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1、封面XXXXXXX 学院单片机太阳能热水器智能掌握毕业设计报告题目：院系：专业班级： 学生姓名： 指导教师：时间：年月日第 1 章 绪论1.1 太阳能热水器的进展概况及市场竞争分析伴随着住宅消费和人们对生活品质要求的不断提高，热水器已经成为一般中国人追求的商品。中国热水器市场主要集中在城镇。在社会已拥有的热水器中，燃气式占主流。城镇在用热水器中，电热水器与燃气热水器保有量的比例为 30：70，农村在用的热水器中，电、气之比为 22：78。但在城镇市场在销的热水器中，特别是在大中城市的大型综合性商场， 燃气式与电热式平分天下，即目前市场各占五成。不包括太阳能热水器，中国热水器行业有肯定规模的生产
2、企业大约有 200 家。2023 年在城镇燃气热水器的保有量为每百户 40 台，电热水器为每百户 18 台。虽然在保有量上电热水器还不能与燃气热水器相抗衡，但是电热水器的进展速度极快，它的增长幅度为 16，大大高于燃气热水器 10的增长幅度，其销售数量和销售收入两个方面都已超过了燃气热水器。2023 年 17 月中国全国燃气热水器产量为 3286552 台，同比增长了-4.93。全国电热水器产量为 4121385 台，高于燃气热水器产量，比上年同期增长 14.25。而太阳能作为一种绿色环保可再生能源，其开发和利用，因顺应中国的能源与环保政策，日益受到重视。加上日渐显现的全球能源危机，进一步加剧
3、了太阳能热水器行业的进展。尽管前景光明，可由于太阳能热水器的能源利用率较低及它对建筑的诸多要求导致太阳能热水器行业的进展目前还存在很多障碍。在热水器的进展历程中，对热水器的安全节能要求贯穿始终，随着社会与热水器行业的进展，安全节能必将成为热水器行业间竞争的焦点及进展趋势。尽管热水器的细分行业各自有良好进展前景与进展障碍，但随着科技的进步，各细分行业的障碍必将得到解决与突破。另外，空气热能热水器等兴细分行业的兴起，又为热水器行业注入了颖血液，随着热水器行业的进展，其总体前景必定光明。此款热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照
4、的状况下利用电关心加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大局部热水器所不能比较的。1.2 太阳能热水器的应用及意义众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日益削减，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威逼着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。有人推测：二十一世纪太阳能将由关心能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高如光电池。因而尚未被人们大规模的使用。在太阳
5、能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民供给不耗能源、保护环境、确定安全的热水而受到人们的欢送。太阳能热水器是以太阳能光热转换，利用温室效应和虹吸原理使水加热的装置，此装置分为两个不同的系统：（1） 热水工程系统，这种系统由太阳能集热器、储水箱管线、补水箱组成不同形式的热水系统，包括自然循环式、定温放水式等等，可构成供给热水 10 吨到 100 吨的装置， 大多供给集体单位使用。（2） 热水器是指将上述各种不见组装成一个小系统，供给家庭或需要产热水 1 吨以下的单位使用，此种装置算为太阳能热水器。太阳能热水器或系统均以其采光面积作为计量单位，一般 1 平方米
6、光面积可产热水 100 升，采光面积每种型号不同，一般在 1.52.0 平方米。我国从“六五”打算期间开头推广太阳能热水器，到目前全国已有 250 万平方米采光面积的太阳能热水器，厂家又几家进展到全国约有 180 家左右，是目前世界上推广最大的国家之一，而且形成了规模，形成了中国特色的太阳能企业，有中国太阳能协会为中心的学术中心，以中国农村能源企业协会太阳能热利用专业委员会为中心，制定了产品标准、测试条件、产品合格证颁发等一系列措施。世界各国的太阳能热水器生产进展也很快。例如：澳大利亚政府规定，在北部地区建房屋肯定要设置太阳能热水器，西澳大利亚已有 25%的住宅安装了太阳能热水器。日本现在每年
