮到，挑選RC充放電式水位傳感器，沒有采用大家式排阻劃檔鍵盤式水位傳感器。由于RC充放電式水位傳感器顯著好于排阻劃檔鍵盤式水位傳感器的區(qū)域有：（1）布線簡易，排阻劃檔鍵盤式水位傳感器必須四根輸電線傳送水位數(shù)據(jù)信號，而RC充放電式水位傳感器僅必須二根就可以完成，這對配電線路比較長的太陽能熱水器傳輸信號電源電路而言可以節(jié)省非常多的輸電線網(wǎng)絡(luò)資源。（2）給水溫測量電路原理產(chǎn)生便捷，RC充放電式水位傳感器的基本原理能夠一樣應(yīng)用到熱電阻溫度測量電路板上。（3）占有較小的I/O口，只需2個I/O口就可以完成水位檢驗每日任務(wù)，很好地節(jié)省了單片機設(shè)計的I/O口的資源。水位、水溫測量水溫、時間顯示89C52水位、水溫測量水溫、時間顯示89C528255A8255A鍵盤鍵盤時鐘時鐘電加熱電加熱水位指示燈水位指示燈上水上水報警報警圖1太陽能熱水測控儀系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖溫度感應(yīng)器挑選：溫度感應(yīng)器挑選NTC負溫度指數(shù)熱電偶溫度感應(yīng)器。因為他具備反應(yīng)速度快、可靠性強、抗腐蝕、使用壽命長、安裝簡單等特點。此外，水的溫度精確測量電路采用RC充電放電熱電偶水溫感應(yīng)塞精確測量電路。對于對溫度規(guī)定有誤的太陽能熱水器系統(tǒng)軟件，徹底能夠滿足我們自己的要求。它優(yōu)勢依然十分明顯：1)檢驗溫度只需2個I/O口，節(jié)省了單片機的I/O，有益于控制成本。)2)完成很簡單。時長、水位線、溫度表明及電腦鍵盤電路：太陽能熱水器系統(tǒng)軟件要用數(shù)碼管顯示時間與溫度，時長具體到min，24h或12小時制，規(guī)定4位表明；溫度表明范圍包括0-99度，規(guī)定2個數(shù)表明。對6位顯示屏，I/O耗費較小的動態(tài)掃描方式也要6位編碼手機充電線、8位段編碼手機充電線和一共14個I/O端口號。要反復(fù)使用鍵盤，您最少要四個I/O端口號。而鍵盤顯示電路一共必須18個I/O口，89C52單片機一共有48個I/O口，此外8個口也是有特色功能的，其實就是常見的有38個I/O口。這兒，本設(shè)計方案采用可編并行接口處理芯片8255A拓展I/O口，比立即顯示鍵盤電路節(jié)省了7個I/O口。電路：太陽能熱水器綠色環(huán)保，但是有一些缺陷，例如日照不夠，水溫低，受氣溫標(biāo)準(zhǔn)影響較大，例如雨天，客戶不能正常應(yīng)用開水。為了能解決這些問題，必須為自動控制系統(tǒng)給予電加熱裝置。因而，為了能避免因為加溫時長不夠而造成水的溫度無法達到需要溫度，和因加溫時間太長而消耗大量的電磁能等一系列問題，本設(shè)計方案采用DS1302串行通信時鐘電路來調(diào)節(jié)通電時間。這跟DS12B887的定期作用基本一致。本質(zhì)區(qū)別取決于，針對DS1302，它采用串行通信I/O方法，但對于DS12B887，它采用并行處理I/O端口號方法，便捷DS12B887程序編寫，但對于DS1302，這需要的I/O網(wǎng)絡(luò)資源偏少。能夠得知，應(yīng)用DS1302串行通信時鐘電路能夠節(jié)省單片機的硬件平臺，充分運用其軟件優(yōu)勢。推動電路：主要包含飲用水、電加熱器、報案電路，都是屬于功率大的電路。均是由Q9013晶體三極管變大推動，必須外置電源關(guān)閉。