太阳能热水器自动上水控制新版专业系统设计.doc

太阳能热水器自动上水控制系统设计摘 要怎样很好节省和利用能源，尤其是可连续能源，一直是人类所面临问题。所以研究智能化家庭住宅里能源怎样被更有效地节省和利用，也有着十分现实和长远意义。而家用太阳能热水器就是一个节省能源，有效利用能源经典。该太阳能热水器智能控制系统关键是由AT89C51单片机控制、DS18B20温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统五大部分组成。该系统能测量并显示水温、设置水温范围，假如水温不处于所设置水温范围则报警。同时还能对水位进行设置及加水，预先设置好需要加水水位段数，单片机会依据这个数来进行判别是否需要加水。经过Protues软件仿真以上所述功效全部能正常实现。关键词: 太阳能热水器，传感器，温度控制，水位控制Solar energy water- heater auto last water control the system designAbstractHow good economize and make use of energy, especially can keep on energy, have been the problem that the mankind face.So study intelligence to turn how the home energy in the residence is be more availably economized and make use of, also have pretty much reality and farsighted meaning.But the household-use solar energy water- heater is an economy energy, effectively make use of the typical model of energy.The solar energy water- heater intelligence controls system mainly from the AT89 C51 list slice the machine control, the DS18 B20 temperatureses spread a feeling machine, independent keyboard, LED figures tube and report to the police system five greatest parts to constitute.The system can measure and show water temperature and establish the scope of water temperature, if the water temperature doesnt is placed in to then report to the police the scope of establishing the water temperature.Can also carry on a constitution and fill with water to the water level at the same time, in advance establish to need to add the water level number of water so much, list slice the opportunity carry on if the discretion needs to fill with water according to this piece.It is normal to carry out to imitate through a Protues software really above the functions said all ability.Keyword: solar energy water- heater, spread a feeling machine, temperature control, the water level controls目 录摘 要-Abstract -第一章 绪 论 -1第二章 太阳能热水器介绍 -22.1太阳能热水器概述 -22.2太阳能热水器分类 -22.3中国太阳能热水器发展历史 -3第三章 系统方案设计 -43.1方案一-43.2方案二-43.3方案三-4第四章 硬件设计-64.1AT89C51介绍 -64.2测温电路设计-84.3水温监测设计-114.4键盘电路设计-124.5显示电路设计-174.6加热和加水电路设计-194.7报警电路设计-224.8电源电路设计-22第五章软件设计-245.1程序设计分析-245.2程序步骤图-24第六章仿真及调试-256.1程序翻译-256.1.1KEIL C51介绍-256.1.2编译过程-256.2电路仿真-25结语 -27参考文件-28致谢-29第一章 绪论伴随全球人口和经济不停增加，能源使用带来环境问题及其诱因逐步为人所认识，“低碳经济”这一概念开始进入大家视野。大家在大力发展太阳能产业。