7、安装太阳能热水器近 50 万台，现在有 20%的家庭安装了太阳能热水器， 打算今后普及率到达 25%，依据日本的“阳光打算”还将为公寓，办公楼安装6500 套太阳能热水系统，为工厂安装 1900 套工业用太阳能热水系统。以色列的法令规定全部建筑物必需配备太阳能热水器，目前普及率已超过 60%。英、法、德、意、希腊五国到2023 年底推广热水器 600 万平方米，比 1990 年增长 2 倍多。依据理论计算及实际应用证明，太阳能热水器每平方米光面积一年可节约标准煤200-300 公斤节电 1500 度，或节约液化气 180 公斤。承受本热水器与电热水器、燃气热水器相比，还具有确定安全，最为卫生的
8、特点，在电费，液化气、煤气价格较高的地区，用户 1-3 年即收回投资，在这以后供给的热水是免费的。设计可以参考以下的几个意见：(1) 计民用建筑时，假设此地区没有集中热水供给，可给用户安装太阳能热水器，以供给热水，提高住房的档次，在设计时将冷、热水管线预埋，以平均每套住宅建筑面积 65 平方计算，工程造价大约每平方米增加 18-20 元，(2) 工厂浴室时，可考虑承受太阳能热水系统，每平方采光面积产热水 100 升计算，100 平方米太阳能热水系统可产热水 10 吨，每人每次标准用水 40 升，可解决 250 人的洗浴用水。作为工厂中低温工业热水，可依据当地各种各样的不同条件予以特别设计。(3
9、) 中低温工业热水，可依据当地各种各样的不同条件予以特别设计，太阳能热水器的推广应用及经济效益据不完全统计，迄今全国太阳能热水器累计安装使用总量已达 300 万平方米以上。所以该掌握器具有使用便利、性价比高、工作牢靠、精度高等特为太阳能热水器的进一步推广具有乐观的推动作用。第 2 章 太阳能热水器的组成及工作原理2.1 系统总体构造设计不锈钢保温水箱图2-1系统构造图图2-1为系统设计的构造图，该图的系统掌握原理图如以下图2-2：T3集热F3热太阳光水器箱F1T2T1D自来水F2图2-2 系统掌握原理图注释：T1：热水箱的温度传感器T2：循环水管中的温度传感器T3：集热器中的温度传感器 F1：
10、循环水阀门F2：冷水阀门F3：热水阀门D： 电热器此款热水器利用微机掌握主要有以下几种掌握功能：晨水加热掌握、温水循环掌握、冷水集热掌握、水箱加热掌握。(1) 晨水温掌握由于早晨太阳光较弱，所以太阳能热水器从系统发挥作用。为了供给温度不低于 30 摄氏度的水，热水器在早晨 4-7 点之间对水箱进展电加热，具体掌握过程如下：首先，关闭冷水阀门 F2 和循环水阀门 F1，然后微机开头进展水箱的温度采集，同时进展温度的比较，当水箱的温度小于 30 摄氏度时，电热器 D 接通进展加热，同时微机连续对热水箱的温度进展采集。当温度加热到大于 30 摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。(2)
11、环水集热过程早晨水温掌握之后79 点，设定当日的水箱温度 N，输入微机，再利用微机掌握系统，通过太阳光能对热水箱加热以到达抱负温度 N。具体掌握过程如下：翻开循环阀门 F1，关闭冷水进水阀门F2，热水阀门F3 处于空控状态。然后开头比较温度，假设T3-T15 摄氏度，T2T1为止。如假设 T1=N，那么循环水集热过程完毕，进入冷水集热掌握过程。(3) 水集热掌握此时热水箱温度已到达了 N，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为T3，和当日的设定温度值相比较，假设 T3N 则将已加热的水送入热水箱，每天的掌握时段或许为 9 点20 点。具体掌握过程如下：关闭循环水阀门 F1，翻开冷水阀门F2，热水阀