該電路關(guān)鍵運用單片機向推動開關(guān)給予開關(guān)數(shù)據(jù)信號，控制電源的導(dǎo)通，使推動電路得到開關(guān)電源并實施相對應(yīng)的功效。三、電路硬件設(shè)計（一）水位測量電路太陽能熱水器的水位和水溫傳感器的基本形狀如圖2所示。圖2太陽能水位水溫傳感器外形圖從圖2能夠得知，傳感器樣子比較簡單，一共只要四個端口。在其中一個是防寒插口，未使用。所使用的端口僅有3個，可利用的3個端口各自標(biāo)著通用性、水位、水的溫度。能夠得知，一個端口用以精確測量水位和水的溫度。從感應(yīng)器的角度看，水位感應(yīng)器和水有五個接觸面，從上向下被命名為1-5個接觸點。精確測量接觸點接口方式不相同一般口和水位口間的電阻器，信息見表1。從上述檢測結(jié)果的阻值能夠得到這樣一個規(guī)律性，即電阻并聯(lián)短路故障，其工作原理如下圖3所顯示。RC充放電測水位的構(gòu)造是每每河面與鋼釘接觸的時候，便會并接一個電阻器，電阻器也會隨著水位的變化而有規(guī)律變化。根據(jù)單片機的一個端口對電容電源電路開展周期性充放電，再通過單片機檢測電容兩端工作電壓變化。因為電容工作電壓的上漲或上升幅度T=RC，用單片機紀(jì)錄這個時候能夠鑒別電阻器的變化，并轉(zhuǎn)化成水位的變化開展表明等操作。如下圖4的提示如圖所示。水位測量電路的實際設(shè)計方案和改進：)1)直聯(lián)單片機的I/O口檢驗單片機里的計時器能夠提供工作電壓變化時長記錄，我們該如何將工作電壓變化傳送給單片機呢？一個簡單的計劃方案是由端口P1.0周期性對RC電路開展充放電，再通過端口P1.1檢測電容的脈沖信號變化去完成記時。這個辦法看起來簡單，事實上并行不通。用剛剛描繪的方式連接圖5。圖3太陽能水位傳感器原理表1輸出電阻值短接方式無短接1、21、2、31、2、3、41、2、3、4、5輸出電阻值（kΩ）極大25圖4RC充放電式水位傳感器測量電路原理圖圖5直接用I/O檢測電容電壓測量水位電路原理圖結(jié)論，P1.1的電壓一直維持在高電平，即，電容器電壓一直維持在高電平。這和單片機設(shè)計的結(jié)構(gòu)電源電路相關(guān)。從圖中可以看到，P1.1端口號有兩種情況：高電平和低電平。當(dāng)P1.1端口號處在高電平時，假如電容接線端子傳送到P1.1，VCC還將繼續(xù)根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)匹配電阻給電容電池充電，因而監(jiān)管電容電壓一直處于高電平。假如設(shè)為低電平，P1.1端口號等同于地，根據(jù)地向電容不斷充放電，電容電壓一直處于低電平。(2)選用與I/O防護并終斷電容器電壓監(jiān)管的電源電路。這個就需要把電容電壓與MCU監(jiān)管端口號防護，選用如下圖6所顯示的電源電路。LM358電壓跟隨器導(dǎo)出電壓力度為Vcc-1.5V，追蹤電壓范圍包括0-5V，開關(guān)電源應(yīng)超過6.5V，運用12V單電源供電。LM393電壓比較器將標(biāo)準(zhǔn)電壓設(shè)為3V，電容電壓的指數(shù)值曲線圖為矩形波，如下圖7所顯示?？梢詫⒄针妷航舆M積分電路輸入端，較為電壓接進反向輸入端，當(dāng)電容電壓上升到了參照電壓時，能夠造成電壓比較器的下降沿數(shù)據(jù)信號，做為單片機設(shè)計的外部中斷數(shù)據(jù)信號。除此之外，LM393的積分電路輸入端輸入和反向輸入端輸入彼此置入，由5V開關(guān)電源和分壓電阻所提供的3v參照脈沖信號置入反向輸入端輸入中。假如LM358電壓跟隨器并沒有聯(lián)接，反而是相互連接到電容器，則電容裝置的電壓。