家用智能電熱水器控制器(完整)

編號：審定成績：XX大學畢業(yè)設(shè)計〔論文〕設(shè)計〔論文〕題目：家用智能電熱水器控制器學院名稱：學生姓名：專業(yè)：班級：學號：指導教師：辯論組負責人：填表時間：年月重慶郵電大學教務(wù)處制摘要隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對電熱水器的要求越來越趨向于智能化和數(shù)字化。其中，電熱水器控制器性能的好壞不僅是電熱水器性能好壞的表達，更關(guān)系到人身平安等重要內(nèi)容。因此，電熱水器控制器的設(shè)計是智能電熱水器的需要，同時也是電熱水器的重要組成局部。論文首先結(jié)合當前電熱水器的開展現(xiàn)狀和開展趨勢，介紹了電熱水器控制器研究的目的及意義。在確定控制參數(shù)的根底上，詳細介紹了控制器的各功能組成模塊及工作原理。根據(jù)電熱水器工作原理進行控制器的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。最后深入介紹了控制器的調(diào)試方法和過程，以及對整個控制器的設(shè)計與實現(xiàn)工作進行總結(jié)。硬件電路設(shè)計中充分利用51單片機的特點，主要對水溫控制、水位控制和漏電檢測模塊進行了詳細地分析設(shè)計。其中，通過采用自制分段式水位傳感器，實現(xiàn)了水位測量的低本錢設(shè)計；對水溫控制進行了完整的理論分析和算法設(shè)計，測量精度到達±1℃；通過分析漏電檢測原理，在理論計算根底上設(shè)計了漏電檢測電路。軟件局部在硬件平臺的根底上實現(xiàn)電熱水器的控制工作，包括液晶顯示程序、按鍵掃描程序、水位控制程序、溫度控制程序、漏電檢測程序以及聲音提示程序等。本系統(tǒng)在軟硬件設(shè)計的根底上，使用了計算機仿真演示。通過計算機仿真，該控制器可以實現(xiàn)對水位控制、溫度控制等功能，并能動態(tài)監(jiān)測電熱水器工作狀況，這也驗證了此設(shè)計的正確性?！娟P(guān)鍵詞】電熱水器漏電檢測溫度控制水位控制AbstractWiththeimprovementofqualityofpeople'slives,people’sdemandforwaterheaterstendtobemoreintelligentanddigital.Amongthem,whethertheelectricwaterheatercontrollerperformanceisgoodornotisnotonlytheembodimentofthewaterheaterperformance,butalsorelatedtopersonalsafetyandotherimportantcontent.Therefore,theelectricwaterheatercontrollerdesignisnotonlytheneedofintelligentwaterheater;butalsoisanimportantpartofelectricwaterheater.Firstlywiththeelectricwaterheaters’currentdevelopmentsituationandtrend,thepurposeandsignificanceoftheelectricwaterheatercontrollerwasintroducedinthispaper.Basedondeterminingthecontrolparameters,thefunctionalcomponentandtheworkingprincipleofthecontrollerwereintroducedindetail.Thecontrollerhardwareandsoftwareweredesignedbyknowingtheworkingprincipleofthewaterheaters.Finally,thepaperdescribedthedebuggingprocessandmethodindetail,thedesignandimplementationofthecontrolsystemalsowassummarized.Fulluseoffeatures51MCUinhardwaredesign,mainlyanalysisthewatertemperaturecontrol,watercontrolandleakagedetectionmoduleindetail.Amongthem,thewatertemperaturecontrolforacompletetheoreticalanalysisandalgorithmdesign,measurementaccuracyof±1℃,throughtheuseofhome-madesub-typelevelsensors,levelmeasurementanddisplaytoachievealow-costdesign.Byanalyzingtheleakagedetectionprinciple,wedesigntheleakagedetectioncircuitbasedonthetheoreticalcalculation.Softwarecomponentscouldcontroltheelectricwaterheatersbasedonthehardwareplatform,whichincludesliquidcrystaldisplayprogram,keyscanner,waterlevelcontrolprocedures,temperaturecontrolprocedures,leakagetestprocedures,andproceduresforvoiceprompts.Thesystemusecomputersimulationshowsbasedonhardwareandsoftwaredesign.Throughcomputersimulation,thecontrollercanrealizethewaterleveldetection,temperaturedetectionandotherfunctions,andcandynamicallymonitortheworkingconditionsofelectricwaterheaters,whichalsoverifiedthecorrectnessofthisdesign.【Keywords】Electricwaterheaterleakagedetectiontemperaturecontrolwaterlinecontrol目錄前言1第一章緒論2第一節(jié)電熱水器開展現(xiàn)狀及開展趨勢2一、電熱水器開展現(xiàn)狀2二、電熱水器控制技術(shù)歷程及趨勢2第二節(jié)課題研究的目的及意義3第三節(jié)本文研究的主要內(nèi)容4第四節(jié)本章小結(jié)5第二章系統(tǒng)總體設(shè)計6第一節(jié)系統(tǒng)概述6第二節(jié)硬件總體選型7一、主要元器件選型原那么7二、主要元器件選型7第三節(jié)軟件總體設(shè)計8一、單片機系統(tǒng)資源分配8二、系統(tǒng)軟件總體設(shè)計9第四節(jié)本章小結(jié)10第三章系統(tǒng)實現(xiàn)11第一節(jié)硬件設(shè)計11一、電源電路設(shè)計11二、單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計12三、人機交互電路設(shè)計13四、水位控制電路設(shè)計14五、溫度控制電路設(shè)計16六、漏電檢測電路設(shè)計17七、聲音提示模塊19第二節(jié)軟件設(shè)計19一、液晶顯示程序設(shè)計19二、按鍵掃描程序設(shè)計22三、水位控制程序設(shè)計23四、溫度控制程序設(shè)計23五、漏電檢測及聲音提示程序設(shè)計26六、控制策略程序設(shè)計26第三節(jié)本章小結(jié)28第四章系統(tǒng)測試與分析29第一節(jié)硬件調(diào)試29一、靜態(tài)調(diào)試29二、動態(tài)調(diào)試30第二節(jié)軟件調(diào)試30一、先獨立后聯(lián)機31二、先分塊后組合31三、先單步后連續(xù)31第三節(jié)仿真演示32一、仿真軟件簡介32二、系統(tǒng)仿真測試過程33第四節(jié)本章小結(jié)35第五章結(jié)論36致謝37參考文獻38附錄40一、英文原文40二、英文翻譯46三、系統(tǒng)電路51四、源程序52五、其它65前言隨著國民經(jīng)濟的快速開展，熱水器已經(jīng)成為人們生活中必不可少的家用電器之一。電熱水器具有無污染、平安、保溫時間長、使用方便等優(yōu)點，越來越受到消費者的青睞。有專家預(yù)計，借家電下鄉(xiāng)等國家政策扶持，農(nóng)村三、四級市場的拓展，以及行業(yè)技術(shù)升級、企業(yè)管理升級，2023年至2023年我國電熱水器的需求量將呈現(xiàn)遞增趨勢，市場保有量將呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的增長態(tài)勢[1]。