12、门F3 处于可控状态。假设T3N，翻开热水阀门 F3 并将保持一段时间，假设T3N 阀门 F3 连续保持翻开状态，否则关闭 F3。可见，次过程充分利用太阳光能转化为热能，便利快捷。(4) 箱加热掌握此时，或许你会问假设没有日照或者日照较弱时，到了晚上我们是否还能洗上热水澡吗？答案是确定的，不要忘了这款热水器还有一个从系统，这时它就要发挥作用了。热水箱温度为 T1，将它和设定值N 相比较，从而掌握是否翻开电加热，掌握时段为下午，具体过程如下：假设 T1N，电加热接通；否则，电加热断开，而且，15 点20 点中的每个小时有下表的关系：表2-1时间时温度比较加热值度15T135N3516T140N4
13、017T145N4518T150N5019T155N5520T160N60最终热水箱的温度加热到设定值 N。由此可见，即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。综上所述，太阳能供热掌握系统不仅节约而且高度智能化，便利省事，不管日常家居，还是对宾馆、学校等都是最正确选择。2.2 太阳能热水器组成及原理6547231图 2-3 热水器装置简图1-集热器2-下降水管3-循环水箱4-补给水箱 5-上升水管6-自来水管7-热水出水管热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成，图中为典型的热水器装置图。图中集热器 1 按最正确倾角放置，下降水管 2 的一端与循环水箱 3 的下部相连，另一端与集热器 1 的下集管
14、接通。上升水管 5 与循环水箱 3 上部相连，另一端与集热器 1 的上集管相接。补给水箱 4 供给循环水箱 3 所需的冷水。当集热器吸取太阳辐射后，集热器内温度上升，水温也随之上升。水温上升后，水的比重减轻，便经上升水管进入循环水箱上部。而循环水箱下部的冷水比重较大，就由水箱下流到集热器下方，在集热器内受热后又上升。这样不断对流循环，水温渐渐提高，直到集热器吸取的热量与散失的热量相平衡时，水温不再上升。这种热水利用循环加热的原理， 因此又称循环热水器。集热器是一种利用温室效应，将太阳能辐射转换为热能的装置，该装置与一般热水交换器不一样，热交换器通常只是液体到液体，或是液体到气体的热交换过程，而
15、平板行集热器时直接将太阳辐射传给液体或气体，是一个简单的传热过程。平板型集热器构造形式很多，世界上已有用的集热器就有直管式、瓦楞式、扁管式、铝翼式等二十多种。2.3 主要芯片的构造与特点2.3.1 S12887 时钟芯片简介美国达拉斯半导体公司(Dallas)最推出 DS12887 的串行接口实时时钟芯片，承受CMOS 技术制成，具有内部晶振和时钟芯片备份锂电池，同时它与目前 IBMAT 计算机常用的时钟芯片MC146818B 和DS1287 管脚兼容，可直接替换。它所供给的世纪字节在位置32h， 世纪存放器 32h 到 2023 年 1 月 1 日从 19 递增到 20。承受 DS12887
16、 芯片设计的时钟电路不需任何外围电路和器件，并具有良好的微机接口。DS12887 芯片具有微功耗，外围接口简洁，精度高，工作稳定牢靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统。美国 Dallas 公司推出两款数字时钟芯片 DS12887/DS12C887，两款时钟芯片都将在 1999 年12 月 31 日 23 时 59 分 59 秒时顺当地跳到 2023 年 1 月 1 日零时，并能实 2023 年 2 月 29 日的闰年提示，是时钟芯片 DS1287 的增加型品种，构造上相当于 MC146818B 的改进型。芯片都承受 24 引脚双列直插式封装，其引脚接口规律和内部操作方式与 MC1
17、46818 根本全都，所不同的是 DS12887/DS12C887 芯片的晶体振荡器、振荡电路、充电电路和可充电锂电池等一起封装在芯片的上方，组成一个加厚的集成电路模块，因此，DS12887/ DS12C887 时钟芯片无需 MC146818 的电源电位检测端( PS)，电路通电时其充电电路便自动对可充电电池充电，充分一次电可供芯片时钟运行半年之久，正常工作时可保证时钟数据十年内不会丧失。此外，片内通用的 RAM 为 MC146818 的两倍以上。DS12887/DS12C887 内部有特地的接口电路，从而使得外部电路的时序要求格外简洁，使它与各种微处理器的接口大大简化。使用时无需外围电路元件