圖6水位測量電路（3）充電時間的設(shè)定和電容的選擇電容充電時間的計算公式為：T=RC（1）T即位電容電壓上升時間。編程使P1.3口輸出周期性的方波，給電容充放電，方波半周期（充電或放電時間）為T′，應(yīng)使方波半周期大于電容電壓上升時間，即：T′≥T（2）當(dāng)MCU主程序不斷向P1.3端口號輸出方波時，方波的時間能夠非常大，從幾秒鐘到幾十秒之上，那樣主程序可以做這份工作，會影響到MCU的其它工作。因而，方波輸出是由定時器達到的。那樣，方波就可以根據(jù)定時器按時終斷從P1.3口輸出，且不危害單片機設(shè)計的其它工作。這類方波的時間遭受記時器記時時長限制。89C52單片機設(shè)計定時器有四種定時器模式，在其中最久的定時器模式是定時器模式1。當(dāng)定時器/電子計數(shù)器在模式1下作為定時器時，其定時器時間換算如下所示。T=（N-計數(shù)初值）×晶振周期×12（3）如下圖7，這兒用INT0終斷來監(jiān)視記錄電容轉(zhuǎn)變，內(nèi)部結(jié)構(gòu)編程完成計時器對電容工作電壓上升時間記錄，因此可以可以將計時器存儲器中的值顯現(xiàn)出來的形式形象化表明水位線結(jié)論，來決定適宜的電容。以下屬于編程完成這一流程的結(jié)論。圖7電容電壓與比較器輸出信號(仿真和實測)表2不同電容大小時計數(shù)器寄存器中的值一水位二水位三水位四水位TH0TL0TH0TL0TH0TL0TH0TL02uFA0-B4——85-98——70-83——60-65——1uF64-70——49-50——38-40——32-34——0.22uF2——180-A3172-80164-72依據(jù)表數(shù)據(jù)中，應(yīng)用2uF電容時，充放電時間久，充放電不全面，電子計數(shù)器存儲器標(biāo)值大，有誤；另一方面，假如取0.22uF電容記數(shù)存儲器TH0數(shù)值，它無疑是1或2，這并沒有運用差別。挑選1uF電容時，數(shù)據(jù)信息正合適，按段顯著。挑選1uF電容。此外，因為電容兩邊最高電壓為5V，最少工作電壓為0V，選定電容的抗壓有3倍于最大電壓的裕量，因此挑選抗壓超過15V的電容。（二）水溫測量電路RC充放電熱電偶水溫感應(yīng)器測量電路的基本原理和上邊的RC充放電水位開關(guān)測量電路完全一樣，只要用熱電偶取代水位線電阻器就可以。盡管它主要缺點有誤，可是成本費用低，溫度規(guī)定有誤的太陽能熱水器系統(tǒng)軟件徹底能夠滿足我們自己的要求。此外，與A/D變換溫度感應(yīng)器對比，的優(yōu)勢十分明顯。僅需2個I/O口就可以完成溫度檢驗，節(jié)約了單片機設(shè)計的I/O，有益于控制成本。而且完成比較簡單。水溫測量電路設(shè)計與溫度計算方式：1)水溫測量電路控制與表明太陽能熱水器的水溫必須檢驗熱水器的水溫和出水量溫度。因為熱水器的溫度控制與表明精密度不太高，本設(shè)計方案選用負溫度指數(shù)NTC熱敏電阻器做為測溫元件，NTC熱敏電阻電阻的阻值隨溫度而改變。圖8水溫測量電路原理圖（2）水溫計算方法NTC熱敏電阻的阻值與溫度的準(zhǔn)確關(guān)系為:（4）因為89C52單片機設(shè)計無法直接開展對數(shù)運算，但是用公式換算溫度值很困難。這兒查表法常常采用解決方案是事先算出全部可能性的按時結(jié)論相對應(yīng)的溫度值，以表格的方式載入管理程序，在每一次變換結(jié)束時查表獲得對應(yīng)的溫度值。但是，此方法需要大量程序流程內(nèi)存空間。