能源问题将更为突出：（1）从长远来看，全球已探明石油储量只能用到，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富煤炭资源也只能连续二三百年。（2）环境污染。（3）温室效应引发全球气候改变。所以，人类在处理上述能源问题，实现可连续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生洁净能源。太阳能含有：（1）储量“无限性”。（2）太阳能对于地球上绝大多数地域含有存在普遍性，可就地取用。（3）开发利用时几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重担，成为理想替换能源。在世界范围内，太阳能热水器技术已经很成熟，并已形成行业，正在以优良性能不停冲击电热水器市场和燃气热水器市场。太阳能热水器替换47000套家用电热水器；日本太阳能热水器拥有量将翻一番；以色列更是明文要求，全部新建房屋必需配置太阳能热水器。现在，中国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大国家。能源问题和安全问题是现代社会各界普遍关注焦点之一。现在市场上存在三种样式热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。多年来，在一氧化碳中毒事故中，由燃气热水器造成约占1/3；电热水器大规模用电，并不能给大家正常生活带来便利，作为以后者太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环境保护等优点，近几年展现出爆发式发展趋势。选择太阳能热水器这个课题，能够让我愈加好认知可连续发展问题，看清现在能源现实状况，和各国在节能能源上方法，在太阳能革新上利用新技术。另外，太阳能热水器已经走进千家万户，控制系统是太阳能关键，能够尽可能做到节能环境保护，作这么一个设计，不仅能够考察自己大学四年专业课理论和动手实践能力，产品也含有一定市场前景。第二章 太阳能热水器介绍2.1 太阳能热水器概述太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足大家在生活、生产中热水使用。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能关键依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉原理，使水产生微循环而达成所需热水。2.2 太阳能热水器分类（1）从集热部分来分：真空玻璃管太阳能热水器：现在吸热效率最高集热部分，优点在于不需要在集热部分在增加保温层，而且现在真空玻璃管不管在抗高温，抗打击和保温上，性能全部是一流，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采取。其缺点在于体积比较庞大，管中轻易集结水垢。金属平板太阳能热水器：是在传热性能极佳金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属传热性，将吸收热量传于水箱中。其有点是 外观美观，安装方便，能够做成平板，而且不轻易损坏。缺点在于：保温要花很大代价，成本高，间接就是增加消费者负担。（2）从结构分：一般式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水循环，使得水箱中水温升高，这是现在厂家全部采取。也是一只流行到现在最常规热水器。通常改类热水器只有顶层能用，除非顶层用户和你楼下关系特铁，而且屋顶面积是有限。 分体式热水器：分体式热水器是为了处理不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生。分体式循环有2种，一个是靠水自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另一个是靠泵循环热交换，这也是为了处理自然循环效率低问题，使用泵循环，能够显著改善水热交换。（3）从水箱受压来来分：承压式太阳能热水器：现在，不管是哪一个分体式热水器，全部有一个致命缺点，必需使用承压式水箱，这是全部分体式热水器基础思绪，这就直接考验你集热部分密封性能；还有制造承压水箱成本极高，也存在安全性问题，通常要求耐压7个大气；而且循环效果不是很理想。即使处理了水循环问题和使用水时方便性。 非承压式太阳能热水器：现在装在屋顶一般太阳能热水器全部是属于非承压式热水器，它水箱有一根管子和大气相通，是利用屋顶和家里高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命全部比承压式要显著得多。2.3 中国太阳能热水器发展历史中国自78年引进全玻璃真空集热管样管以来，经过20多年努力，攻克了热压封等很多技术难关，已经建立了拥有自主知识产权现代化全玻璃真空集热管产业，用于生产集热管磁控溅射镀膜机已经有745台，产品质量达成世界优异水平，产量雄居世界首位。 1978年中国诞生第一台太阳能热水器，到1986年卧式磁控溅射镀膜机设计制造，是在政策扶持下研究开发阶段。 1987年，中国制造了第一支全玻璃真空集热管。在以后几年里，全玻璃和热管式真空管集热器实现了产业化，产业规模达成中试水平，为下一阶段产业规模化奠定了良好基础，成为产业孕育发展阶段。 