18、，只要选择引脚 MOT 电平，即可和不同计算机总线连接。(1) 要技术特点DS12887/DS12C887 具有以下主要技术特点： 完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能，可选择12小时制或24小时制计时，有AM 和PM、星期、夏令时间操作，闰年自动补偿等功能。 具有可编程选择的周期性中断方式和多频率输出的方波发生器功能。 DS12887内部有14个时钟掌握存放器，包括10个时标存放器，4个状态存放器和114bit 作掉电保护用的低功耗RAM。 由于该芯片具有多种周期中断速率时钟中断功能，因此可以满足各种不同的待机要求，最长可达24小时，使用格外便利。 标可选择二进制或BCD码表示。 工作电
19、压： + 4. 55. 5V、工作电流：715mA。 作温度范围：070C。(2) 12887/ DS12C887 的内部构造DS12887/DS12C887为24引脚芯片，内部构造如以下图。图2-4内部构造图其中：MOT：计算机总线选择端；SQW：方波输出，速率和是否输出由专用存放器A、B 的预置参数打算；AD0AD7：地址/数据(双向)总线，由AS 的下降沿锁存8位地址；R/W： 读/写数据;AS：地址锁存信号端；DS：数据读信号端；CS：选通信号端，低电平有效；IRQ： 中断申请，由专用存放器打算；RESET：复位端；NC：空引脚。DS12887内部由振荡电路，分频电路，周期中断/方波选
20、择电路，14字节时钟和掌握单元，114字节用户非易失RAM，十进制/二进制计加器，总线接口电路，电源开关写保护单元和内部锂电池等局部组成。DS12887管脚安排如图：图2-5 管脚安排图VCC：直流电源+ 5V 电压。当5V电压在正常范围内时，数据可读写;当VCC低于4.25V，读写被制止，计时功能仍连续;当VCC下降到3V以下时，RAM和计时器供电被切换到内部锂电池。MOT(模式选择)：MOT 管脚接到VCC时，选择MOTOROLA时序，当接到GND 时，选择INTEL 时序。SQW(方波信号输出)：SQW 管脚能从实时时钟内部15级分频器的13个抽头中选择一个作为输出信号，其输出频率可通过
21、对存放器A编程转变。AD0 AD7(双向地址/ 数据复用线)：总线接口，可与MOTOROLA微机系列和INTEL 微机系列接口。AS (地址选通输入)：用于实现信号分别，在AD/ ALE 的下降沿把地址锁入DS12887。DS(数据选通或读输入)：DS/ RD 管脚有两种操作模式，取决于MOT管脚的电平，当使用MOTORO2LA 时序时，DS是一正脉冲，消灭在总线周期的后段，称为数据选通；在读周期， DS指示DS12887驱动双向总线的时刻 ; 在写周期， DS的后沿使DS12887锁存写数据。选择INTEL时序时，DS称作(RD)，RD与典型存贮器的允许信号(OE) 的定义一样。R/W(读/
22、 写输入) ： R/ W 管脚也有两种操作模式。选MOTOROLA 时序时，R/W 是一电平信号，指示当前周期是读或写周期，DS为高电寻常，R/ W高电平指示读周期，R/W 信号是一低电平信号，称为WR。在此模式下， R/ W管脚与通用RAM 的写允许信号(WE) 的含义一样。CS(片选输入)：在访问DS12887 的总线周期内片选信号必需保持为低。IRQ(中断申请输入)：低电平有效，可作微处理的中断输入。没有中断的条件满足时，IRQ处于高阻态。IRQ线是漏极开中输入，要求外接上接电阻。RESET(复位输出)：当该脚保持低电寻常间大于200ms，保证DS12887有效复位。(3) S12887
23、/ DS12C887 内部存放器的功能因DS12887 和DS12C887 构造功能上类似，现以 DS12887 为例说明如下： CPU通过读DS12887的内部时标存放器得到当前的时间和日历，也可通过选择二进制码或BCD码初始化芯片的10个时标存放器。其114bit非易失性静态RAM 可供用户使用，对于没有RAM的单片机应用系统，可在主机掉电时来保存一些重要的数据。 DS12887 的4个状态存放器用来掌握和指DS12887模块的当前工作状态，除数据更周期外，程序可随时读写这4个存放器， 各存放器的功能和作用如下。存放器 A 各位不受复位的影响，UIP 位为只读位，其它各位均可读写。存放器的
