考虑到该控制器的主要控制任务及其接口设备的情况，该 控制器的主CPU还是以单片机作为主处理器较为合适。对于该 控制器而言并没有实时性能特别高的控制要求，也没有大量的、 复杂的控制算法，接口设备主要是键盘、LCD显示器、时钟芯 片及加热、水泵的控制接口，对这些控制要求及相关的设备 接口实现采用单片机可完全达到要求，并且实现起来方案简 单，灵活、成本低廉。根据以上的分析，本设计采用了以 W78E58B为主处理器的设计的具体方案。该处理器具有与51系列单 片机完全兼容的指令系统，开发平台及开发手段丰富；内置有 36 KB的程序存储器，方便用来存放大量的程序代码；丰富的 I/O接口等资源，方便用来连接外围的接口设备等。

  2.4.1 键盘接口设计 该系统中键盘的基本功能为设置运行的相关参数及输入

  操作命令，为便于操作，这里设置了8个按键来输入相关的 键盘命令。为了设计的简化，这里的键盘电路采取了独立式 键盘接口，按键的个数为8个，正好可以用一个8位的I/O口来 连接键盘。在该系统的设计中由于要连接LCD显示器，因此 CPU的引脚数目不够分配，为简化设计的硬件，这里采用了 复用技术以减少I/O引脚的需求。具体来说就是把键盘接口和 LCD的数据端口进行了复用，由于这里键盘接口对于CPU来 说为输入接口，而LCD的数据口对CPU来说为一个输出口， 因此能把这两个端口进行复用，以达到节约I/O引脚的目的。

  图2-2为键盘接口电路图。其中图2-2(a)为键盘接口板的电 路图，图2-2(b)为键盘接口板与主控制器的连接电路图。也就 是说，控制管理系统被分成了两个电路板来实现，键盘和状态指示 灯被单独布置在一块电路板上，主处理器及其他电路被布置在 一块电路板上，这样便于电路系统的安装。因此图2-2(a)中所 示的键盘与主控制器之间通过JP_KEY接口相连。还能够准确的看出， 键盘接口信号连接到主控制器板后并不是直接连接到P0口， 而是通过一片74LS244进行缓冲之后才连接到P0口的。在此要 特别指出的是，此处P0口被用作一般I/O口，因此需外部上拉。 当CPU要进行键盘扫描时，通过I/O口线的数据传 输使能信号，即标号为_KEY的信号变低有效就能轻松实现键盘 状态的读取了，而当_KEY信号为高电平时，键盘接口

  1. 设计任务 设计一个全自动电加热锅炉控制器，该控制器能够按照设 定的温度在设定的时间段内自动运行，并控制加热器及水泵使 锅炉输出的热水水温保持在设定值，以此来实现全自动的加热控 制。用户都能够通过键盘设定温度、运行时间段及系统时间等信 息，系统的运行温度、设定温度及时间信息通过LCD显示器显 示。系统要求具有过热及缺水的报警功能。 2. 设计要求 (1) 温度的设定功能。通过键盘设定运行时的温度，温度 的设定范围为5～90˚C。

  (2) 定时功能。系统运行时可以在一天时间内最多设定4个 运行的时间段，运行时间段通过键盘进行设定，系统启动运行 时只在设定的时间段内运行，其他时间段内系统处于待机状态。

  (3) 运行控制功能。通过键盘实现系统的运行与停止控制 功能。一旦系统投入运行，控制器自动控制加热器和水泵的启 停，使锅炉出水的温度为设定的温度，并显示运行温度与当前 时间等运行信息。

  为高阻，此时能够最终靠P0口进行LCD的相关操作，以实现P0 口的复用。通过JP_KEY接口把3个LED指示灯和1个蜂鸣器控 制信号引到键盘接口板，这样就可以把状态指示与蜂鸣器都安 装在键盘接口板上了。

  2.1 引言 2.2 全自动电加热锅炉控制器设计任务书 2.3 设计的具体方案 2.4 硬件电路设计 2.5 软件设计 2.6 程序清单

  电加热锅炉具有清洁、高效等优点，可实现采暖供热、供 应热水等功能。具有自动控制功能的电加热锅炉被大范围的应用于 家庭及宾馆等场所的供热及热水供应，因此开发自动化程度高、 操作便捷、安全可靠的电加热锅炉具有实际的应用价值。

  该系统的主要外围硬件有键盘、LCD显示器、时钟芯片、 串行口ROM、温度测量电路、加热器和水泵控制电路及故障 检测电路等。在此系统的设计中对这些外围接口电路的设计与 应用是该系统模块设计成败的关键，下面就针对这些接口电路的设 计分别加以介绍。

  (7) 故障报警功能。当系统在运行过程中出现过热或者缺 水干烧现象时，系统进入过热保护状态，加热器停止运行，并 发出运行报警信号。

  依据设计任务书所提出的各项要求做分析，可以得出 该控制器必须具备以下的功能电路模块或相关的接口电路： 键盘及其接口电路、LCD接口电路、温度测量电路、加热器 与水泵控制接口电路、报警指示电路、时钟电路及ROM存储 器电路等。当然，要把这些单元电路组合在一起还离不开主 处理器或CPU。由此能得出全自动电加热锅炉控制器的结 构框图，如图2-1所示。

  (4) 温度测量、控制与报警功能。系统投入运行后，自动 测量水温，使炉内水温在设定的范围内运行，当温度不高于设定 温度时加热器运行，当温度高于设定温度时水泵运行，加热器 停止运行。

  (6) 时间的记忆功能。当出现停电或断电情况时，系统能 够保存当前运行的相关设定值，重新上电后系统能按照原来 的设定值运行。