本設(shè)計方案采用一階線性插值法將溫度與A/D變換過程的關(guān)聯(lián)逐漸歸一化處理，用好多個單片機設(shè)計的搭配來靠近目標(biāo)函數(shù)。圖9是示出溫度t和記時器得到的結(jié)果n相互關(guān)系的趨勢圖。圖9計時寄存器值N與溫度T的關(guān)系曲線在其中，光滑曲線，在具體T-N曲線的設(shè)計里，依據(jù)應(yīng)用規(guī)定，在0-90范圍之內(nèi)分成三段，圖上三段由平行線激光切割并非具體曲線圖。溫度計算系數(shù)的偏差在0-20范圍之內(nèi)低于2，在20-90范圍之內(nèi)低于1℃。（三）水位、水溫測量電路的整體設(shè)計依據(jù)上述剖析，二種元器件電路圖講解是一樣的。電力電容器根據(jù)P1端口充電，根據(jù)終斷檢驗電容器電壓波動。由于做為充電端口P1的端口等同于開關(guān)電源(充電時)或地(接地裝置時)通電)，因此能通過同一個端口給2個充放電回路充電，2個回路是單獨的。LM393和LM358是雙通道內(nèi)存、8管腳DIP封裝形式，僅限于水位和水溫檢驗。圖10是具體水位和水溫測量的電路原理圖，圖11是具體水位標(biāo)示電源電路。P1.3口做為水位和水溫回路的同用充電放電口，INTO做為水位測量回路的終斷檢驗口，INT1做為水溫測量回路的終斷檢驗口。圖10水位和水溫測量電路實際電路圖圖11水位指示電路（四）時鐘電路太陽能熱水器綠色環(huán)保，但鑒于氣溫標(biāo)準(zhǔn)影響很大。假如某天下雨造成日照不夠，水溫低，客戶不能正常應(yīng)用開水。為了能解決這些問題，必須為自動控制系統(tǒng)給予電加熱設(shè)備。該系統(tǒng)運用時鐘芯片所提供的時長數(shù)據(jù)信號設(shè)計一個電加熱系統(tǒng)軟件去完成加溫作用。詳細介紹時鐘芯片的電源電路。1.DS1302串行時鐘芯片DS1302芯片的性能特點：實時鐘具備測算2100年前秒、分、鐘頭、日、天、周、月、年能力，及其閏月調(diào)節(jié)能力。318位臨時存儲文件存儲在RAM中。串行通信I/O端口號方式的管腳數(shù)至少，工作標(biāo)準(zhǔn)電壓在2.0-5.5V，工作電壓在2.0V的比較寬范圍之內(nèi)，低于300nA。針對讀寫能力時鐘或RAM數(shù)據(jù)信息，主要有兩種傳輸技術(shù)：單字節(jié)傳送跟多字節(jié)數(shù)傳送字段名；8腳DIP封裝或可選的8腳SOIC封裝根據(jù)表面裝配，簡單3線接口，與TTL兼容Vcc＝5V。圖12為DS1302管腳封裝管腳圖。圖12DS1302管腳封裝管腳圖管腳描述：X1、X232.768KHz晶振管腳；GND地；RST復(fù)位腳；I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳；SCLK串行時鐘；Vcc1,Vcc2電源供電管腳；2.DS1302與單片機的連接及時間讀取方法DS1302的引腳按前邊的表明開展聯(lián)接，SCLK同步時鐘口接P1.5口，I/O數(shù)據(jù)輸出口接P1.6口，RST校準(zhǔn)引腳接P1.7口，VCC2接5V開關(guān)電源，VCC1接5V備用電池，X1、X2接32.768KHZ晶振電路。單片機設(shè)計與DS1302的連接方法如下圖13所顯示。載入DS1302的時鐘時間：DS1302為串行通信時鐘電路，每一次傳輸一位數(shù)據(jù)，根據(jù)P1.5給DS1302發(fā)同歩單脈沖完成數(shù)據(jù)傳送的同時。