24、掌握字的格式如下表 2 所列：表2-2 DS12887 掌握存放器A 各布尔位定义IT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 UIPDV2DV1DV0RS3RS2RS1RS0 IP 位：更周期标志位。该位为“ 1”时，表示芯片正处于或马上开头更周期， 此时程序不准读写时标存放器；该位为“0”时，表示至少在 244s 后才开头更周期， 此时程序可读芯片内时标存放器。该位是只读位。 D0V、DV1 、DV2 ：芯片内部振荡器RTC 掌握位。当芯片解除复位状态，并将 010写入DV0、DV1、DV2后，另一个更周期将在500ms后开头。因此，在程序初始化时可用这三位
25、准确地使芯片在设定的时间开头工作。这与MC146818 老式时钟芯片 不同的是， DS12887固定使用32 768Hz 的内部晶体，所以，DV0 =“0”，DV1 =“1”，DV2 =“0”，即只有一种010的组合选择即可启动RTC。RS3、RS2、RS1、RS0：周期中断可编程方波输出速率选择位。各种不同的组合可以产生不同的输出。程序可以通过设置存放器B的SQWF 和PIE 位掌握是否允许周期中断和方波输出。其存放器A输出速率选择位如表3所列。表2-3 DS12887 掌握存放器A 输出速率选择位定义存放器A 输出速率选择位32 768Hz 时基RS3RS2RS1RS0中断周期SQWF输出
26、频0000无无00013.90625ms256Hz00107. 8125ms128Hz0011122.0s8.192kHz0100244.141s4.096kHz0101488.281s2.048kHz0110976.5625s1.024kHz01111.953125ms512Hz10003.90625ms256Hz10017.812ms128Hz101015.625ms64Hz101131.25ms32Hz110062.5ms16Hz1101125ms8Hz1110250ms4Hz1111500ms2Hz存放器 B 允许读写，主要用于掌握芯片的工作状态。存放器 B 的掌握字的格式如表 4 所
27、列。表2-4 DS12887 掌握存放器B各布尔位定义BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1BIT0SETPIEAIEUIESQWFDM24/12DSE SET 位：当该位为“0”时，芯片处于正常工作状态，每秒产生一个更周期来更时标存放器为“1”时，芯片停顿工作，程序在此期间可初始化芯片的各个时标存放器。 IE、AIE、UIE 位：分别为周期中断、报警中断、更周期完毕中断允许位。各位为“1”时，允许芯片发相应的中断。 SQWF 位：方波输出允许位。SQWF“1”，按存放器A 输出速率选择位所确定的频率输出方波;SQWF=“0”，脚SQW保持低电平。 DM 位：时标
28、存放器用十进制BCD 码表示或用二进制表示格式选择位。DM =“0”时， 为十进制BCD码;DM =“1”时，为二进制码。 24/ 12 位： 24/ 12 小时模式设置位。24/12位=“1”时，为24 小时工作模式;24/ 12 位=“0”时，为12 小时工作模式。DSE 位：夏令时效劳位。DSE=“1”，夏时制设置有效，夏时制完毕可自动刷恢复时间;DSE=“0”，无效。存放器C的掌握字的格式如表4所列。该存放器的特点是程序访问读该存放器后，该存放器的内容将自动清零，从而使IRQF 标志位变为高电平，否则，芯片将无法向CPU 申请下一次中断。表2-5 DS12887 掌握存放器C各布尔位定