1993年太阳能产业进入初级发展阶段：因为结果转化需要很长一段时间磨合，尤其是受技术人员缺乏影响，此阶段产品质量有待于深入提升，整体来讲，发展速度较为缓慢。这时候以山东力诺集团为主真空管生产企业产品占了真空管生产绝大部分市场。 1997-太阳能产业得到高速发展，逐步形成北京、鲁东、泰安、扬州、海宁等5个产业基地，并以此向周围不停辐射，产能得以快速提升。继，太阳雨将中国真空管太阳能产品第一次带出国门，到上六个月出口80个国家、销量继续以两倍速增加，力诺瑞特、桑乐、皇明等中国太阳能光热行业龙头企业们也纷纷进军国际市场。除这些龙头企业外，以生长于常州和浙江一带为代表部分中小企业，也在循着早年“浙商”闯荡世界模式，携真空管产品独有优势和她们惯有低价思维，早已经“漂洋过海”，在国际太阳能光热市场上形成了一定冲击力；还有部分原来只专注于中国市场企业，也开始参与广交会或不惜成本参与国外部分专业性展会，以寻求在国际市场分得一杯羹。第三章 系统方案设计3.1 方案一系统温度采集选择PTl000铂电阻温度传感器，PT100是铂热电阻，阻值随温度改变而改变。PT后100表示它在0时阻值为100欧姆，在100时它阻值约为138.5欧姆。工业原理：当PT100在0时候她阻值为100欧姆，阻值会伴随温度上升成匀速增涨。采集电压信号经集成运放LM324放大到2.O一5.0伏，转换结果由单片机处理。水位检测采取XYC-1型压力水位变送器进行液位值连续采集。XYC-1型压力式液位变送器内部采取进口高精度扩散硅敏感元件作为测量元件，敏感测量元件封装在全不锈钢探头里，经过高强度防水通气电缆和外部放大电路连接，采取直接驱动四位七段数码管显示，经过独立式键盘进行温度和水位控制，经过软件手段实现按键消抖。报警热部分采取光电隔离和辅助加热电路。3.2 方案二系统温度采集选择采取温度传感器DS18B20，它是美国Dallas半导体企业生产数字化温度传感器DS18B20，它支持“一线总线”接口温度传感器，全部传感元件及转化电路集成在形如一只三极管集成电路内。我们能够采取DS18B20采集温度，再进行温度数值转化，再在显示电路上显示。外围电路只需经过DS18B20进行接收温度，一个显示电路，一个报警电路。软件部分只需要采集温度，对温度进行转换，再用显示电路将其显示出来。很显著，环境对DS18B20影响不是很大，同时DS18B20测量精度稳定并可用软件设置，接线简单，大大为单片机节省了数据口。3.3 方案比较本设计关键是从温度传感器进行考虑。传统测温元件有热电偶和热电阻，但它们测出通常全部是电压，再转换成对应温度，需要较多外部硬件，电路及软件调试较为复杂，制作难度高。从以上两种方案中，采取一个智能温度传感器DS18B20作为检测元器件，测温范围-55125，分辨率最大可达0.0625。DS18B20能够直接读出被测温度值。采取3线制和单片机相连，降低了外部硬件电路，含有低成本和易使用特点。轻易看出采取方案二所设计电路相对来说较为简单， 本设计对水位检测要求不高，只须知道大约水位就能够了，所以从功效、材料、价格多方面考虑，只需用水位传感器检测出水位段即可。总而言之，最终决定采取方案二作为设计方案。本设计方案系统可由主控制器（AT89C51）、显示电路、测温器件（DS18B20）、抽水电动机、发光二极管报警、按键、水位显示组成。总体结构框图图3.1所表示：图3.1 总体设计结构框图第四章 硬件设计4.1 AT89C51介绍AT89C51是带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器（EPEROM）低电压、高性能CMOS 8位微处理器（俗称单片机）。该单片机和工业标准MCS-51型机指令集和输出引脚兼容。AT89C51将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中，为很多嵌入式控制提供了灵活性高且价格低廉方案。AT89C51关键特征以下：（1）寿命达1000写/擦循环；（2）数据保留时间：；（3）全静态工作：0Hz-24MHz；（4）三级程序存放器锁定；（5）128 * 8位内部RAM；（6）32可编程I/O线；（7）2个16位定时器/计数器；（8）5个中止源；（9）可编程串行通道；（10）低功耗闲置和掉电模式；（11）片内振荡器和时钟电路；4.2 测温电路设计（1）DS18B20引脚图及方框图DS18B20外形及管脚排列图以下图4.2所表示。GND 地信号。DQ 数据输入/输出引脚。用在寄生电源下，可向器件提供电源。VDD 可选择VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必需接地。图4.2 DS18B20外形及引脚排列 DS18B20方框图图4.3所表示:图4.3 DS18B20方框图（2）DS18B20关键性能和功效特征描述1）DS18B20关键性能 独特单线接口方法，DS18B20在和微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器和DS18B20双向通讯。 测温范围 55125，固有测温分辨率0.5。 支持多点组网功效，多个DS18B20能够并联在唯一三线上，最多只能并联8个，假如数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输不稳定，实现多点测温。 