單片機(jī)只能家用電熱水器設(shè)計(jì)方案

摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1選題的背景、目的及意義 11。2國內(nèi)外研究狀況和成果 21。3研究設(shè)想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 42。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 52。2系統(tǒng)研究思路 52.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 5第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 63。1電源電路 73.2鍵盤接口電路 93.3報(bào)警電路 103.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 113.5溫度檢測電路 123.6水位檢測電路 13第四章元器件介紹及功能 144.1AT89C51單片機(jī) 144.2數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 174.3壓力傳感器 194.4模數(shù)轉(zhuǎn)化器 204。5點(diǎn)陣字符型液晶顯示器LCD1602 204.6繼電器 22第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 235.1PROTEUS(ISIS)和KEIL簡介 235。2程序設(shè)計(jì) 245.3PROTEUS(ISIS）仿真 30第六章結(jié)論 32參考文獻(xiàn) 33致謝 34附錄 35摘要本設(shè)計(jì)采用ATEML公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)為核心來設(shè)計(jì)智能電熱水器。本設(shè)計(jì)也對(duì)單片機(jī)控制電熱水器實(shí)現(xiàn)智能化的可能性進(jìn)行了分析,利用溫度傳感器、水位檢測裝置、及模數(shù)轉(zhuǎn)換器等來完成本設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，主要對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)及其擴(kuò)展、電源電路、鍵盤顯示及接口電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、水位及水溫檢測電路、報(bào)警電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹。還詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的主要芯片的性能和特點(diǎn)，包括AT89C51、DS18B20、ADC0809等。在軟件設(shè)計(jì)方面，采用匯編語言編程,是由于其易于為單片機(jī)所識(shí)別，執(zhí)行速度快.最后對(duì)軟件調(diào)試進(jìn)行了誤差分析.該智能電熱水器設(shè)計(jì)完善,實(shí)現(xiàn)方案簡單易行.采用軟件設(shè)計(jì)來控制,可以實(shí)現(xiàn)智能檢測水位及水溫，智能加熱，并且提高了整機(jī)的可靠性及準(zhǔn)確性,簡單易行，成本低，安全實(shí)用等特點(diǎn)，符合住宅、辦公室用水要求，具有推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：智能溫度控制，家用熱水器，單片機(jī)，液晶顯示.III