P1.6口與DS1302I/O引腳相接，即將讀選值的控制字串行通信載入到DS1302中，每寫一位，推送一個同歩單脈沖，控制字為8位，讀取時、分?jǐn)?shù)據(jù)都是8位，寫完了8位控制字，DS1302隨后便根據(jù)I/O引腳將這個值贈給單片機設(shè)計。I/O引腳里的數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿串行通信鍵入(寫數(shù)據(jù)到DS1302)，在SCLK的下降沿串行通信導(dǎo)出(讀數(shù)據(jù))。為了能運行數(shù)據(jù)傳送，引腳RST應(yīng)是上拉電阻。DS1302有很多種功能性的控制字，在其中讀時與分控制字分別是0x85和0x83。（五）鍵盤和顯示電路鍵盤和表明電源電路是太陽能熱水器水位線自動控制系統(tǒng)與客戶的插口，用戶使用表明來分析水的溫度、水位線、方式等狀態(tài)值，然后根據(jù)所看到的值，根據(jù)鍵盤對太陽能熱水器加以控制。此章制定了比較科學(xué)合理的鍵盤和表明電源電路進行這個功能。1.8255A芯片詳細介紹Intel公司制造的可編程并行接口芯片8255A已廣泛用于具體施工中，比如8255A與A/D、D/A相互配合組成數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，根據(jù)8255A相連的2個或幾個系統(tǒng)構(gòu)成相互間的通訊，系統(tǒng)和外接設(shè)備中間根據(jù)8255A互換信息內(nèi)容這些，這所有的一切系統(tǒng)軟件也將8255A用做為并行接口。（1）8255A的管腳功能定義8255A的引腳定義如表2圖示。8255A為一可編程的通用接口芯片。它有三個數(shù)據(jù)信息端口A、B、C，每一個端口為8位，并都可設(shè)置成輸入輸出方法，但每個端口依然存在差別：端口A（PA0～PA7）：8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/油壓緩沖器，8位輸入數(shù)據(jù)鎖存；圖13單片機與DS1302的連接圖端口B（PB0～PB7）：8位數(shù)據(jù)I/O鎖存/緩沖器，8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器；端口C（PC0～PC7）：8位輸出鎖存/緩沖器，8位輸入緩沖器（輸入時沒有鎖存）。表38255A引腳定義引腳名功能連接去向D0-D7數(shù)據(jù)總線（雙向）CPURESET復(fù)位輸入CPU片選信號譯碼電路EQ讀信號CPU寫信號CPUA0,A1端口地址CPUPA0-PA7端口A外設(shè)PB0-PB7端口B外設(shè)PC0-PC7端口C外設(shè)VCC電源（+5V）/GND地/在方式控制一下這個端口又能夠分為2個4位端口，他們可以單獨用做為輸出控制和心態(tài)鍵入。端口A、B、C也可構(gòu)成2組端口（12位）：A組與B組。在每一組中，端口A和端口B用做為數(shù)據(jù)信息端口，端口C用做為控制和心態(tài)線。在8255A中，除開這三個端口外，還有一個控制寄存器，用以控制8255A的工作方式。因而8255A一共有4個端口寄存器，各自用A0、A1特定：A1＝0，A0＝0，表明瀏覽端口A；A1＝0，A0＝1，表明瀏覽端口B；A1＝1，A0＝0，表明瀏覽端口C；A1＝1，A0＝1，表明瀏覽控制寄存器。（2）8255的工作方式8255A有三種基本上工作方式：方法0：最基本的鍵入/輸出;方法1：有聯(lián)系信號的功率鍵入/輸出；方法2：雙重傳輸。