目前市場上有兩種電熱水器，連續(xù)水流式和貯水式。前者雖具有加熱速度快和體積小等優(yōu)點，但功率太大，大多數(shù)家庭的供電線路難以承受。而市場上貯水式電熱水器大多數(shù)采用機械式控制器，存在控溫精度低、加熱時間長、可靠性差、功能單一、操作復雜、控制不方便等缺乏，很多控制器只具有水位和溫度顯示功能，不具有控制功能。另外，電熱水器平安也是大問題，普通電熱水器多采用外配漏電保護器，有漏電發(fā)生時切斷電源。但一般漏電保護器質(zhì)量參差不齊，漏電保護可靠性差，需要用戶人工定期測試保護可靠性，這樣用戶無法實時知道漏電保護器的可靠性。針對上述情況，利用單片機作為控制器的核心，可設(shè)計出一種多功能的電熱水器控制器。本文設(shè)計了一種智能電熱水器微控制器，可以實現(xiàn)人機交互、水位控制、溫度控制和漏電實時檢測，假設(shè)漏電時可同時切斷加熱管及控制器電源，并發(fā)聲報警提示；熱水器干燒報警，控制器故障指示等多種實用功能，方便用戶使用。緒論電熱水器開展現(xiàn)狀及開展趨勢一、電熱水器開展現(xiàn)狀經(jīng)過20多年的開展，整個熱水器行業(yè)已經(jīng)從最初的小而少開展到現(xiàn)在的大而多，產(chǎn)品類型也隨著技術(shù)不斷成熟，由最初的燃氣熱水器獨領(lǐng)風騷開展到今天的燃氣式、電熱式、太陽能、空氣源熱泵等多種類型。隨著全球經(jīng)濟快速開展，中國電器制造業(yè)的迅猛開展及城市建設(shè)步伐的不斷加快，為熱水科技產(chǎn)業(yè)帶來了無限商機。目前，創(chuàng)新、平安、節(jié)能、高效已成為熱水器行業(yè)間競爭的焦點及開展趨勢。據(jù)調(diào)查，中國熱水器的普及率只有70％左右。目前，46.6％的居民家庭表示要在未來5年中購置或更換熱水器。未來5年內(nèi)我國城市熱水器需求量將平穩(wěn)增長，到達4660萬臺，熱水器行業(yè)即將迎來新一輪的消費頂峰[2]。據(jù)國務(wù)院開展研究中心市場經(jīng)濟研究所推出的“中國城市熱水器市場研究咨詢報告〞顯示，未來三年，我國熱水器市場將繼續(xù)保持平穩(wěn)開展的態(tài)勢，年增長保持在6％左右。就中國的具體情況而言，太陽能熱水器由于安裝位置的局限性，只適用于居住在頂樓的居民，且受天氣原因的限制，使用范圍狹窄；燃氣熱水器由于必須分室安裝，且須由專業(yè)人員安裝，并且燃氣熱水器不易調(diào)溫，需定期除垢，在使用中還易產(chǎn)生有害氣體，特別是使用液化石油氣和人工煤氣型的直排式燃氣熱水器，會產(chǎn)生輕度油煙，嚴重時甚至會危及生命。因此燃氣熱水器是一種人命關(guān)天的特殊產(chǎn)品，即使有百分之一的疏忽，帶給用戶的危險將是百分之百。根據(jù)中國商業(yè)聯(lián)合會前不久的統(tǒng)計，電熱水器的市場份額在銷售數(shù)量和銷售收入兩個方面都已經(jīng)超過了長期以來占優(yōu)勢的燃氣熱水器。該中心預(yù)計，在城市電網(wǎng)更大范圍改造和城市住房市場大規(guī)模啟動的帶動下，今后幾年我國電熱水器市場將呈現(xiàn)強勁增長勢頭。二、電熱水器控制技術(shù)歷程及趨勢目前市場上的電熱水器分連續(xù)水流式和貯水式，前者雖具有加熱速度快和體積小的優(yōu)點，但需要的功率大，大多數(shù)家庭供電線路難以承受。而市場上傳統(tǒng)的機械式電熱水器控制功能不完善，而且精度低、可靠性差，生活質(zhì)量的提高使得消費者對電熱水器功能提出延伸至全新的概念層面。熱水器技術(shù)未來將繼續(xù)朝著以下幾個方面開展：智能化：從最初的手動旋鈕調(diào)節(jié)開展到如今數(shù)字化調(diào)節(jié)方式；節(jié)能技術(shù)：從最初機械結(jié)構(gòu)上的保溫節(jié)能到控制技術(shù)上的定時加熱或分步加熱技術(shù)轉(zhuǎn)變，由于在水溫很高時熱量流失較快，所以未采用該類技術(shù)的產(chǎn)品需要長時間在高溫區(qū)反復加熱，不僅啟動頻繁，而且耗電量很大，如果用戶可根據(jù)自己的實際需要設(shè)定好規(guī)定時段以進行定時倒計時加熱，那么能將保溫耗電降至最低；平安穩(wěn)定性：由于電熱水器不同于一般的家電產(chǎn)品，涉及到人身平安，所以平安問題一直是各大廠家考慮的重點。隨著現(xiàn)在各種平安技術(shù)在電熱水器設(shè)計中的普遍應(yīng)用，用電環(huán)境的日益標準，以及國家對電熱水器實行強制認證，平安技術(shù)已經(jīng)成為衡量電熱水器的重要標準。