AbstractThisdesignusesATEMLcompany'sAT89C51microcontrollerasthecoretodesigntheSmartelectricwaterheater。ThedesignofintelligentMCUcontrolthepossibilityofelectricwaterheaterswereanalyzedusingtemperaturesensors,waterleveldetectiondevice，andtheADC,etc.tocompletethedesign.Inthehardwaredesign，themainsystemanditsextensiontothemicrocontroller，powersupplycircuit，keyboard,displayandinterfacecircuits,analogtodigitalconversioncircuit,thewaterlevelandwatertemperaturedetectioncircuit，alarmcircuitisdescribedindetail。Italsodetailsthedesignappliedtothemainchipintheperformanceandfeatures，includingAT89C51,DS18B20，ADC0809andsoon。Insoftwaredesign,theuseofassemblylanguageprogramming,microcontrollerbecauseofitseasyfortheidentification,executionspeed.Finally,theerroranalysissoftwaredebugging。TheSmartelectricwaterheaterdesignedtoachievetheprogramissimple。Tocontroltheuseofsoftwaredesign，candetectthewaterlevelandwatertemperaturesmart，intelligentheating，andimprovetheoverallreliabilityandaccuracy,simple,lowcost,safeandpracticalfeatures，consistentwithresidential，officewaterrequirements，withthepromotionofValue。Keywords:Intelligenttemperaturecontrol,homewaterheaters,MCU，LCDdisplay。PAGEPAGE20第一章緒論隨著人們生活水平的提高，熱水器在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，越來越受到人們的青睞。由于燃?xì)鉄崴饕资芩畨合拗?，而且安全性較差。每年使用燃?xì)鉄崴髟斐傻谋?、中毒等事故也屢有所聞。消費(fèi)者對(duì)燃?xì)鉄崴鲬延幸欢ǖ膽峙赂?所以燃?xì)鉄崴鳚u漸淡出市場.而智能電熱水器越來越受到人們的認(rèn)可.電熱水器在中國的歷史已經(jīng)有10多年了，期間也經(jīng)歷了數(shù)次起落的過程，在上個(gè)世紀(jì)的最后幾年，隨著國外品牌的進(jìn)入和國內(nèi)一些大家電廠的目光轉(zhuǎn)向電熱水器，智能儲(chǔ)水式電熱水器能適應(yīng)任何天氣變化，普通家庭可直接安裝使用，長時(shí)間通電可以大流量供熱水。使用時(shí)不產(chǎn)生廢氣,既安全又衛(wèi)生。目前市場上銷售的電熱水器多數(shù)還帶有防觸電裝置.干凈衛(wèi)生，不必分室安裝,調(diào)溫方便.在電熱水器發(fā)展到如今的水平，已經(jīng)可以基本滿足生產(chǎn)生活中的需求。但為求精益求精，當(dāng)今學(xué)者將目光放在了更好的調(diào)節(jié)控制水溫水位上，盡可能得使其更智能化，能夠做到更加的安全穩(wěn)定舒適。我國在對(duì)電熱水器水溫水位系統(tǒng)的研究已取得很大的成就，并在不斷地完善之中。智能電熱水器水溫水位檢測器是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（電信號(hào))轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表儀器。傳統(tǒng)的電熱水器水溫水位檢測器功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，然而采用單片機(jī)的電熱水器水溫水位檢測器功能多樣化、精度高、抗干擾能力強(qiáng).本文所研究的電熱水器水溫水位檢測器是以AT89C51單片機(jī)作為主控制元件來能實(shí)現(xiàn)熱水器里的水溫和水位并顯示在數(shù)碼管(或液晶屏），并在水位達(dá)不到要求時(shí)發(fā)出低水位和超水位的報(bào)警信號(hào)以提醒用戶打開或關(guān)閉進(jìn)水閥。更進(jìn)一步的采用繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制進(jìn)水和和停止進(jìn)水，是單片機(jī)應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)藥、衛(wèi)生等各行各業(yè)中的一個(gè)典型而普通的例子，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，只能電熱水器越來越受人們的青睞，同時(shí)節(jié)安全、節(jié)能、易操作也是不可缺少的.在本設(shè)計(jì)中，研究智能電熱水器的水溫水位檢測器非常有意義.1。1選題的背景、目的及意義據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我市城鎮(zhèn)居民家庭以電熱水器為主,占總量的60%以上;從前風(fēng)光無限的燃?xì)鉄崴鳚u漸地黯然失色，市場份額僅剩不足20％;新興的太陽能熱水器雖然受到安裝條件的限制，但其安全、環(huán)保的性能廣受消費(fèi)者青睞,發(fā)展態(tài)勢迅猛，市場占有率已達(dá)到15％左右.于安全方面的考慮是城鎮(zhèn)居民更多選擇電熱水器和太陽能熱水器的主要原因。時(shí)下的商品房通風(fēng)效果并不好,燃?xì)猱a(chǎn)生的污染無法及時(shí)消除，而電熱水器和太陽能熱水器則基本沒有這方面的憂慮。三大熱水器：燃?xì)鉄崴鳌H老矣；電熱水器———風(fēng)頭正勁；太陽能熱水器—-—后勁十足。電熱水器的優(yōu)點(diǎn)：易安裝，不受天氣的影響，不受樓層和供水管道的限制，投入小。隨著技術(shù)進(jìn)步和新品的開發(fā)，下置式、嵌入式等多種安裝形式的電熱水器先后上市，徹底擺脫了房間空間的限制。中央供水和數(shù)碼智能的電熱水器也已進(jìn)入市場。電熱水器的安全問題涉及到消費(fèi)者的生命，又加上近些年的能源危機(jī)，人們生活節(jié)奏的加快，智能化電熱水器越來越受到消費(fèi)者的青睞。在當(dāng)今社會(huì)，科技日新月異，熱水器技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的科技成果被運(yùn)用到熱水器的制造中。如今的熱水器產(chǎn)品已經(jīng)絕對(duì)不是一個(gè)簡單的加熱器,而是科技含量高的現(xiàn)代化家電產(chǎn)品.隨著我國人民生活水平的逐漸提高，其生活條件有了很大的改善,智能化電器在人們?nèi)粘Ｉ钪姓加斜戎卦絹碓酱?與家庭生活密切相關(guān)的熱水器品種層出不窮,花樣翻新。正是在這樣的背景下，本設(shè)計(jì)選擇基于AT89C51單片機(jī)的智能電熱水器的設(shè)計(jì)研究。本選題目的是基于人們對(duì)現(xiàn)代家庭舒適、便利、安全以及多元化信息服務(wù)的需要，基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)具有智能特征的電熱水器控制器.選用AT89C51單片機(jī)作為控制芯片，就是為了實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能化，持續(xù)穩(wěn)定的熱水供應(yīng)，自動(dòng)斷電的安全功能，使人們洗浴時(shí)能放心享受,利于人們的身體健康,其務(wù)實(shí)性能快速滿足人們對(duì)現(xiàn)代生活快節(jié)奏的需求.1。2國內(nèi)外研究狀況和成果據(jù)了解，熱水器內(nèi)膽最關(guān)鍵，如果內(nèi)膽損壞就意味著整臺(tái)機(jī)器報(bào)廢。與其他家用產(chǎn)品不同的是,電熱水器沒有必要頻繁升級(jí)換代，出于安全性和經(jīng)濟(jì)性的考慮，熱水器的耐用性才是廠商需要絞盡腦汁的.對(duì)于熱水器來說內(nèi)膽是最關(guān)鍵的,從一定意義來說，內(nèi)膽的品質(zhì)就代表熱水器的品質(zhì)。目前的內(nèi)膽技術(shù)紛繁復(fù)雜，但究其本質(zhì)目標(biāo)都是一樣的:保溫、耐壓、不生銹、無水垢、不滲水是內(nèi)膽的基本要求。市場上常見的類型有搪瓷內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽、鈦金內(nèi)膽、金圭內(nèi)膽等，搪瓷內(nèi)膽抗疲勞性差，不銹鋼內(nèi)膽焊縫容易漏水,目前比較先進(jìn)的內(nèi)膽主要是鈦金內(nèi)膽。除了對(duì)耐用性的不懈追求，智能化技術(shù)運(yùn)用是今后技術(shù)發(fā)展的一個(gè)普遍趨勢。燃?xì)鉄崴髟O(shè)有自動(dòng)恒溫控制，停氣自動(dòng)關(guān)機(jī)，超水溫泄壓等安全保護(hù)功能，即使臨時(shí)停氣,仍有儲(chǔ)存的熱水使用。智能化技術(shù)的運(yùn)用有兩個(gè)好處，一是更方便,二是更節(jié)能,按照用戶的使用習(xí)慣提前預(yù)先加熱，讓使用者隨心享用熱水。而在非用水時(shí)間則啟動(dòng)中溫保溫方程式，根據(jù)設(shè)定溫度計(jì)算出最節(jié)能的保溫溫度，減小熱水器內(nèi)外溫差，因而大大減少保溫加熱次數(shù)，真正做到不拔插頭更省電.在節(jié)能上冰箱等家電產(chǎn)品已經(jīng)走在了前面，熱水器這種用電量很大的產(chǎn)品更加應(yīng)該推進(jìn)節(jié)能技術(shù)的普及。對(duì)于傳統(tǒng)的電熱水器行業(yè)而言，要想出現(xiàn)本質(zhì)性的突破幾乎是不可能的，而在功能上不斷提升,抓住人性化需求,卻是一條可行之路.而事實(shí)正是如此。