29、义BIT7BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 IRQFPFAFUF0000 IRQF位：中断申请标志位。该位规律表达式为：IRQF = PFPIE +AFAIE+UFUIE。当IRQF位变“1”时，引脚将变低电平引发中断申请。 PF、AF、UF 位：这三位分别为周期中断、报警中断、更周期完毕中断标志位。只要满足各中断的条件，相应的中断标志位将置“1”。 BIT3BIT0 ：未定义的保存位。读出值始终为0 。存放器D为只读存放器。存放器D的掌握字的格式如表6所示。表2-6 DS12887 掌握存放器D 各布尔位定义BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3
30、 BIT2 BIT1 BIT0 VRT0000000 VRT 位：芯片内部RAM 与存放器内容有效标志位。该位为“1”时，指芯片内部RAM 和存放器内容有效。读该存放器后，该位将自动置“1”。 BIT6BIT0 位：保存位。读出的数值始终为 0。4DS12887/DS12C887 的中断和更周期DS12887/DS12C887 处于正常工作状态时，每秒钟将产生一个更周期，芯片处于更周期的标志是存放器A中的UIP位为“1”。在更周期内，芯片内部时标存放器数据处于更阶段，故在该周期内，微处理器不能读芯片时标存放器的内容，否则将得到不确定数据。更周期的根本功能主要是刷各个时标存放器中的内容，同时秒时
31、标存放器内容加1，并检查其他时标存放器内容是否有溢出，如有溢出则相应进位日、月、年。另外一个功能是检查三个时、分、秒报警时标存放器的内容是否与对应时标存放器的内容相符， 假设相符则存放器C中的AF 位置“1”。假设报警时标存放器的内容为C0H至FFH之间的数据，则为不关心状态。为了采样时标存放器中的数据， DS12887/DS12C887 供给了两种避开更周期内访问时标存放器的方案：第一种是利用更周期完毕发出的中断。它可以编程允许在每次更周期完毕后发生中断申请，提示CPU 将有 998ms 左右的时间去猎取有效的数据，在中断之后的 998ms 时间内，程序可先将时标数据读到芯片内部的不掉电静态
32、RAM 中。由于芯片内部的静态 RAM 和状态存放器是可随时读写的，在离开中断效劳子程序前应去除存放器 C 中的 IRQF 位。另一种是：利用存放器 A 中的 UIP 位来指示芯片是否处于更周期。在 UIP 位从低变高 244s 后，芯片将开头其更周期，所以检测到 UIP 位为低电寻常，则利用244s 的间隔时间去读取时标信息。如检测到 UIP 位为“1”，则可暂缓读数据，等到UIP 变成低电平后再去读数据。2.3.2 0C51 单片机构造特点微型计算机的消灭与进展已广泛应用到各行各业中，使人们的日常生活工作都发生了重大变化，假设没有微型计算机，人们的工作生活的质量都受到很大的损失。单片微型计
33、算机是微型计算机进展中的一个重要分支，其独特的构造与性能，越来越普及地应用于国民经济的各个领域，以下主要介绍 80C51 单片机，它与微型计算机的区分是什么，单片机进展概况；它的特点和应用，通过对本节的学习，使大家对单片微型计算机有个初步的认识和了解。（1） 单片机的组成单片微型计算机简称单片机，它在一块芯片上集成了各种功能部件：中心处理CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器ROM、定时器/计数器、和各种输入/输出I/O接口如并行I/O 口、串行 I/O 口和 A/D 转换器等。他们之间相互连接图如 2-6 图，构成一个完整的微型计算机。图 2-6 单片机构造框图（2） 80C51 单片机
34、的引脚描述及片外总线构造 芯片的引脚描述CHMOS 制造工艺的 80C51 单片机承受 40 引脚的双列直插封装DIP 方式，在单片机的 40 条引脚中有 2 条专用于主电源的引脚，2 条外接晶体的引脚，4 条掌握与其它电源复用的引脚，32 条输入/输出I/O引脚。下面按其引脚功能为四局部表达这 40 条引脚功能。A 电源引脚 VCC 和 VSS。其中：VCC40 脚接+5V 电压。VSS20 脚接地。B 接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2。XTAL119 脚接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当承受外部振荡器时， 对 CHMOS 单