其中平安技術(shù)主要表達在能自動檢測熱水器是否處于正常工作狀態(tài)，并具有調(diào)溫、恒溫、防干燒、防超高溫、防漏電等多項自檢功能，使用戶在使用過程中平安更有保障。此外，隨著無線通信技術(shù)的開展，無線遠程控制也將是新一代電熱水器的開展方向，用戶可以通過任何一部雙音頻固定或遙控熱水器的開/關(guān)、溫度設(shè)定等，并可查詢熱水器的工作狀態(tài)?，F(xiàn)在市場上較為先進的儲水式電熱水器能實現(xiàn)上述等功能，但仍難以滿足人們對現(xiàn)代化家電的使用要求。在現(xiàn)如今眾多的控制手段中，要滿足低價格、高性能、尤其是智能化的要求，采用典型的嵌入式控制系統(tǒng)——單片機為核心的控制器應(yīng)為首選。課題研究的目的及意義傳統(tǒng)家用電器較為典型的有空調(diào)機、電冰箱、吸塵器、電飯煲、洗衣機、消毒碗柜等。新型家用電器有電磁爐、微波爐、電烤箱等。無論是新型家用電器還是傳統(tǒng)家用電器，其整體技術(shù)都在不斷地提高，其中外觀、材料、工藝、結(jié)構(gòu)、器件、原理、功能及微電子技術(shù)的應(yīng)用都有很大的變化。因此，家用電器的總體水平和品質(zhì)呈不斷上升趨勢。家用電器的進步，關(guān)鍵在于采用了計算機控制技術(shù)，從而使家用電器從一種機械式的用具變成了一種具有智能的設(shè)備。智能家用電器表達了家用電器目前最新的面貌和水平。嵌入式家用電器由于單片機有體積小、功能強、可靠性高的明顯特點，因而可以構(gòu)成一個體積很小的控制器并嵌入到家用電器內(nèi)部。以單片機為核心所構(gòu)成的控制器可以看作是家用電器的一個零件，這種結(jié)構(gòu)方式就產(chǎn)生了嵌入式家用電器。嵌入式家用電器有兩種不同的類型，一種是非智能式的家用電器，一種是智能式的家用電器。嵌入式非智能家用電器也稱電腦型家用電器。在這種家用電器中，單片機只對家用電器進行功能性的控制，也就是說，其控制作用只是實現(xiàn)家用電器的根本功能。過去的電腦型電熱水器，就是很典型的非智能家用電器。在這種電熱水器中，單片機是不考慮熱水器貯水量的多少，它只是控制電阻絲加熱，當貯水罐的水溫到達一定溫度時，那么馬上停止全功率加熱，進入低功率保溫。單片機的存在，只是設(shè)置了延時開關(guān)、紅綠燈狀態(tài)顯示等一些輔助性的功能，并沒有實質(zhì)性的改良。這類家用電器雖然有單片機這樣的嵌入式器件存在，但其控制功能未能反映人類的任何智能性活動，所以，一般稱為非智能家用電器。嵌入式智能家用電器也簡稱為智能家用電器。在這種家用電器中，單片機不單對家用電器的根本功能進行控制，而且還模擬人智能活動的過程對熱水器進行溫度、水量和穩(wěn)定性進行控制?；谝陨想姛崴魈匦缘姆治觯梢詮碾姛崴鞯闹悄芑?、節(jié)能技術(shù)以及平安穩(wěn)定性等這些方面對電熱水器控制器進行設(shè)計。本課題研究有如下的重要意義：有助于提高電熱水器整體性能；可以提高電熱水器使用的平安性；現(xiàn)了電熱水器智能化的開展方向；有助于改善人們生活質(zhì)量。本文研究的主要內(nèi)容本設(shè)計首先介紹了電熱水器控制器的系統(tǒng)組成和工作原理；在確定工作原理的根底上引出了電熱水器控制裝置的硬件設(shè)計，主要有直流穩(wěn)壓電源設(shè)計、單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計、人機交互電路設(shè)計、水位控制電路設(shè)計、水溫控制電路設(shè)計和漏電檢測電路設(shè)計，其中詳細分析了電源電路中各個器件的作用，功率器件的驅(qū)動電路設(shè)計過程和漏電檢測電路的理論計算；根據(jù)電熱水器功能實現(xiàn)的需要進行控制器的控制策略與軟件設(shè)計，主要包括主程序設(shè)計和中斷程序設(shè)計，其中主程序設(shè)計有水位控制程序設(shè)計、水溫控制程序設(shè)計、人機交互的程序設(shè)計和漏電檢測及聲音提示程序設(shè)計；最后介紹了控制器的調(diào)試方法和調(diào)試過程，結(jié)尾論述了主要結(jié)論。通過對各方面資料整理、分析、總結(jié)，結(jié)合電熱水器控制原理，本論文提出了一種電熱水器控制器系統(tǒng)的設(shè)計方案。其內(nèi)容分為以下幾個方面：第一章，結(jié)合當前電熱水器的開展現(xiàn)狀和開展趨勢，介紹了電熱水器控制器研究的目的及意義。第二章，總體介紹了智能電熱水器控制器硬件和軟件知識，包括系統(tǒng)模塊框圖、主要元器件選型以及主程序流程圖等。