阿里斯頓、比利奇、史密斯、海爾、美的爭先恐后推出了超大液晶屏、電子線控、超薄時(shí)尚、雙管加熱、漏電保護(hù)器、防電墻、多口出水等新技術(shù)，尤其是海爾，甚至在電熱水器上增加了按摩功能，專門的噴霧按摩噴嘴，讓消費(fèi)者可以足不出戶就感受按摩的快樂。國外對(duì)智能電熱水器的主要研究成果有：西門子智能電熱水器，采用德國新電腦溫控技術(shù)，確保出水溫度均勻恒定，使沐浴成為真正的享受。西門子家電集團(tuán)采用西門子在電站技術(shù)上的強(qiáng)大防漏電安全技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出獨(dú)有的ELCB德國安全專家模式功能。除具有正常的防漏電裝置外，還具備安全電流自我檢測功能,隨時(shí)檢測防漏電系統(tǒng)是否正常工作，雙重保險(xiǎn)將個(gè)體與電源完全分開，杜絕意外發(fā)生。櫻花IMES智能記憶節(jié)能系統(tǒng),突破了傳統(tǒng)單時(shí)段節(jié)能模式，提供了獨(dú)一無二的三時(shí)段定時(shí)預(yù)熱和七種供水模式，其工作過程“聰明伶俐”，它不斷自動(dòng)存儲(chǔ)、分析主人近一個(gè)月用水的具體數(shù)據(jù)，以最經(jīng)濟(jì)的模式提前為主人準(zhǔn)備熱水,真正實(shí)現(xiàn)全天候節(jié)能供水.特別是還具備體貼的停電數(shù)據(jù)保留功能,就算停電48小時(shí)，也能自動(dòng)記憶所有參數(shù),讓主人毫無后顧之憂。全新的智能中溫保溫功能,徹底彌補(bǔ)了傳統(tǒng)中溫保溫的缺陷,根據(jù)設(shè)定水溫、環(huán)境、季節(jié)的不同，自動(dòng)選擇最節(jié)能的保溫狀態(tài)，避免固定中溫技術(shù)大幅度溫差造成不必要的浪費(fèi)，縮短加熱時(shí)間，切實(shí)做到省電節(jié)能.配合特有超厚高密度聚氨脂發(fā)泡層,節(jié)能指標(biāo)全面達(dá)到國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然倍受信賴。完美的節(jié)能系統(tǒng)整合，把IMES智能記憶作為系統(tǒng)節(jié)能的核心，將各種節(jié)能的細(xì)節(jié)整合到盡善盡美，智能記憶與自動(dòng)加熱技術(shù)的融合應(yīng)用，自動(dòng)加熱、實(shí)時(shí)加熱、定時(shí)加熱三種工作模式任意選擇.就中國的具體情況而言,其研究成果雖稍遜于國外，但是學(xué)者們也在努力尋求技術(shù)的突破,比如海爾就走在了同行的前面。近日，HYPERLINK”http：///fenlei_xinxi/haier/Index.html”http：///fenlei_xinxi/zhuangxiu/Index。html”裝修更完美。此外，A6的節(jié)能效果同樣出色,智能預(yù)約、中溫保溫、分層加熱等讓您省錢到家。HYPERLINK”/fenlei_xinxi/shiyangyiqi/Index.html”實(shí)驗(yàn)證明，僅中溫保溫一項(xiàng)技術(shù)，就能在24小時(shí)內(nèi)節(jié)能約0。33度。如深圳市明佳實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司獲得了19項(xiàng)熱水器發(fā)明專利的授權(quán)。在熱水器研發(fā)中模擬大自然中的負(fù)離子功效，利用熱水器的電能、空氣氣壓、水壓形成的勢能和動(dòng)能，作用于空氣或水中的水分子使其發(fā)生破裂，使空氣中帶負(fù)電荷的氧分子和微小的水分子結(jié)合，生成大量的負(fù)離子.1.3研究設(shè)想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能單片機(jī)，片內(nèi)4kb的可系統(tǒng)編程Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集合了Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，功能很強(qiáng)大,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域?；诖耍也捎肁T89C51作為智能電熱水器的控制芯片,通過選用電源模塊、單片機(jī)模塊、ISP在線編程接口、鍵盤模塊、數(shù)碼管及指示燈顯示模塊、水溫、水位檢測模塊、報(bào)警輸出模塊，來實(shí)現(xiàn)智能控制的要求.具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):AT89C51采用+5V電源供電，設(shè)計(jì)要求制作一直流穩(wěn)壓電源,采用220V市電供電，經(jīng)橋式整流后送入濾波電路,再經(jīng)穩(wěn)壓芯片CW7805輸出+5V電壓。單片機(jī)容易受外界環(huán)境干擾，因此要求供電電源單獨(dú)設(shè)計(jì)制作.單片機(jī)硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)配以按鍵、顯示器件構(gòu)成。限于單片機(jī)型號(hào)采用12MHz晶振和兩個(gè)33μF陶瓷平衡電容組成振蕩電路。為使硬件具有通用性，復(fù)位電路采用上電與按鍵復(fù)位結(jié)合設(shè)計(jì)，獨(dú)立式按鍵通過P3口掃描查詢,分別執(zhí)行功能查詢、增值、減值功能.系統(tǒng)工作時(shí)，首先檢測功能按鍵，進(jìn)行溫度范圍設(shè)置.其次檢測加減按鍵,進(jìn)行溫度范圍調(diào)節(jié)，然后運(yùn)行程序，由傳感器經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，檢測水溫,當(dāng)檢測溫度低于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí)，開始加熱;檢測溫度高于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí),停止加熱.當(dāng)溫度超過65℃時(shí),蜂鳴器報(bào)警。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目前市場上的電熱水器有連續(xù)水流式,雖具有加熱速度快和體積小的優(yōu)點(diǎn)，但需要的功率大,大多數(shù)家庭供電線路難以承受。而且市場上傳統(tǒng)的機(jī)械式電熱水器控制功能不完善,而且精度低、可靠性差，因此電熱水器的智能化成為必然趨勢。采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能化，主要是因?yàn)槠洳捎妹嫦蚩刂频闹噶钕到y(tǒng),實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)。CPU可以直接對(duì)I/O口進(jìn)行輸入、輸出操作及邏輯運(yùn)算，并且具有很強(qiáng)的位處理能力,能有針對(duì)性的解決由簡單到復(fù)雜各類控制任務(wù)。單片機(jī)做為嵌入式應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)，由于其出色的性價(jià)比,極強(qiáng)的實(shí)用性，它取得了巨大的發(fā)展。本課題是基于AT89C51單片機(jī)的智能電熱水器的控制器的設(shè)計(jì)，要達(dá)到的控制要求有：（1）用兩位數(shù)碼管顯示水溫，兩位數(shù)碼管顯示預(yù)設(shè)溫度.（2）水溫檢測顯示范圍為00～99℃，精度為±1℃。（3）溫度預(yù)設(shè)范圍為30～60℃，當(dāng)檢測溫度低于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí)，開始加熱;檢測溫度高于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí),停止加熱。（4）設(shè)置3個(gè)程序按鍵.電源開關(guān)鍵：電源關(guān)閉時(shí),4個(gè)數(shù)碼管熄滅，加熱元件斷電,但單片機(jī)系統(tǒng)正常工作，熱水器面板上的電源指示燈點(diǎn)亮。電源開啟后,根據(jù)上次設(shè)定的溫度（220V總電源不能關(guān)閉）自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。如220V總電源關(guān)閉后再開機(jī)，預(yù)設(shè)溫度自動(dòng)定為40℃。溫度+鍵：每按一次該鍵，預(yù)設(shè)溫度加1℃，長按該鍵（時(shí)間超過1秒以上)，預(yù)設(shè)溫度快速增加,當(dāng)預(yù)設(shè)溫度加到60℃時(shí)，按該鍵不起作用。溫度－鍵：每按一次該鍵，預(yù)設(shè)溫度減1℃，長按該鍵（時(shí)間超過1秒以上)，預(yù)設(shè)溫度快速減小，當(dāng)預(yù)設(shè)溫度減到30℃時(shí),按該鍵不起作用.（5）設(shè)置3個(gè)面板指示燈.電源指示燈(紅）:接通220V電源，該指示燈點(diǎn)亮.加熱指示燈（綠）：加熱元件工作時(shí)，該指示燈被點(diǎn)亮。報(bào)警指示燈（黃）：當(dāng)熱水器出現(xiàn)異常情況時(shí)，該指示燈被點(diǎn)亮。（6）報(bào)警設(shè)置。高溫報(bào)警：當(dāng)檢測溫度高于65℃時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。低溫報(bào)警：當(dāng)檢測溫度低于0℃時(shí),自動(dòng)報(bào)警.缺水報(bào)警：當(dāng)儲(chǔ)水箱內(nèi)缺水時(shí)，自動(dòng)報(bào)警.漏電報(bào)警：當(dāng)熱水器發(fā)生漏電情況時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。（7）設(shè)置一個(gè)蜂鳴器,當(dāng)熱水器出現(xiàn)異常情況而報(bào)警時(shí)，由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，并自動(dòng)切斷加熱元件的供電。2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本次課題的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)：1、以51系列單片機(jī)為核心器件組成一個(gè)智能的水位水溫檢測系統(tǒng)。2、系統(tǒng)具有水溫和水位的高分辨率顯示。3、系統(tǒng)具有自檢水溫傳感器的功能。