2.8255A在太陽能熱水測控儀電路中的作用單片機與8255A連接如下圖14所顯示，如下圖所示各自將8255A的讀、寫、校準(zhǔn)端口與單片機的讀、寫、校準(zhǔn)端口相接。A0、A1、為8255A地址口，D0-D9為數(shù)據(jù)信息口。P2.5與A1相接，P2.6與A2相接，P2.7與相接，給予8255的端口詳細地址數(shù)據(jù)信號。單片機的P0口為8255A給出的數(shù)據(jù)輸出鍵入。8255A共占有單片機11個常見I/O口，比立即顯示鍵盤電源電路節(jié)約了7個I/O口。3.顯示電路工作原理8255A擴展顯示及鍵盤電路如圖15所示。圖14單片機與8255A連接在表明電路板上用8255A的PA口輸出位選數(shù)據(jù)信號，根據(jù)74F07接LED顯示器片選引腳。7407是TTL門模塊化六路輸出油壓緩沖器/驅(qū)動器，由于該系統(tǒng)使用的是共陰極LED顯示屏，位選應(yīng)當(dāng)連接低電頻，可能會有幾十mah的電流輸出，而單片機的I/O口較大能夠承受幾mah的灌電流，因此要用7407來接納比較大的輸出電流。PB口輸出的段選數(shù)據(jù)信號，根據(jù)74LS245處理芯片接LED段碼引腳，由于8255A的輸出電流一般是微安級，而LED一般則要求5到幾十mah的電流，無法直接驅(qū)動LED，而74LS245的上拉電阻輸出電流在15mah上下，能夠驅(qū)動LED表明。此外74LS245的輸出接匹配電阻，協(xié)助驅(qū)動顯示屏。8255A的完成辦法：8255A的PA、PB口做為輸出口驅(qū)動數(shù)碼管顯示；PC口作為鍵入口檢測數(shù)字鍵盤，所以在這里需要用工作方式0——基本上鍵入輸出口工作方式，其方法控制字為10001001。8255A的RESET引腳與單片機的RESET引腳立即相接，當(dāng)單片機校準(zhǔn)時，8255A與此同時校準(zhǔn)。單片機的P2.7口與8255A的片選數(shù)據(jù)信號相接，表明期內(nèi)一直輸出低電頻，選定8255A。在P2.5、P2.6都輸出高電平時,即A1＝1，A2＝1時，＝0，單片機輸出寫信號，訪問控制寄存器，將方式控制字10001001通過單片機的P0口與8255A的D0-D7數(shù)據(jù)口送給8255的控制字寄存器。控制字寄存器地址為：0111111111111111，即0x7FFF，向該地址寫入控制字即可。當(dāng)P2.5、P2.6都輸出低電平時，A1＝0，A2＝0時，＝0，單片機輸出寫信號，訪問端口A，將位選碼送出，選中要顯示的位，即端口A地址為：0001111111111111＝0x1FFF，向該地址寫入位選碼即可。然后將P2.5＝0，P2.6＝1，即A1＝0，A2＝1，＝0，單片機輸出寫信號，訪問端口B，將段選碼送出，保持幾毫秒的延時，使LED顯示。即端口C地址為：0101111111111111＝0x5FFF，向該地址寫入段選碼即可。圖158255A擴展的鍵盤和顯示電路4.鍵盤電路原理為了能讓客戶盡量容易地應(yīng)用頁面，文中用了四個按鍵，根據(jù)按鍵的多次重復(fù)使用來手動式完成水、水位、溫度和電加熱器的各類作用。文中選用8255各自完成顯示屏和鍵盤。鍵盤和8255中間連接如下圖15所顯示。鍵盤工作原理是P2.5=0，P2.6=1，即A1=0，A2=1，＝0，單片機利用其D0-D9口傳出載入數(shù)據(jù)信號喚起8255A的PC口情況，單片機依據(jù)從8255A讀取的信息進行一定的實際操作。這也是基本概念，充分考慮鍵盤的延時來清除顫動。抖振去除的工作原理是，當(dāng)檢測出功能鍵被按下時，單片機最初不容易工作中。