第三章，分別從硬件和軟件兩個方面詳細介紹了智能電熱水器控制器的實現(xiàn)。第四章，通過焊接的電路，按照提出的測試方法對控制器功能進行測試和分析，并運用仿真軟件進行仿真演示。第五章，總結(jié)了本次畢業(yè)設(shè)計所做的主要工作和系統(tǒng)設(shè)計中的缺乏。本章小結(jié)本章首先介紹了熱水器開展現(xiàn)狀，尤其是中國電熱水器的開展現(xiàn)狀，接著又介紹了未來電熱水器的開展趨勢，引出了研究電熱水器控制器設(shè)計的目的和意義，最后總體介紹了本論文研究的主要內(nèi)容。系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)概述智能電熱水器控制器〔以下簡稱控制器〕用于控制熱水器在平安狀態(tài)下工作，控制熱水器水位、水溫度，并且將檢測到的信號測量值通過液晶顯示屏顯示，實現(xiàn)電熱水器的控制功能。根據(jù)控制器所需完成的控制功能，控制系統(tǒng)模塊框圖如圖2.1所示。包括電源模塊、51單片機最小系統(tǒng)模塊、人機交互模塊、水位控制模塊、溫度控制模塊、漏電檢測以及聲音提示模塊等七個模塊。其中，電源模塊為系統(tǒng)提供+12V和+5V電源；51單片機最小系統(tǒng)模塊是整個系統(tǒng)的核心控制局部，用于完成系統(tǒng)的控制功能；人機交互模塊實現(xiàn)單片機和外部的信息傳遞，包括液晶顯示模塊和按鍵模塊，通過這兩個模塊進行系統(tǒng)控制策略的選擇；水位控制模塊實現(xiàn)水位的檢測和控制，包括水位檢測電路和電磁閥控制電路；溫度控制模塊實現(xiàn)溫度的檢測和控制，包括溫度檢測電路和加熱電路；漏電檢測模塊用于檢測是否漏電，使熱水器在平安的狀態(tài)下使用；聲音提示用于發(fā)音提示熱水器當前狀態(tài)。圖2.1系統(tǒng)模塊框圖本系統(tǒng)采用51單片機為核心控制器對整個系統(tǒng)進行控制，其控制過程如下：首先通過人機交互模塊設(shè)定系統(tǒng)的控制策略，接著通過水位控制模塊對電磁閥進行進水控制，同時通過水位檢測模塊檢測水箱中水位，然后通過溫度控制模塊對加熱電阻進行控制，同時通過溫度檢測模塊檢測水箱中溫度，并實時通過顯示模塊將水位、溫度信號測量值發(fā)送給液晶顯示屏顯示，實現(xiàn)對熱水器的控制。硬件總體選型一、主要元器件選型原那么元器件選擇必須要緊密結(jié)合功能需求和應(yīng)用對象。主要元器件的選擇在考慮滿足功能需求的同時，還必須要保證在特定環(huán)境下的穩(wěn)定性能，同時還必須盡量降低本錢。CPU的選擇具備以下特點：存儲器空間至少大于4K；具有至少一個外部中斷源；具有至少一個定時計數(shù)器；可編程I/O口。液晶顯示屏要求編程簡單，能顯示溫度和水位等信息，價格低廉。水位監(jiān)測裝置要求安裝簡單，價格低廉。溫度傳感器要求低電壓供電、測溫范圍寬、安裝簡單、還要求數(shù)據(jù)為串行方式以節(jié)約單片機端口資源。漏電檢測模塊中需要漏電電流互感器。由于泄漏電流通常為毫安級，且必須用一匝穿芯的結(jié)構(gòu)，用常規(guī)互感器在如此小的安匝數(shù)下很難進行測量。二、主要元器件選型STC89C52RC：該芯片是ST公司生產(chǎn)的基于51內(nèi)核的8位微處理器，片內(nèi)有8K的Flash，3個定時器/計數(shù)器；2個外部中斷，32個可編程I/O線，8個中斷源，一個串口通信模塊等資源[3]，可以滿足本系統(tǒng)CPU的要求；LCD1602：顯示2行，每行16個字符。每個字符由5×7點陣構(gòu)成[4]。DS18B20：溫度測量范圍為-55℃～+125℃，可編程為9位～12位轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存[5]。由于使用單總線通信方式，節(jié)省IO口資源。水位監(jiān)測裝置：用8根不銹鋼針分別置于水箱內(nèi)的8種不同高度的位置，當某個鋼針不接觸水面時，其輸出為高電平；當其與水面接觸時那么輸出低電平。它們的輸出接至CPU的引腳，CPU對這些引腳進行判斷后，送去顯示相應(yīng)的水位值，這種方法省去了傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器。顯示共分8檔，每檔為滿水位的12.5%[6]。漏電互感器簡介：漏電保護器主要由檢測元件、中間環(huán)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)及自檢裝置等局部組成。