工作电源: 3-5V/DC。 在使用中不需要任何外围元件。 测量结果以9-12位数字量方法串行传送。 不锈钢保护管直径6。 用于DN15-25，DN40-DN250多种介质工业管道、小空间设备测温。 标准安装螺纹M10X1，M12X1.5，G1/2任选。 PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于和其它设备连接。2）DS18B20功效特征描述 DS18B20温度传感器内部存放器还包含一个高速暂存RAM和一个非易失性可电擦除EERAM。高速暂存RAM结构为9字节存放器，结构如表4.1所表示。头2个字节包含测得温度信息，第3、4字节TH和TL拷贝，是易失，每次上电复位时被刷新。高速暂存RAM第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑第9字节读出前面全部8字节CRC码，可用来检验数据，从而确保通信数据正确性。第5字节为配置寄存器，它内容用于确定温度值数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中分辨率转换为对应精度温度数值。该字节各位定义如表4.2所表示。低5位全部为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户可改动，R1和R0决定温度转换精度位数，来设置分辨率。如表4.3所表示:表4.1 高速暂存RAM字节数123456789存放信息温度LSB温度MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC表4.2 第5寄存器R1R0分辨率/位温度最大转向时间/ms00993.750110187.510113751112750表4.3 DS18B20温度转换时间表TMR1R011111由表4.2、4.3可见，DS18B20分辨率越高，所需要温度数据转换时间越长。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始开启转换。转换后，温度值就以16位带符号二进制补码形式存放在高速暂存存放器第1、2字节。单片机能够经过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。DS18B20中温度传感器可完成对温度测量，以12位转化为例。其中S为符号位。DS18B20温度值格式如表4.4所表示：表4.4 DS18B20温度值格式表LSByteBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0MSByteBit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8SSSSS当符号位S0时，表示测得温度值为正值，能够直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得温度值为负值。表4.5是部分温度值对应二进制度数据。表4.5 部分温度对应值表温度二进制表示十六进制表示+125000007D0H+8500000550H+25.062500000191H+10.125000100A2H+0.500100008H010000000H-0.50000FFF8H-10.1251110FF5EH-25.0251111FE6FH3）DS18B20供电方法DS18B20寄生电源供电方法电路DS18B20寄生电源供电电路，图4.4所表示，要想使DS18B20进行正确温度转换，I/O线必需确保在温度转换期间提供足够能量，因为每个DS18B20在温度转换期间工作电流达成1mA，当多个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，靠上拉电阻是无法提供足够能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。所以，只适适用于单一温度传感器测温，也不宜采取电池供电系统，而且电源电压必需确保是5V。当电源电压下降时，会使测量误差变大。 图4.4 DS18B20 寄生电源供电电路 DS18B20外部电源供电方法DS18B20外部供电有单点测温电路和多点测温电路，单点测温电路图4.5所表示。此时I/O线不需要强上拉电压，同时在总线上能够挂接多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。但要注意在外部供电方法下DS18B20GND引脚不能悬空，不然读取温度总是85。 图4.5 DS18B20 外部供电单点测温电路比较上述两种供电方法后认为外部电源供电方法对电源要求比电源供电方法优越些且稳定性好，因为是家用，温度精度不需太过正确，故在此设计中采取外部电源供电方法供电单点测温电路。（3）测温电路总成DS18B20是智能温度传感器，它输入/输出采取数字量，以单总线技术，接收主机发送命令，依据DS18B20内部协议进行对应处理，将转换温度以串口发送给主机。主机根据通信协议用一个IO口模拟DS18B20时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功效命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行对应数值处理，用图形液晶模块显示各点温度。