4、系統(tǒng)具有控制繼電器功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水、加熱2.2系統(tǒng)研究思路根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，從而要解決水位水溫的顯示和上水控制以及電加熱的切換問題。直流穩(wěn)壓電源由整流橋，濾波電路,穩(wěn)壓電路組成。穩(wěn)壓電路采用CW7805芯片，輸出+5V。智能電熱水器控制電路時(shí)鐘電路,復(fù)位電路，單片機(jī),按鍵，數(shù)碼管，漏電檢測電路,傳感器，蜂鳴器，繼電器等部分組成。軟件編寫時(shí)，首先檢測功能按鍵，先進(jìn)行溫度范圍設(shè)置，其次檢測加減按鍵，進(jìn)行溫度范圍調(diào)節(jié)，然后運(yùn)行程序，由傳感器經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，檢測水溫，水溫在小于設(shè)置溫度范圍1°時(shí)，單片機(jī)控制繼電器對(duì)電熱水器加熱,當(dāng)水溫超過溫度設(shè)置范圍1°是，單片機(jī)控制繼電器斷電斷電，停止加熱.當(dāng)溫度超過99°時(shí),蜂鳴器報(bào)警。以上查詢功能有比較電路指令完成。2。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思路，采用單片機(jī)作為控制器件,本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括信號(hào)檢測、處理、顯示和繼電器控制幾個(gè)模塊，系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：漏電、短路、漏電、短路、水位、溫度、干燒測量電路A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809電源繼電器輸出報(bào)警輸出電加熱指示單片機(jī)AT89C51基于82C55的現(xiàn)實(shí)和鍵盤電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS12887圖2.1系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)組成的電路原理圖如圖2.2所示圖（2.2）第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)要求和原理框圖，檢測器的功能是有一下幾塊模塊實(shí)現(xiàn)的：信號(hào)檢測、處理、顯示和繼電器控制幾個(gè)模塊。其中AT89C51為核心控制器件，DS18B20和MPX4115為水溫水位的信號(hào)采集器件，數(shù)碼管為顯示器件，紅綠燈為信號(hào)檢測器件，繼電器為控制器件。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容:一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路.二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備,如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。本設(shè)計(jì)中只用最小系統(tǒng)加上鍵盤、顯示、ISP接口電路,單片機(jī)本身資源可以滿足設(shè)計(jì)要求,所以不必對(duì)單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心,主要分兩部分：直流穩(wěn)壓電源和智能電熱水器控制電路.直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流橋、濾波電路、穩(wěn)壓電路組成。智能電熱水器系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、ISP在線編程接口電路鍵盤、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和顯示接口電路組成。3。1電源電路電源電路按元件類型可分為電子管穩(wěn)壓電路、三極管穩(wěn)壓電路、可控硅穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路等。根據(jù)調(diào)整元件與連接方法，可分為并聯(lián)型和串聯(lián)型；根據(jù)調(diào)整元件工作狀態(tài)不同，可分為線性和開關(guān)穩(wěn)壓電路.本設(shè)計(jì)中采用了線性工作狀態(tài)的線性集成穩(wěn)壓電源.直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，設(shè)計(jì)框圖：電源變壓器電源變壓器整流濾波電路穩(wěn)壓電路輸入電壓U1輸出電壓U2圖3.1直流穩(wěn)壓電源各部分簡介:（1）電源變壓器電源變壓器作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓V1變換成整流濾波電路所需的交流電壓V2。變壓器副邊與原邊的功率比P2/P1=η，式中η為變壓器的效率。(2）整流濾波電路整流電路將交流電壓變成單向脈動(dòng)的直流電壓。濾波電路用來濾除整流后單向脈動(dòng)電壓中的交流成份,合之成為平滑的直流電壓。常用的整流電路有全波整流電路、半波整流電路、橋式整流電路及倍壓整流電路。小功率直流電源因功率比較小，通常采用單相交流供電。由于橋式整流電路克服了半波整流的缺點(diǎn)，在橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導(dǎo)通半個(gè)周期，故流過每個(gè)二極管的平均電流僅為負(fù)載電流的一半，與半波整流電路相比較，其輸出電壓提高，脈動(dòng)成分減少。整流電路將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。為了獲得平滑的直流電壓，應(yīng)在整流電路的后面加接濾波電路，以濾去交流成分.濾波電路常見的有電容濾波電路、電感濾波電路及π型濾波電路。本設(shè)計(jì)采用電容濾波電路.電容濾波電路主要利用電容兩端電壓不能突變的特性，使負(fù)載電壓波形平滑，故電容應(yīng)與負(fù)載并聯(lián).橋式整流電路帶電阻負(fù)載時(shí)的輸出直流電壓U0=0。9V，接上電容濾波后，空載時(shí)的輸出直流電壓U0=UC=U2。所以，接上負(fù)載時(shí)的橋式整流電容濾波電路的輸出電壓介于上述兩者之間，其大小與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)，RLC越大,U0越大。（3)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)輸入交流電源電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。由于三端式穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有應(yīng)用時(shí)外接元件少、使用方便、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用。三端式穩(wěn)壓器有兩種，一種稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器。它們的基本組成及工作原理都相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。(4）三端固定輸出集成穩(wěn)壓器通用產(chǎn)品有CW7800T系列和CW7900系列。eq\o\ac(○,1)正壓系列:CW7800系列，該系列穩(wěn)壓塊有過流、過熱和調(diào)整管工作保護(hù)，以防過載而損壞.一般不需要接元件即可工作，有時(shí)為改善性能也會(huì)加少量元件。eq\o\ac（○,2）負(fù)壓系列:CW7900系列與CW7800系列相比，除了輸出電壓極性、引腳定義不同外，其它特點(diǎn)都相同。(5）穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種:一是特性指標(biāo),包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo),用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度,包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整流器率）、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。（6）電路目的：給單片機(jī)及其他控制電路提供電源。電源設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)很重要關(guān)節(jié)。它的穩(wěn)定與否涉及到電路是否能穩(wěn)定工作。按要求需要一個(gè)+5V電壓,一個(gè)+12V左右可調(diào)電壓。于是采用可調(diào)壓芯片LM317，它是穩(wěn)壓芯片。LM317是三端穩(wěn)壓集成電路,最大輸出電流為2。2A,輸出電壓范圍為1.25V~37V。它具有輸出電壓可變、內(nèi)藏保護(hù)功能、體積小、性價(jià)比高、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。用它制作輸出電壓可變穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)可變電阻R2,便可從LM317輸出端獲得UO(可變輸出電壓）。從電路中可以看出，LM317的輸出電壓(也就是穩(wěn)壓電源的輸出電壓)U0為兩個(gè)電壓之和,也就是R1兩端電壓與R2兩端電壓之和。而IR2實(shí)際上是兩路電流之和，一路是經(jīng)R1流向R2的電流IRI，其大小為URI/Rl。因URI為恒定電壓1.25V，Rl是一個(gè)固定電阻,小于240歐姆。所以IRl是一個(gè)恒定的電流.另一路是LM317調(diào)整端流出的電流ID，ID的平均值是50μA左右，最大值一般不超過100μA。而且在LM317穩(wěn)定工作時(shí),ID的值基本上是一個(gè)恒定的值.調(diào)節(jié)R2阻值即可調(diào)節(jié)LM317輸出電壓UO。既然ID和IRl對(duì)調(diào)節(jié)輸出電壓UO都起到了一定作用，并且IR1是由R1提供，IRI大小也沒有任何限制,LM317輸出電壓服從1。25+IDR2=UO關(guān)系。