漏電保護器的檢測元件就是漏電電流互感器檢測出的漏電電流信號，經(jīng)中間機構(gòu)放大，推動執(zhí)行機構(gòu)動作，切掉電源，到達平安保護的目的[7]。軟件總體設(shè)計從圖2.1可以看出本應(yīng)用涉及的輸入輸出通道較多，因此在設(shè)計中考慮到了單片機的I/O通道的充分利用。對于只需要根本輸入/輸出功能的模塊盡量不使用單片機特殊功能模塊的專用引腳。本系統(tǒng)軟件局部實現(xiàn)對熱水器的控制工作，包括人機交互、水位的控制、溫度的選擇和平安檢測等功能。一、單片機系統(tǒng)資源分配單片機系統(tǒng)資源分配如表2.1所示，列出了本系統(tǒng)使用52單片機的所有的I/O資源。包括人機交互模塊、水位控制模塊、溫度控制模塊、漏電檢測模塊以及聲音提示模塊等五個模塊。表2.1單片機系統(tǒng)資源分配編號模塊名稱系統(tǒng)I/O資源占用表接口功能定義52單片機接口1人機交互模塊液晶顯示模塊P0.0-P0.7、P3.4、P3.5按鍵掃描2水位控制模塊水位檢測電磁閥P2.23溫度控制模塊溫度傳感器P2.0加熱電路P2.14漏電檢測模塊外部中斷0P3.25聲音提示模塊蜂鳴器控制線P2.3在系統(tǒng)主要元器件選型確定之后，對單片機端口資源進行了定義，本系統(tǒng)中單片機端口主要用于五個模塊，其中人機交互定義了液晶和按鍵掃描線，液晶顯示定義了LCD1602控制線和數(shù)據(jù)線，需要十個端口，按鍵掃描需要四個按鍵，采用獨立按鍵方法設(shè)計電路，因此需要四個端口；水位控制模塊中定義了水位檢測數(shù)據(jù)線和電磁閥控制線；溫度控制模塊定義了DS18B20控制線和加熱電路的控制線；漏電檢測線接到單片機內(nèi)部自帶的外部中斷接口；聲音提示模塊也定義蜂鳴器的控制線。在完成以上端口資源定義之后就確定了核心控制器和外圍設(shè)備的連接方式，下一步的工作就是進行外圍電路的設(shè)計。二、系統(tǒng)軟件總體設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計時采用模塊化程序設(shè)計的方法，按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各局部的功能，將整個程序也劃分為多個功能模塊局部，分別進行編程，然后裝配在一起。系統(tǒng)軟件局部主程序流程圖如圖2.2所示。圖2.2系統(tǒng)軟件局部主程序流程圖系統(tǒng)軟件局部主要實現(xiàn)對熱水器的控制工作，由液晶顯示程序、按鍵掃描程序、水位控制程序、溫度控制程序、漏電檢測及聲音提示程序和控制策略程序等七個局部組成。其中，液晶顯示程序顯示熱水器當前溫度和水位；按鍵程序用于設(shè)置熱水器狀態(tài)；水位控制程序控制水箱的水位；溫度控制程序控制熱水器中水的溫度；漏電檢測及聲音提示程序用于實時監(jiān)測熱水器平安狀態(tài)，用于當熱水器工作異常時聲音報警提示作用。本章小結(jié)本章首先總體對熱水器控制器系統(tǒng)進行了描述，在確定控制參數(shù)的根底上，詳細介紹了控制器的各功能組成模塊及工作原理。根據(jù)實現(xiàn)功能提出了系統(tǒng)硬件主要元器件選型原那么，總體描述了選取的主要元器件，并對主控芯片的引腳進行定義。最后對系統(tǒng)軟件局部進行了總體說明，根據(jù)控制策略設(shè)計軟件主程序流程圖，主要包括水位控制程序設(shè)計、水溫控制程序設(shè)計、人機交互程序設(shè)計和漏電檢測以及聲音報警提示程序設(shè)計等。系統(tǒng)實現(xiàn)硬件設(shè)計本系統(tǒng)硬件局部包括電源電路、STC89C52單片機最小系統(tǒng)電路、人機交互電路、水位控制電路、溫度控制電路、漏電檢測電路以及聲音提示電路等七局部。電源電路為系統(tǒng)提供+12V和+5V電源；人機交互電路負責單片機和外界信息的交流；水位控制電路實現(xiàn)控制水的液位；溫度控制電路實現(xiàn)控制水溫度；漏電檢測電路負責檢測熱水器是否在平安的狀態(tài)下運行；聲音提示電路負責熱水器在非平安狀態(tài)下時發(fā)出聲響提示用戶。硬件設(shè)計局部主要完成以上電路的設(shè)計，包括各個電路的理論分析以及各個電路與單片機的連接等等。一、電源電路設(shè)計本系統(tǒng)需要兩種電源，分別是+5V和+12V。+5V用于52單片機、人機交互電路、溫度檢測電路、水位檢測電路、漏電檢測電路等；+12V用于溫度控制局部繼電器線圈和水位控制局部電磁閥。