35、片机，此引脚作为驱动端。XTAL218 脚接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。承受外部振荡器时，对CHMOS 单片机，该引脚悬浮。C 掌握或与其他电源复用引脚 RST/VPD、ALE/PROG、PSEN 和 EA/VPP。ST/VPD9 脚：当振荡器运行时，在此引脚上消灭两个机器周期的高电平将使单片机复位。推举在此引脚与 VSS 引脚接一个约 8.2K 的下拉电阻，与 VCC 引脚之间连接一个约10uf 的电容，以保证牢靠地复位。D VCC 掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保持内部 RAM 的数据不丧失。当 VCC 主电源下掉到低于规定的电平，而 VPD 在
36、其规定的电压范围内，VPD 就向内部 RAM 供给备用电源。E ALE/PROG30 脚：当访问外部存储器时，ALE允许地址锁存的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE 端仍以不变的频率周期性地消灭正脉冲信号， 此频率为振荡器频率的 1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要留意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。ALE 端可以驱动吸取或输出电流8 个 LS 型的 TTL 输入电路。对于EPROM 型的单片机，在EPROM 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲PROG。F PSEN29 脚：此脚的输出是外部程序存储器的读写选通信号。在从外部
37、程序存储器取令或常数期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不消灭，PSEN 同样可以驱动吸取或输出8 个 LS 型的 TTL 输入。G EA/VPP：当 EA 端保持高电寻常，访问内部程序存储器，但在 PC程序计数器值超过 0FFFH 时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序，当 EA 保持低电寻常，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器，对于常用的 80C51 来说，无内部程序存储器，所以 EA 脚必需常接地，这样才能只选择外部程序存储器。对于 EPROM 型单片机， 在 EPROM 编程期间，此引脚也用于施加
38、21 伏的编程电源VPP。输入/输出 I/O 引脚 P0、 P1、P2、P3 共 32 根。 P0 口39 脚32 脚：是双向 8 位三态 I/O 口，外接存储器时，与地址总线的低 8 位及数据总线复用，能以吸取电流的方式驱动 8 个 LSTTL 负载。 P1 口1 脚8 脚：是 8 位准双向 I/O 口由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能琐存，故不是 真正的 I/O 口。门口能驱动吸取或输出电流4 个 LSTTL 负载，对8052、8032，P1.0 引脚的其次功能为 T2 定时/计数器的外部输入，P1.1 引脚的其次功能为 T2EX 捕获、重装触发，即T2 的外部掌握端。对EPROM
39、编程和程序验证时，它的接收低8 位地址。 P2 口21 脚28 脚：是 8 位准双向 I/O 口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高 8 位地址总线送出高 8 位地址，在对EPROM 编程和程序验证期间，它的接收高8 位地址。P2 可以驱动吸取或输出电流4 个 LSTTL 负载。 P3 口10 脚17 脚：是 8 位准双向 I/O 口，在 80c51 中，这 8 个引脚还用于特地功能，是复用双功能口，P3 能驱动吸取或输出电流4 个 LSTTL 负载。作为第一功能用时，就作为一般的 I/O 口用，功能和操作方法与 P1 口一样。表 2-7口线引脚其次功能P3.010RXD串行输入口P3.