当某点温度超出设置值时，报警器开始报警，从而实现了对各点温度实时监控。图4.6所表示：图4.6 测温电路设计4.3水位监测电路设计水位控制器是指经过机械式或电子式方法来进行高低水位控制，能够控制电磁阀、水泵等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来实现半自动化或全自动化，方法有多个，依据选择不一样产品而不一样。下面对电子式水位开关和浮球开关加以介绍。电子式水位开关原理是经过电子探头对水位检测，再由水位检测专用芯片对检测到信号进行处理,当被测液体抵达动作点时，芯片输出高或低电平信号，再配合水位控制器，实现对液位控制。不需浮球和干簧管,外部无机械动作,耐污耐用,不怕漂浮物影响，任意角度安装,竖向安装有一定防波浪功效，适宜长时间浸在水中,工作电压是直流5-24V，很安全。这种方法较实用，耐污，寿命长，安全。浮球控制开关基础上有两种方法：一个是浮球开关带着一个大金属球，浸在水中时浮力大，能够控制两个水位，比如水满了，浮球因为浮力而上升，带动球阀运动，使阀门关闭，停止进水，当水少了，浮球下降，阀门打开，又再进水，如此循环。这种方法较多应用在煮开水器和卫生间冲水器上。还有一个是带干簧管微型浮球开关，由外面带有磁性小浮球使杆里面干簧管闭合，从而控制水位，多数应用在清水水位控制，通常十几块钱就有交易了，但易受污物影响，不适用在污水上。第二种是电缆式浮球开关，该装置经过一弹性电线和水泵连接，可用于水塔、水池水位高低自动控制和缺水保护，许可接用电器是220V，10A左右，平衡锤或弹性电线某一固定点到浮筒间电线长度，决定水位高低。这种水位开关价格廉价，对于部分要求不太严格场适宜用，有一定耐污能力。但存在这么问题：浮球易受外界杂物影响其稳定性，尤其是纤维状杂物缠绕而有失误，同一小水箱里不宜使用多个，不然会相缠绕。使用寿命相对短些，而且多数直接接220V，存在一定安全隐患，终有一天因为电线破损而漏电电人。所以电缆式浮球开关通常有这么警告：电源线是本装置完整部分，一经发觉电线受损，本装置应被替换，不准对电线进行修理。总而言之，因为是家用热水器，对水位控制不要求那么正确，所以决定采取浮球控制开关。在此设计中有两个水位段，分别是低水位、高水位。其中水位检测是经过两个单刀单掷开关闭合得悉而且同时用两个数码管表示出来，其结构简单明了，图4.7所表示：图4.7 水位监测电路设计4.4 键盘电路设计键盘是若干个按键集合，它是单片机系统中极常见输入设备。（1）键盘分类键盘能够分为非编码（独立式）键盘和编码（矩阵式）键盘。矩阵式按键单片机系统中，若使按键较多时，通常采取矩阵式（也称行列式）键盘。矩阵式键盘由行线和列线组成，按键在行、列线交叉点上。矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关两端，行线经过上拉电阻接到5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时行线电平将由和此行线相连列线电平决定。这是识别按键是否按下关键。然而，矩阵键盘中行线、列线和多个键相连，各按键按下是否均影响该键所在行线和列线电平，各按键间将相互影响，所以，必需将行线、列线信号配合起来作合适处理，才能确定闭合键位置。独立式按键单片机控制系统中，往往只需要多个功效键，此时，可采取独立式按键结构。 独立式按键是直接用I/O口线组成单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O 口线，每个按键工作不会影响其它I/O口线状态。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必需占用一根I/O口线，所以，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采取。独立式按键软件常采取查询式结构。先逐位查询每根I/O口线输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确定该I/O口线所对应按键已按下，然后，再转向该键功效处理程序。本设计所用到按键极少，故采取独立式键盘。（2）键盘控制程序键盘控制程序应含有以下功效： 检测有没有按键按下，并采取硬件或软件方法，消除键盘按键机械触点抖动影响。 有可靠逻辑处理措施。每次只处理一个按键，其间对任何按键操作对系统不产生影响，且不管一次按键时间有多长，系统仅实施一次按键功效程序。 正确输出按键值（或键号），以满足跳转指令要求。机械式按键再按下或释放时，因为机械弹性作用影响，通常伴随有一定时间触点机械 抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间长短和开关机械特征相关，通常为510ms。在触点抖动期间检测按键通和断状态，可能造成判定犯错。即按键一次按下或释放被错误地认为是数次操作，这种情况是不许可出现。为了克服按键触点机械抖动所致检测误判，必需采取去抖动方法，可从硬件、软件两方面给予考虑。在键数较少时，可采取硬件去抖，而当键数较多时，采取软件去抖。（3）按键消抖通常按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号小型以下图。