本系統(tǒng)+12V電源直接通過外接12V的電源得到；+5V電源通過LM7805穩(wěn)壓芯片將+12V電壓變成+5V。圖3.1是電源的原理圖。圖3.112V轉(zhuǎn)5V電源電路圖圖中D1是防止電源正負極反接接入電路時損壞元件。D2的作用是當輸入端對地短路時，其電位迅速接近零電位，而輸出端由于有大電容，儲存很多電荷而來不及釋放，其電位仍接近輸出電壓值VO，這時電容將通過穩(wěn)壓器的輸出調(diào)整管釋放電荷，其PN結(jié)在高于7V的反向偏置電壓下會被擊穿。如果有了保護二極管，就能及時將電容的電荷釋放，從而保護了穩(wěn)壓器。發(fā)光二極管D3起到指示燈的作用。在安裝時，要盡量使濾波電容C1和0.1uF電容C3靠近穩(wěn)壓芯片，這樣可以有效地防止瞬態(tài)過電壓。C2用于濾除穩(wěn)壓芯片輸出處的紋波[8]。二、單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計STC89C52RC單片機最小系統(tǒng)包括52單片機芯片、時鐘電路和復位電路。本系統(tǒng)52單片機芯片采用STC89C52RC，該芯片內(nèi)部有2個16位向上計數(shù)定時/計數(shù)器，有四種工作方式；5個中斷源；一個串口通信接口；32個I/O口；內(nèi)部RAM有256字節(jié)；內(nèi)部ROM有8K字節(jié)[9]。時鐘電路通過內(nèi)部時鐘源提供時鐘，外部只需要接一個振蕩電路，振蕩電路中的晶振頻率是12MHz。復位電路采用按鍵復位方式，當單片機復位引腳檢測到至少24個時鐘周期的高電平時會自動復位系統(tǒng)，系統(tǒng)會重新啟動[10]。STC89C52單片機最小系統(tǒng)設(shè)計原理圖如圖3.2所示。圖3.2STC89C52單片機最小系統(tǒng)電路圖三、人機交互電路設(shè)計鍵盤與顯示局部是用戶和熱水器之間進行信息傳遞的界面，用戶主要通過鍵盤實現(xiàn)對熱水器的控制操作，并通過顯示界面了解熱水器的工作參數(shù)與狀態(tài)。用戶通過鍵盤進行的操作主要有設(shè)定水位和水溫度。顯示局部顯示設(shè)定水位和水溫度，和當前熱水器工作狀態(tài)。另外在用戶查看或進行操作設(shè)定時提示用戶當前顯示的是什么數(shù)值項。1、液晶顯示電路液晶顯示屏采用LCD1602。由于不需要從LCD1602讀取數(shù)據(jù)，直接將液晶屏的讀/寫選擇端〔RW〕接地，表示始終選擇寫數(shù)據(jù)狀態(tài)。所以該電路中需要引出10根線控制LCD1602，這10根線分別是數(shù)據(jù)/命令選擇端〔RS〕、使能端〔EN〕以及8根數(shù)據(jù)線。圖3.3是LCD1602的控制電路。接口說明如下：液晶1，2端為電源；15，16為背光電源；液晶3端為液晶比照度調(diào)節(jié)端，通過一個10k電阻接地來調(diào)節(jié)液晶顯示比照度。液晶4端為向液晶控制器寫數(shù)據(jù)/寫命令選擇端，接單片機的P3.5口。液晶5端為讀/寫選擇端，因為不從液晶讀取任何數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示數(shù)據(jù)，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地。液晶6端為使能信號，是操作時必需的信號，接單片機的P3.4口。其余7～14為數(shù)據(jù)口，接單片機P0口[11]。圖3.3LCD1602的控制電路2、按鍵電路本設(shè)計中的鍵盤采用獨立式鍵盤，每個按鍵占用單片機一個I/O口。本系統(tǒng)有4個獨立的按鍵，用于用戶向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)。這四個按鍵的功能分別是功能選擇按鍵、加1按鍵、減1按鍵和確認按鍵。按鍵電路原理圖如圖3.4所示[12]。圖3.4按鍵電路圖四、水位控制電路設(shè)計根據(jù)電熱水器功能需要，將水位控制電路分為水位檢測電路和電磁閥進水電路兩局部進行獨立設(shè)計。其中水位檢測電路采用自制傳感器，實現(xiàn)低本錢水位檢測；由于電磁閥的工作電壓為12V〔功率為3W〕，單片機的工作電壓為5V，電源不兼容且單片機端口輸出電流無法直接驅(qū)動電磁閥，所以需要一個驅(qū)動電路來連接單片機和電磁閥。1、水位檢測電路水位檢測電路如圖3.5所示。水位傳感器可以自制，用8根不銹鋼針分別置于水箱容積的8平分位置，在電極間加電流，電路簡單，直流電壓通過470K電阻和鋼針〔無水開路，有水側(cè)有十幾K電阻〕分壓，鋼針上的壓降不大，當某個鋼針不接觸水面時，其輸出為高電平；當鋼針與水面接觸時那么輸出為低電平。