延遲10ms后，單片機會檢驗功能鍵是不是又被按下。假如依然按下，則其鍵的確被按下。S1是手動式供電鍵，S2是設(shè)定水位主要參數(shù)鍵，S3是電加熱器鍵，S4是設(shè)定溫度鍵。S1，S3單獨功能按鍵。S2和S4是多種鎖匙。最先按S2鍵進到水位設(shè)定情況，然后按照S1鍵設(shè)定水位加1，如此往復(fù)。最先按S4鍵進到水的溫度設(shè)定情況，然后按照S4鍵設(shè)定水的溫度加1循環(huán)系統(tǒng)。（六）驅(qū)動電路驅(qū)動電路的電路圖如下圖16，下面分別介紹：上水控制電路：由單片機設(shè)計P1.1口的輸出來控制上水電磁閥。單片機設(shè)計P1.1口通過一個2.2K的電阻器接9013三極管的基極，9013的集電結(jié)通過一個陣式繼電器接正12V開關(guān)電源，9013射極接地裝置。當(dāng)P1.1輸出低電平時，三極管截止到，基本沒有電流量根據(jù)三極管的基極到射極、集電結(jié)到射極，即Ic≈0,Ib≈0,因此這時穿過繼電器的電流量基本上為0，繼電器開啟。當(dāng)P1.1口輸出上拉電阻時，三極管9013通斷，有非常大的飽和電流穿過繼電器，使之吸合、關(guān)掉，進而打開繼電器。電加熱器控制電源電路：電加熱器的繼電器選用雙開關(guān)繼電器，一個開關(guān)控制電加熱裝置的火線零線，另一個控制零線。當(dāng)P1.0輸出低電平時，三極管不通斷，繼電器無工作電流根據(jù)，電源開關(guān)打開，電加熱裝置不啟動。當(dāng)P1.0輸出上拉電阻時，三極管通斷，繼電器存在一定電流量根據(jù)，開關(guān)閉合，電加熱裝置開始運動。報案控制電源電路：報案輸出三極管的集電結(jié)接聲控開關(guān)，聲控開關(guān)的另一端接正5伏開關(guān)電源。有P1.2口控制報警電路，當(dāng)水位超標(biāo)準(zhǔn)時P1.2口輸出上拉電阻報案，不報警時把P1.2口置低電平。水位表明電源電路：水位表明電路由P2.0-P2.4口來控制，在其中P2.4口輸出高低電平控制水位的展示是否，P2.0-P2.3口輸出高低電平控制二極管的亮暗來表明水位。（七）電源電路針對太陽能發(fā)電客戶而言，廣泛使用、最簡單的開關(guān)電源自然就是220V的工頻交流電源，但太陽能發(fā)電容電熱水器控制系統(tǒng)軟件更需要的是相對穩(wěn)定的5V和12V開關(guān)電源，因此會為控制控制系統(tǒng)設(shè)計直流穩(wěn)壓電源電源電路。因為本設(shè)計方案由5V和12V兩種不同的工作電壓供電系統(tǒng)，而且5V是主電源。變電器各自選用220/8和220/15的變電器，穩(wěn)壓電源電路各自選用集成穩(wěn)壓器件7805和7812開展穩(wěn)壓管。圖17為系統(tǒng)軟件5V直流穩(wěn)壓電源的整體圖，12V開關(guān)電源和它基本一致。圖16驅(qū)動電路圖17系統(tǒng)直流電源總圖四、軟件設(shè)計軟件的作用是實現(xiàn)對硬件配置控制，源程序設(shè)計思路：軟件設(shè)計選用每個控制模塊作用分離單獨設(shè)施設(shè)備設(shè)計方法，將不同作用分為單獨控制模塊，有系統(tǒng)及監(jiān)控程序一起管理方法實行。本設(shè)計的軟件包含源程序，電腦鍵盤掃描儀子程序，表明子程序，水位精確測量子程序及其水的溫度精確測量程序流程。因為水電阻的不確定性和電阻的多變性等因素，計數(shù)器里的標(biāo)值會有一定的起伏，因此需要對業(yè)務(wù)進行一定的解決表明水位。