40、111TXD串行输出口P3.212INT0(外部中断 0)P3.313INT1(外部中断 1)P3.414T0定时器 0 外部输入P3.515T1定时器 1 外部输入P3.616WR外部数据存储器写脉冲P3.717RD外部数据存储器读脉冲值得强调的是，P3 口的每一条引脚都可以独立定义第一功能的输入输出或其次功能。2.3.3 度传感器 DS18B20 主要特性及测温原理一线式数字温度传感器DS18B20是DS1820的更换代产品(由美国DA IIAS公司生产)。它具有体积小,区分率高,转换快等优点。由于每片DS18B20 含有唯一的硅串行数, 所以在一条总线上可以挂接多达 248 218101
41、4只DS18B20,再加上DS18B20 独特的单线总线构造,打算了DS18B20 特别适合于大型的多路温度实时测控系统的温度检测。温度实时测控集装箱的设计, 在实现测控系统的温度检测方面就较好地利用了DS18B20 的独到特点,使系统得到了极大的简化。（1） DS18B20的特性 独特的单线接口方式。DS18B20 在I/O处理器连接时,仅需要一个I/O 口即可实现微处理器同DS18B20的双向通讯。 DS18B20支持组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的单线上,实现多点测温。 DS18B20 的测温范围为: - 55+125,在-10+ 85时, 其精度为+ 15。 DS18B20
42、的测温结果的数字量位数从912位,可编程进展选择。 DS18B20内含寄生电源，器件既可以由单线总线供电 ,也可用外部的电源 (310V 515V )供电。数字化温度传感器DS1820测温范围为- 55+125 ，增量值为0.5 (9位温度读数)， 它主要由4个数据部件局部组成： 64位ROM;温度传感器;非易失性的温度告警触发器TH 和TL；高速便笺存储器64 位ROM用于存储序列号，其首字节固定为 28H，表示产品类型码， 后6个字节是每个器件的编码，最终 1个字节是CRC 校验码. 温度告警触发器TH和TL 存储用户通过软件写入的报警上下限值，高速便笺存储器由 9个字节组成，其中有2个字
43、节RAM 单元用来存放温度值前1个字节为温度值的补码低8位，后1个字节为符号位和温度值的补码高3位。（2） DS18B20 测温原理DS18B20 的测温原理：DS18B20 测量温度承受了特有的温度测量技术，它是通过计数时钟周期来实现的，内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时,振荡器的脉冲可以通过门电路。而当到达某一设置高温时, 振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为- 55。同时, 计数器复位在当前的温度值时, 电路对振荡器的温度系数进展补偿, 计数器重开头计数直到回零。假设门电路仍未关闭, 则系统重复上述过程。DS18B20内部构造框图,如图2-7所示。64 位存储器掌握
44、规律ROM和单存温度传感器线接储电源检测口高温度触发器低温度触发8 位 CRC 触发器图2-7 DS18B20内部构造框图（3） DS18B20的操作协议DS18B20 单纯通信功能是分时完成的。该协议定义了几种信号类型：复位脉冲，应答脉冲时隙；写 0，写 1 时隙；读 0，读 1 时隙。与 DS18B20 的通信，是通过操作时隙完成单总线上的数据传输。发送全部的命令和数据时，都是字节的低位在前，高位在后。它们有严格的时隙概念。系统对 DS18B20 的操作以 ROM 命令(5 个)和存储器命令(6 个)形式消灭。对它的操作协议是： 初始化 DS18B20 发复位脉冲发 ROM 功能命令处理数
45、据发存储器命令处理数据。各种操作都有相应的时序图。DS18B20在使用时，一般都承受单片机来实现数据采集。只需将 DS18B20 信号线与单片机1位I/O线相连，且单片机的1位I/O线可挂接多个DS18B20，就可实现单点或多点温度检测。DS18B20传感器精度高、互换性好;它直接将温度数据进展编码，可以只使用一根电缆传输温度数据，通信便利，传输距离远且抗干扰性好：与用传统温度传感器组成的多点测温系统相比可节约大量电缆，而且系统得以简化，系统扩大维护格外便利。DS18B20 可以广泛用于工厂工业过程、大型粮仓、酿酒厂，食品加工厂的温度检测以及宾馆、仪器仪表室等处的温度检测和掌握。第3章 太阳能热水器硬件设计3.1 太阳能掌握器硬件构造依据掌握要求，承受 80C51 单片机的智能掌握器构造框图如图 1 所示。由于本系统运算量不是很大， 没有太多的中间数据需要处理、保存，因此不再外扩数据存储器。仅使用 80C51 内部 RAM 已完全能够满足要求。系统的硬件接口电路包括：掌握器实时时钟接口电路，蓄水箱温度和水位检测接口电路、设定键和串行显示接口电路、看门狗和复位接口电路以及继电器输出接口电路等。80C51水位传感器74LS244接口水位及状态显示