可調(diào)穩(wěn)壓電路原理圖如圖所示.圖3.2可調(diào)穩(wěn)壓電路原理圖+5V電壓也是利用三端穩(wěn)壓集成電路得到的，采用7805芯片。其用法和LM317差別不大,如下圖所示。LM7805的1端是電源的輸入端，3端是輸出端，2端是接地端。圖3.37805三端穩(wěn)壓電源電路3.2鍵盤接口電路本畢業(yè)設(shè)計(jì)的按鍵采用獨(dú)立式按鍵,是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài).獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖：AT89C51AT89C51P1.0P1.1P1.2ABC+5V圖3.4獨(dú)立式按鍵圖3。5七段數(shù)碼管按鍵輸入均采用低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí),I/O口線有確定的高電平。當(dāng)I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路不可接上拉電阻。獨(dú)立式按鍵的軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平,則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序，具體編程見程序清單.3。3報(bào)警電路熱水器工作環(huán)境潮濕，為了保證使用者安全，控制器應(yīng)具備漏電檢測功能.在正常情況下，流過磁環(huán)的電流大小相等，方向相反，磁環(huán)檢測線圈無感應(yīng)電流信號(hào),漏電檢測集成電路輸出低電平。當(dāng)出現(xiàn)漏電電流時(shí)，由于流過磁環(huán)的電流不平衡,于是磁環(huán)檢測線圈感應(yīng)出漏電信號(hào),經(jīng)集成電路M54123L放大輸出高電平，經(jīng)三極管倒相后輸出至單片機(jī)。單片機(jī)接收到漏電信號(hào),則停止加熱、保溫及鍵盤操作,結(jié)束程序并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，蜂鳴器連續(xù)嗚響。在漏電保護(hù)及自檢不合格情況下，只有關(guān)閉電源及排除故障后,重新接通電源才能工作。