因为机械触点弹性作用，一个按键开关在闭合时不会立即稳定接通，在断开时也不会一下断开。所以在闭合及断开瞬间均伴随有一连串抖动，以下图。抖动时间长短由按键机械特征决定，通常为5ms10ms。这是一个很关键时间参数，在很多场所全部要用到。按键抖动如图4.8所表示： 图4.8 按键抖动按键稳定闭合时间长短则是由操作人员按键动作决定，通常为零点几秒至数秒。键抖动会引发一次按键被误读数次。为确保CPU对键一次闭合仅作一次处理，必需去除键抖动。在键闭合稳定时读取键状态，而且必需判别到键释放稳定后再作处理。按键抖动，可用硬件或软件两种方法。因为此次设计按键极少，所以采取硬件消抖。在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。图4.9所表示RS触发器为常见硬件去抖。图中两个“和非”门组成一个RS触发器。当按键未按下时，输出为1;当键按下时，输出为0。此时即使用按键机械性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B），中要按键不返回原始状态A，双稳态电路状态不改变，输出保持为0，不会产生抖动波形。也就是说，即使B点电压波形是抖动，但经双稳态电路以后，其输出为正规矩形波。这一点经过分析RS触发器工作过程很轻易得到验证。在单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU工作内容之一。CPU对键盘响应取决于键盘工作方法，键盘工作方法应依据实际应用系统中CPU工作情况而定，其选择标准是既要确保CPU能立即响应按键操作，又不要过多占用CPU工作时间。通常，键盘工作方法有三种，即编程扫描、定时扫描和中止扫描。 1）编程扫描方法 编程扫描方法是利用CPU完成其它工作空余调用键盘扫描子程序来响应键盘输入要求。在实施键功效程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。 键盘扫描程序通常应包含以下内容： 判别有没有键按下。 键盘扫描取得闭合键行、列值。 用计算法或查表法得到键值。 判定闭合键是否释放，如没释放则继续等候。 将闭合键键号保留，同时转去实施该闭合键功效。2）定时扫描方法： 定时扫描方法就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部定时器产生一定时间（比如10ms）定时，当定时时间到就产生定时器溢出中止，CPU响应中止后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再实施该键功效程序。3）中止扫描方法 采取上述两种键盘扫描方法时，不管是否按键，CPU全部要定时扫描键盘，而单片机应用系统工作时，并非常常需要键盘输入，所以，CPU常常处于空扫描状态，为提升CPU工作效率，可采取中止扫描工作方法。其工作过程以下：当无键按下时，CPU处理自己工作，当有键按下时，产生中止请求，CPU转去实施键盘扫描子程序，并识别键号。图4.9 硬件消抖利用电容放电延时，采取并联电容法，也能够实现硬件消抖。图4.10所表示：图4.10 硬件消抖（4）键盘电路总成总而言之，采取浮子式开关和硬件消抖电路设计出键盘电路图4.11所表示：图4.11 键盘电路设计4.5 显示电路设计LED发光二极管，是一个固态半导体器件，它能够直接把电转化为光。LED心脏是一个半导体晶片，晶片一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边关键是电子。但这两种半导体连接起来时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流经过导线作用于这个晶片时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子形式发出能量，这就是LED发光原理。而光波长决定光颜色，是由形成P-N结材料禁带宽度决定。LED显示器发展可分为以下多个阶段：第一阶段为1990年到1995年，关键是单色和16级双色图文屏。用于显示文字和简单图片，关键用在车站、金融证券、银行、邮局等公共场所，作为公共信息显示工具。 第二阶段是1995年到1999年，出现了64级、256级灰度双基色视频屏。视频控制技术、图像处理技术、光纤通信技术等应用将LED显示器提升到了一个新台阶。LED显示器控制专用大规模集成电路芯片也在此时由中国企业开发出来并得以应用。 第三阶段从1999年开始，红、纯绿、纯蓝LED管大量涌入中国，同时中国企业进行了深入研发工作，使用红、绿、蓝三原色LED生产全彩色显示器被广泛应用，大量进入体育场馆、会展中心、广场等公共场所，从而将中国大屏幕带入全彩时代。 伴随LED原材料市场迅猛发展，表面贴装器件从面世，关键用在室内全彩屏，而且以其亮度高、色彩鲜艳、温度低特征，可随意调整点间距，被不一样价位需求者所接收，在短短两年多时间内，产品销售额已超出3亿元，表面贴装全彩色LED显示器应用市场进入新世纪。现在，LED显示器关键制造厂商集中在日本、北美等地，中国LED制造厂商出口份额在其中微不足道。据不完全统计，世界上现在最少有150家厂商生产全彩屏，其中产品齐全，规模较大企业约有30家左右。单片机中常见7段LED显示数字，7段LED分共阴级和共阳极两种，共阴级7段