太阳能热水器智能控制器的设计
兼容MCS51指令系统 32k可反复擦写(>1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 硬件看门狗WDT电路 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 两个串行中断 51238bit内部RAM 2个外部中断源 内置时钟振荡器 中断激活睡眠模式 3级加密位 双重数据存储器 软件设置睡眠和唤醒功能
3.2.2数码管显示：
由单片机的定时器To做16位计数器（为便于数据处理，这里只用低8位计数值，即寄存器TL0中的值）。一边记录脉冲数量，一边以厘米为单位由四位数码飞管显示出来。四位数码管采用动态扫描方式显示。
长度计量仪采用0.5英寸共阳极连接的LED数码管。 LED数码管由发光二极管作为显示字段的
g f C om a b 脚图，其中7只发光二极管分别对应a-g笔段，10 9 8 7 6 构成“日”字形，另一只发光二极管DP作为小
数码型显示器件。右图为LED数码管外形和引
+5v 数点，因此这种LED显示器称为八段数码管。（如图3-3所示）
共阳极型LED数码管，是将各段发光二极管的阳极连在一起，作为公共端com,应接高电平。a——g、Dp各笔段中，某笔段接低电平时发光，高电平时不发光。
Dp 1 2 3 4 5 （ b ） e d C om c Dp （ a ） 图3-3 LED数码管 b c d e f g Dp a
为了节省单片机I/O口的数量，将各位数码管的a——g对应笔画并联起来分别与单片机的P2.0——P2.7引脚连接。显示时，由P2口依次输出各位数字的笔段码，并依次由P1.0、P1.1、P1.2、P1.3输出低电平位选信号接通数码管的公共端，轮流进行，循环不止，由于循环的频率较高（约50Hz），加上人眼的视觉暂留，既保障了各位数字的对应显示，又不会出现闪烁现象，实现动态扫描显示。
本系统需显示水温，测量范围为0~99 0C，用四个八位LED数码管显示。 1）LED结构和显示原理。LED（Light Emitting Diode）显示器是由发光二极管作为显示字段的显示器件，最常见的是由7段型发光二极管（a~g7段）和1个圆点型发光二极管（常以dp表示，主要用来显示小数点）组成的LED显示器，其排列形状如下图所示。这种LED显示器也可称为7段数码显示器（或8段数码显示器）。
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LED显示中的发光二极管根据其连接的方法有共阴极和共阳极两种结构。 共阴极结构：把各段发光二极管的阴极连接在一起构成公共阴极，如图a所示。使用时，公共阴极接地，根据要求需点亮发光二极管的阳极输入高电平，不需点亮的发光二极管的阳极输入低电平。
共阳极结构：把各段发光二极管的阳极连接在一起构成公共阳极，如图b 所示。使用时，公共阳极接+5V，根据要求需要点亮发光二极管的阴极输入低电平，不需点亮的发光二极管的阴极输入高电平。
通过控制7个段的发光二极管的亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。
2）字段码。为了显示各个数字或字符，就需要为LED提供相应的代码，因为这些代码是控制各段的亮或灭，供显示器显示字形的，所以称为字段码（也可以称为段选码或字形码）。
七段发光二极管再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的字段码正好1个字节。各代码位的对应关系如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
Dp G f e d c b a 下图所示为共阴极LED所显示的不同字符的字段码，测量范围为0~99 0C，当温度超出范围时，显示器均显示F。
显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 F 共阴极字段码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 71H 9
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3）N位LED显示器。在单片机应用系统中，实际使用的LED显示器有多个，N位LED显示器的显示要从两个方面来控制：其一是控制N位的字段显示（即显示什么字符）；其二是控制字位（即哪一位到哪一位亮）。由LED的显示原理可知，要使某N位LED显示器的某一位显示某个字符，就必须将此字符转换为对应的字段码来控制该位的8个段，同时，该位的字位线也要控制有效，这要通过一定接口来实现。
LED显示器有两种显示方式，即静态显示方式和动态显示方式。N位LED显示器有N根字位选线（简称：“位选线”）和N*8根字段选线（简称：“段选线”）。根据显示方式不同，位选线和段选线的连接方式也不同。
各种字符的字段码的获取方法有两种：即软件译码和硬件译码法。目前通常所用的各种型号的单片机开发系统或实验装置普遍采用软件译码。
当单片机应用系统中的LED显示器位数较多时，为了简化电路降低成本，本设计采用动态显示的方式。动态显示方式的接口电路的连接方法是：将所有LED位的段选线（a ~ dp）同名并联，即所有a段并联，所有b段并联。依次类推，然后由一个8位I/O接口来控制各个段，而所有位的位选线则由另外一个相应的I/O接口线来控制。这样用两个8位I/O接口就能控制8位LED显示器。
LED显示器是由电流型控制器件，其工作电流为2mA~20mA，使用时须加限流电阻。本设计中限流电阻选用1K。
动态扫描显示控制方式就是逐个地循环点亮各位显示器，即在某一瞬间，只让某一位的位选线处于选通状态（共阳极的为高电平，共阴极的为低电平）其它各位的位选线处于段开状态，同时段选线上输出相应位要显示字符的字段码。这样在每一个瞬间，8位LED中只有选通的那一位LED显示出字符，而其它7位则是熄灭的。同样，在下一瞬间，只显示下1位LED。如此继续下去，等8位LED都显示完毕后，在循环进行。虽然这些字符是在不同的瞬时轮流点亮的，但由于人眼的视觉残留效应，看到的是8位稳定显示的字符，与静态显示的效果完全一样。所以为了简化电路、降低成本，此系统中采用动态显示方式。 3.2.3数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理
一线式数字温度传感器DS18B20是DS1820的更新换代产品(由美国DA IIAS公司生产)。它具有体积小,分辨率高,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≈ 21831014只DS18B20,再加上DS18B20 独特的单线总线结构,决定了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
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1）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。
2）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。
3）DS18B20 的测温范围为: - 55℃～+125℃,在-10℃～+ 85℃时, 其精度为+ 015℃。
4）DS18B20的测温结果的数字量位数从9～12位,可编程进行选择。 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个数据部件部分组成：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，最后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内部结构框图,如图3-4所示。
电源检测64位ROM和单线接口存储器控制逻辑温度传感器存储器高温度触发低温度触发8位CRC触发器 图3-4 DS18B20内部结构框图
DS18B20 的测温原理：DS18B20 测量温度采用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行补偿, 计数器重新开始计数直到回零。如果门电路
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