R6R6R3R4U1BELLD1YELLOWQ1NPN-12VP2.0(A8)21AT89C51圖3。6報(bào)警電路3。4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0809的管腳分布及其與AT89C51的主要接口示意圖:圖3。7ADC0809引腳及與AT89C51連接示意圖由上圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。IN0－IN7為8條模擬量輸入通道，ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小,必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路。數(shù)字量輸出及控制線：11條ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào).當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換.OE為輸出允許信號(hào),用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài).D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線.因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF(＋）,VREF（－）為參考電壓輸入。地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效.當(dāng)ALE線為高電平時(shí),地址鎖存與譯碼器將A，B,C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換.A,B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示:表3。1ADC0809通道選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809應(yīng)用說明：（1)ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51單片機(jī)直接相連.（2）初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。（3)送要轉(zhuǎn)換的那一通道的地址到A，B，C端口上。（4）在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào).(5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。（6)當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖剑@時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。3.5溫度檢測電路本文采用溫度傳感器DS18B20采集電熱水器的實(shí)時(shí)溫度，提供給AT89C51的P3。2口作為數(shù)據(jù)輸入.在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對(duì)象為水溫.其電路原理框圖如下:

GNDGND9DQ8VDD7DS18B20P3.3AT89C51VCCR5.7KVCC圖3.8溫度檢測電路DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量范圍為－55℃~＋125℃,可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達(dá)0。0625℃，被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，支持3V~5。5V的電壓范圍,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存.DS18B20使電壓、特性有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng).如圖2所示DS18B20的2腳DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；1腳當(dāng)傳感器工作時(shí)，如果水溫超過60℃,將溫度傳給單片機(jī)，蜂鳴器報(bào)警，并斷電；如果水溫低于30℃,熱水器開始工作,加熱指示燈亮。3.6水位檢測電路水位檢測為三個(gè)并聯(lián)的不同阻值的電阻,電路的電極電流較小(幾個(gè)微安)，電腐蝕小，適用水電阻變化范圍大(幾K一100K歐)。某電阻所在水位未到達(dá)，電阻截止；水位到達(dá)，電阻導(dǎo)通，組成并聯(lián)電路。將不同阻值所分得的電壓經(jīng)PTB1轉(zhuǎn)換后，可判斷出水位信息（高、中、低、干燒）。第四章元器件介紹及功能4.1AT89C51單片機(jī)4。1.1功能特性描述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容.由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。主要功能特性:

·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命:1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路4。1.2管腳描述圖4.1AT89C51邏輯引腳圖VCC:供電電壓.

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流.當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位.在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼,此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流.P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收.

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位.在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容.P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管腳備選功能

P3。0RXD（串行輸入口）

P3。1TXD（串行輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3。4T0（記時(shí)器0外部輸入）

P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）

P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）

P3。7/RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）

P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖.如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí),ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào).在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效.但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn).4.1。3引腳功能1、主電源引腳Vcc（40腳）：接+5V電源正端。Vss（20腳）：接+5V電源地端.2、外接晶體引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）：接外部晶振的兩個(gè)引腳。3、MCS—51輸入/輸出引腳MCS-51單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，共32根I/O線,4個(gè)端口都是準(zhǔn)雙向口。每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器,即專用寄存器P0-P3，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。為方便起見，我們把4個(gè)端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0-P3。在訪問片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí),低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時(shí)傳送，高8位地址由P2口傳送.在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的I/O口使用。P0口：可作為一般的I/O口用,但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。P1口：每一位均可獨(dú)立作為I/O口。P2口：可作為一般I/O口用，但應(yīng)用系統(tǒng)采用外部系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作為高8位地址線.P3口：雙功能口。作為第一功能使用時(shí)同P1口，每一位均可獨(dú)立作為I/O口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個(gè)功能不能同時(shí)使用.4、控制線RST/Vpd（9腳）：RST即為RESET,Vpd為備用電源。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)震蕩工作時(shí)，該引腳上將出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，這時(shí)可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作,使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。當(dāng)Vcc發(fā)生故障,降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí),該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。在訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出端的低八位地址；在不訪問片外程序存儲(chǔ)器期間，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。PSEN（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出端,低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)該信號(hào)有效兩次，并通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，該信號(hào)將不出現(xiàn)。EA/VPP（31腳）：EA為片外程序存儲(chǔ)器選通斷。該引腳有效（低電平）時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器,否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)還有EPROM的機(jī)型,在編程期間,此引腳用作12V編程電源Vpp的輸入端。4。2數(shù)字式溫度傳感器DS18B204.2.1功能特性描述DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件"體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線"接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的“DS1820"體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活.使您可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。DS18B20、DS18B22“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS18B20一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55°C～+125°C,在—10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為±2°C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V～5。5V的電壓范圍,使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小.DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色!DS1822與DS18B20軟件兼容,是DS18B20的簡化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C,適用于對(duì)性能要求不高,成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇,讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng).4.2.2管腳描述DS18B20可編程溫度傳感器有3個(gè)管腳，如圖3。2所示。GND為接地線，DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個(gè)較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源,范圍3。O～5.5V。本文使用外部電源供電。圖4.2DS18B20管腳圖1、測溫功能：當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的0，1字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0．0625℃／LSB形式表示。溫度值格式表4表4。1溫度格式LSByteMSByteBit723Bit15SBit622Bit14SBit521Bit13SBit420Bit12SBit32—1Bit11SBit22-2Bit1026Bit12-3Bit925Bit02-4Bit824其中“S”為標(biāo)志位，對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算:當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí),直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制;當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼,再計(jì)算十進(jìn)制值。表2.1表是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,就把測得的溫度值與TH做比較，若T〉TH或T<TL,則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。溫度轉(zhuǎn)換算法及分析如下:由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié)(MSByte）高5位是用來保存溫度的正負(fù)(標(biāo)志為S的bit11～bit15)，高字節(jié)（MSByte）低3位和低字節(jié)來保存溫度值（bit0~bit10）。其中低字節(jié)(LSByte)的低4位來保存溫度的小數(shù)位（bit0~bit3）。由于本程序采用的是0.0625的精度，小數(shù)部分的值，可以用后四位代表的實(shí)際數(shù)值乘以0.0625,得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個(gè)小數(shù)位,所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。也就說，本系統(tǒng)的溫度精確到了0。1度。2、工作協(xié)議:初始化-〉ROM操作命令->存儲(chǔ)器操作命令—〉處理數(shù)據(jù)1）初始化單總線上的所有處理均從初始化開始2）ROM操作品令總線主機(jī)檢測到DSl8B20的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如指令代碼ReadROM（讀ROM）［33H］MatchROM（匹配ROM)［55H］SkipROM(跳過ROM][CCH]SearchROM（搜索ROM）［F0H］Alarmsearch（告警搜索)[ECH]3）存儲(chǔ)器操作命令指令代碼WriteScratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器)[4EH]ReadScratchpad（讀暫存存儲(chǔ)器)[BEH]CopyScratchpad（復(fù)制暫存存儲(chǔ)器)[48H］ConvertTemperature(溫度變換)[44H］RecallEPROM（重新調(diào)出)［B8H]ReadPowersupply（讀電源)[B4H］4。3壓力傳感器4。3.1功能特性描述HK—610壓力傳感器是一款以應(yīng)變片為原理的壓力傳感器。應(yīng)變片壓力傳感器，應(yīng)用先進(jìn)的鍍膜工藝，將應(yīng)變電橋直接制作在測壓膜片上。由于不用傳統(tǒng)的膠粘工藝，顯著改善了應(yīng)變式傳感器的長期穩(wěn)定性及抗蠕變特性，使產(chǎn)品使用的溫度范圍大為擴(kuò)展。由于沒有活動(dòng)部件,抗振動(dòng)和抗沖的能力很強(qiáng)，可用于惡劣的環(huán)境。該壓力傳感器的主要技術(shù)特點(diǎn):

·高溫、高壓

·高精度、高穩(wěn)定性精度優(yōu)于0.05%/年

·抗振動(dòng)、沖擊、耐腐蝕全不銹鋼結(jié)構(gòu)

