太阳能热水器智能控制毕业论文

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图 3.8 外接电源供电

图3.9 寄生电源供电

3.2

8255A与单片机的接口电路设计

3.2.1 ADC0809与89C51单片机的接口设计

用单片机控制A/D转换器时，多采用查询和中断控制两种方法。查询法是在单片机把启动命令送到ADC之后，执行别的程序，同时对ADC的状态进行查询，以检查ADC变换是否已经结束，如查询到变换已结

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束，则读入转换完毕的数据。中断控制法是在启动信号送入A/D转换器时之后，单片机执行别的程序。当A/D转换器变换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据，并进行必要的数据处理，然后返回原程序[14]。这种方法单片机无需进行转换时间的管理，CPU效率高，所以特别适合于变换时间较长的A/D转换器时[14]。本系统就是采用中断控制法。89C51与ADC0809接口电路图如图3-3所示。

将ADC0809作为外扩的并行I/O口，由P2.7和WR端的脉冲同时有效时启动A/D转换，通道选择端与A、B、C分别与地址线A0、A1、A2相连。其端口地址为7FF8H—7FFFH。A/D转换结束后，EOC向89C51的INT1端输入一个高电平，既向单片机产生一个外部中断1信号。

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CLKADD AADD BADD C1ALEG 74LS373 OE113478131417182-82-72-62-52-42-32-22-1?1AT89C512 5 6REF(+)REF(-)ADC0809P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 WRP2.7?1INiSTARTALE74LS02OE RDINT11EOC

图3-3 ADC0809与89C51的中断方式原理图

3.3 键盘和显示器接口设计

3.3.1 键盘工作原理[3]

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键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。

键盘输入应解决的问题 1．键盘输入的特点

键盘的实质是一组开关的集合。通常按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断。一个电压信号通过机械触点的断开、闭合过程，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下断开。因而，在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5～10ms。

2．消除按键抖动

1) 硬件消除抖动一般采用双稳态消抖电路。

2) 软件消除按键抖动。如果按键较多硬件电路将无法胜任，因此常采用软件的方法进行消抖。在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms子程序后再按确认该键电平是否仍保持闭合状态，如果保持闭合状态电平则确认为真正有键按下，从而消除了抖动的影响。

3．键盘接口的工作原理

常见的键盘接口分为独立式键盘接口和矩阵式键盘接口两种。本系统采用矩阵式键盘接口。矩阵式键盘接口是适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。矩阵式4*4键盘如图3-4所示。从图中可以看出，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立式按键相比，要节省很多I/O口线。

+5V048121591312610142371115312344 图3-4 矩阵式4*4键盘原理图

1）矩阵式键盘接口的工作原理

按键设置在行、列线的交叉点上，行、列线分别连接开关的两端。行线通过上拉电阻接到正+5V。平时无按键时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态键由此行线相连的列电平决定。列线如果为低电平，这行线电平为低；列线电平如果为高，则行线电平也高。

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这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在的电平。因此各按键彼此间互相发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。

2）按键的识别方法

按键识别的方法主要有扫描法、线反转法和键盘编码。由于本系统按键较多所以采用键盘编码的方法。

3.3.2 LED显示器工作原理

LED显示器有静态和动态显示两种方式。 1．LED静态显示

LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或供阳极）连接在一起并接地(或+5V)；每位的段选线（a-dp）分别与一个八位的锁存器输出相连。所以称为静态显示。各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正是因为如此，静态显示的亮度比较高。

2．LED动态显示 在多位LED显示时，为简化硬件电路，通常将所有的位的段选线相应的并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各共阳极或共阴极分别由相应得I/O线控制，实现各位的分时选通。

由于动态显示所用接口管线较少，因此本系统采用LED显示器的动态显示方式。

3.3.3 键盘/显示电路

系统键盘显示接口采用8279芯片，用硬件完成键盘与显示器扫描[4]

。键盘由0-9数字键，报警值设定键，时钟设定键，左位移键，确认键，运行键等组成，采用4×4键盘。用户可以通过键盘完成人机接口的各种操作。键盘以中断方式工作。当有按键时，8279申请中断CPU响应中断后转入键盘监控处理程序。显示器采用4个LED数码管，系统检测数据经AT89C51单片机处理后通过I/O口送到驱动电路，LED显示甲烷气体现场浓度。

8279与单片机AT89C51的硬件接口电路图如图3-13所示。8279芯片外接4×8键盘和4位显示器，工作于4位显示和键盘输入工作方式，均为编码扫描，其组成可分为三个部分：

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P2.7CSOUTA3 CLK74OUTAA00AB0 LSOUTB306 74LS.ALE373OUTB0 D7P0.7BDE3Y7 SL2CP0.074LS.D0..SL 138(1)1B8279AT89C51 SL0Y0ARDRD Y7WRWRY3C 74LSY1INT0IRQB138(2)Y2 ARSTRESETY0 YRL3 RLY2CNTLY RL1SHIFTRL0Y

图3-68279与单片机AT89C51的硬件接口电路图

a b c d e f g共阳4位LED显示YYYYYYYYYYYY

1．显示接口：由4个7段LED显示器组成。SL0-SL2经74LS138(1)译码低四位扫描控制位选口，显示字符的段选码由8279芯片的一个4位输出口OUB0-3同步输出实现，并且经74LS06非门轮流驱动7段LED显示器。消隐显示信号输出BD线与74LS138(1)的使能端E3相连，当显示功换时,BD输出低电平关闭74LS138(1)，从而达到显示消隐的目的。 2．键盘接口：16个键排成4行4列的矩阵。8279工作于键盘输入方式，4根列扫描线由SL0-SL7经74LS138(2)译码获得，只用其中的四根，4根行信号线由RL0，RL1，RL2，RL3引入。由于8279的输入线RL0-RL7内部有上位电阻，当无键按下时均为高电平，而当有键按下时则被键盘上的按键拉成低电平，该键的行、列号信息被读人FIFO RAM缓冲器中。同时8279的中断请求信号IRQ为高电平，可向CPU申请中断，读取键值代码。

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