在這兒關(guān)鍵講了軟件完成水位解決，其中buf[1]為計數(shù)器0存儲器里的值。本設(shè)計的軟件總體流程表如下圖18。圖18整體流程圖voidLvRead()//水位值處理{if(buf[1]>60){WTLV=1;// L3=0;L2=1;L1=1;L0=1; } elseif(buf[1]>45) { WTLV=2;L3=1;L2=0;L1=1;L0=1; } elseif(buf[1]>36) {WTLV=3;L3=1;L2=1;L1=0;L0=1; } else {WTLV=4;L3=1;L2=1;L1=1;L0=0; }五、調(diào)試結(jié)果（一）調(diào)試方法為了節(jié)約人力、物力，電路一般在進行調(diào)試前進行模擬仿真。模擬仿真操作過程是指應(yīng)用模擬仿真專用型模擬仿真手機軟件對系統(tǒng)的硬件電路圖及程序執(zhí)行模擬仿真。倘若模擬仿真結(jié)果做到他的要求，就能做硬件電路。倘若模擬結(jié)果不能滿足我們自己要求，大伙兒需要重新產(chǎn)品開發(fā)流程及有關(guān)硬件。本設(shè)計方案使用proteus模擬系統(tǒng)各一部分以及所有系統(tǒng)。具體方法是：1.根據(jù)系統(tǒng)務(wù)必，用proteus撰寫所有系統(tǒng)的模擬仿真電路圖(一次可以撰寫一個控制器并組合在一起)。2、根據(jù)系統(tǒng)需求和編寫模擬仿真電路圖，程序編寫(本設(shè)計方案用C語言撰寫)，用keil軟件匯編程序產(chǎn)生HEX文本文檔。3.將所產(chǎn)生的十六進制壓縮文件下載到相對應(yīng)單片機中。具體方法是在proteus模擬仿真電路圖中雙擊鼠標(biāo)相對應(yīng)的單片機，開啟“撰寫預(yù)制構(gòu)件”彈出框，在這樣一個彈出框程序流程文件欄中選擇所需的十六進制文本文檔，接著點一下彈出框系統(tǒng)模擬完成后，一定要對系統(tǒng)進行調(diào)試。調(diào)試分為硬件調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。硬件調(diào)試一般是調(diào)試硬件一部分，看定制的硬件能難以實現(xiàn)大伙兒預(yù)料的功效，系統(tǒng)調(diào)試主要還是看系統(tǒng)能否如預(yù)料的運行。PCB創(chuàng)建完成后，可以調(diào)試硬件。PCB板完成后，可以調(diào)試硬件電路。在調(diào)試硬件電路之前，一定檢查所有預(yù)制構(gòu)件，有缺點的部件盡量立刻拆卸。零件檢查結(jié)束后，可以檢查PCB的零件。為了降低硬件調(diào)試難度系數(shù)，可以更好的存在的問題，在硬件調(diào)試中用了塊調(diào)試的方法。在做完硬件電路調(diào)試以后就必須對系統(tǒng)開展調(diào)試了。所說系統(tǒng)調(diào)試就是將提早編譯程序好一點的系統(tǒng)軟件下載單片機設(shè)計中，對系統(tǒng)的總體特性完成觀查、調(diào)試。（二）遇到的問題及解決辦法1.在設(shè)計proteus控制模塊模擬電路原理圖時，一部分預(yù)制構(gòu)件(如電磁閥、加熱裝置等)。在程序集文件庫找不到。解決方法：運用具有類似特點的其他構(gòu)件進行拆換，并修改該器件的基本參數(shù)。2.在大多數(shù)proteus仿真模擬仿真電路的設(shè)計環(huán)節(jié)上，存有繼電器開關(guān)、水位線等多個情況。不容易