·體積小、重量輕直接過程安裝4。3。2工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示:R=ρS/L式中：ρ--金屬導(dǎo)體的電阻率（Ω·cm2/m）S——導(dǎo)體的截面積（cm2)L——導(dǎo)體的長度（m)我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時(shí)，其長度增加，而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長度減小而截面增加，電阻值則會(huì)減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。4.4模數(shù)轉(zhuǎn)化器ADC0809是一個(gè)典型的A/D轉(zhuǎn)換芯片，為逐次逼近式8位CMOS型A/D轉(zhuǎn)換器,片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)、三態(tài)輸出鎖存器以及相應(yīng)的通道地址鎖存與譯碼電路。ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容.8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。具有轉(zhuǎn)換起停控制端。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs，單個(gè)＋5V電源供電，模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。首先輸入3位地址，并使ALE＝1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí),輸出三態(tài)門打開,轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換是把從熱電偶接收到的溫度模擬量轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字量輸送到單片機(jī)里，以便可以用單片機(jī)進(jìn)行控制。4。5點(diǎn)陣字符型液晶顯示器LCD16024.5.1基本參數(shù)及引腳功能160LED分為帶光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。4.5.2主要技術(shù)參數(shù)顯示容量：16＊2個(gè)字符芯片工作電壓：4.5—5。5V工作電流:2。0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓：5。0V字符尺寸：2.95*4。35（W*H）mm表4.2引腳功能說明：編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓4RS數(shù)據(jù)/命令選擇5R/W讀/寫選擇6E使能信號(hào)7D0數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)9D2數(shù)據(jù)10D3數(shù)據(jù)11D4數(shù)據(jù)12D5數(shù)據(jù)13D6數(shù)據(jù)14D7數(shù)據(jù)15BLA背光正極16BLK背光正極4.5。3指令的說明及時(shí)序表4。3指令的說明及時(shí)序指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0100000000012000000001＊300000001I/D40000001DC5000001S/CR/L**600001DLNF＊*70001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址911BF計(jì)數(shù)器地址4。6繼電器一、繼電器的工作原理和特性繼電器是一種電子控制器件，采用電磁繼電器。通過單片機(jī)來控制其線圈的通斷電,從而控制其觸點(diǎn)的吸和與斷開.繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。1、電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放,從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。驅(qū)動(dòng)電路如圖3。6。1圖4。3電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路2、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成.熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。3、固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離.固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。.二、繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)1、額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓.根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。在這采用直流電壓(+5V)的工作電壓來驅(qū)動(dòng)。2、直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻,可以通過萬能表測量。3、吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí),給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作.而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1。5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。4、釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。5、觸點(diǎn)切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)由主程序，鍵掃描子程序及若干功能模塊子程序組成。其中主控制器子程序包括A/D轉(zhuǎn)換子程序（水位、水溫），鍵盤處理及顯示子程序，加熱控制子程序（使用輸出比較功能)，漏電保護(hù)子程序等組成。主程序要先初始化系統(tǒng)的工作參數(shù)，主要是單片機(jī)的定時(shí)器，COP模塊、A/D轉(zhuǎn)換、端口、鍵中斷等的工作模式參數(shù)設(shè)定，之后系統(tǒng)主程序循環(huán)調(diào)用各個(gè)功能模塊子程序，對(duì)相關(guān)事件的處理依靠標(biāo)志位和判斷標(biāo)志位實(shí)現(xiàn).在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用到了PROTEUS的ISIS電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)和KEIL單片機(jī)編程軟件，通過對(duì)它們聯(lián)調(diào)可以仿真出本次設(shè)計(jì)的要求。下面對(duì)這個(gè)兩個(gè)軟件做簡單的介紹。5。1PROTEUS（ISIS）和KEIL簡介一、PROTEUS（ISIS)簡介Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī),元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點(diǎn)：

1、全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。

2、具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動(dòng)態(tài)仿真、1C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 3、目前支持的單片機(jī)類型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片.總之該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大,可仿真51、AVR、PIC。二、KEIL簡介KEILC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，它提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision)將這些部份組合在一起。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高,多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解.5。2程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)程序的編寫采用匯編語言,匯編語言直接同計(jì)算機(jī)的底層軟件甚至硬件進(jìn)行交互，它具有如下一些優(yōu)點(diǎn):·能夠直接訪問與硬件相關(guān)的HYPERLINK”/wiki/存儲(chǔ)器”存儲(chǔ)器或I/O端口；

·能夠不受編譯器的限制，對(duì)生成的HYPERLINK”/wiki/二進(jìn)制代碼"二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制；

·能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問或者HYPERLINK”javascript:linkredwin(’硬件設(shè)備共享')；”硬件設(shè)備共 享引起的)；｝if（count==2)｛GotoXY（0，0)；Print（”Passcode：**"）；｝if(count==3)｛GotoXY(0，0)；Print（"Passcode：*＊*"）；｝if(count==4）｛GotoXY(0,0）;Print（"Passcode：*＊**”）; }if（count==5）｛GotoXY（0，0);Print(”Passcode：**＊*＊”)；｝if（count==6）{GotoXY（0,0);Print（”Passcode：*＊*＊*＊"）；} if(count〉6){GotoXY(0,0）;Print(”Passcode：＊*＊＊＊*"); count1=0；｝｝if((sk［14]==1)&(count6==1）)｛if((password[0]==oc［0]）&(password[1］==oc[1]）＆(password[2］==oc[2]）＆(password［3]==oc［3］）&（password［4］==oc［4］）＆(password［5］==oc[5])＆（count==6)){ GotoXY(0，0);Print(”O(jiān)pening。。。.。?！?;sk[14]=0;