分別接入CPU的P1.0-P1.7引腳，CPU對這些引腳進行判斷后，送去顯示相應(yīng)的水位值，這種方法省去了傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器。顯示共分8檔，每檔為滿水位的12.5%。圖3.5水位檢測電路2、電磁閥進水電路電磁閥進水電路如圖3.6所示。驅(qū)動電路采用達林頓管驅(qū)動繼電器，實現(xiàn)單片機端口控制電磁閥電路。其中繼電器選用JQC-16F，線圈電壓為12V，觸點局部可以承受14V20A的直流電[13]。圖中的Q1是達林頓管，型號是TIP122[14]，進行強弱電的隔離實現(xiàn)繼電器的控制，其中D5是二極管起續(xù)流保護作用。R19起到提高單片機端口驅(qū)動能力。該電路的工作過程如下，當P22端口為高電平時，NPN達林頓三極管導通，驅(qū)動繼電器線圈產(chǎn)生電磁場，此時繼電器的銜鐵被吸下，使得電磁閥接入12V電源，電磁閥電路處于導通狀態(tài)，電磁閥工作翻開進水口。反之，P22為低電平時，電磁閥電路處于斷開狀態(tài)，進水口關(guān)閉[15]。電磁閥通電時，處于導通狀態(tài)；電磁閥斷電時，處于關(guān)斷狀態(tài)。圖3.6電磁閥進水電路五、溫度控制電路設(shè)計在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)中，一般采用熱電偶或鉑電阻進行溫度測量。在這些電路中，有這樣一些問題必須解決:為了進行準確的溫度測量，必須給鉑電阻提供一個良好的恒流源；由于熱電偶出來的信號是模擬信號，所以此信號在送給CPU之前必須先進行A/D轉(zhuǎn)換，然后再送給CPU進行處理;并且熱電偶的信號很微弱，只有十幾毫安，因此在A/D轉(zhuǎn)換之前通常還需要進行增益放大，因此，采用熱電偶和鉑電阻進行溫度測量，需要考慮很多問題，構(gòu)成的系統(tǒng)也比擬復雜。DALLAS公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20很好地解決了這樣一些問題，DS18B20采用單總線接口，只需占用單片機的一個I/O口，其外圍電路也非常簡單。并且DS18B20將測得的溫度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，可以與單片機直接相連，而不需進行信號放大和A/D轉(zhuǎn)換，大大簡化了電路的設(shè)計，因此系統(tǒng)采用了DS18B20作為溫度傳感器進行溫度采集。1、溫度檢測電路使用DS18B20溫度傳感器采集溫度，DS18B20最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線來完成。DS18B20的電源供電方式有2種：外部供電方式和寄生電源方式。外部電源供電方式是DS18B20最正確的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比擬簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓VCC降到3V時，依然能夠保證溫度量精度。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接10KΩ左右的上拉電[16]。在這里采用外部供電方式供電。DS18B20與芯片連接電路如圖3.7所示：圖3.7DS18B20溫度檢測電路圖2、加熱電路由于單片機端口驅(qū)動能力很弱，加熱電路采用繼電器控制方式，操作方便。其中加熱器件參數(shù)是12V/45W〔實際加熱棒為220V/1.5kW〕，由外部12V電源直接給加熱器件提供電壓。加熱電路如圖3.8所示，原理同電磁閥控制電路。圖3.8加熱器件控制電路圖六、漏電檢測電路設(shè)計1、漏電檢測原理熱水器工作環(huán)境潮濕，為了保證使用者平安，控制器應(yīng)具備漏電檢測功能。檢測原理如圖3.9所示，將火線和中線同時穿過一個環(huán)形磁芯，作為漏電互感器的初級線圈，次級線圈數(shù)百匝輸出漏電信號。當系統(tǒng)沒有漏電時，電源輸入線中的火線電流與中線電流完全平衡，次級漏電信號為零。當系統(tǒng)發(fā)生漏電現(xiàn)象時，火線電流與中線電流將失去平衡，其合成電流就是漏電電流，次級漏電信號的大小和漏電程度成正比[24]。圖3.9漏電檢測原理2、漏電檢測電路漏電檢測電路如圖3.10所示，設(shè)計使用一片LM358〔雙運放〕。第一個運放作放大器，第二個運放作比擬器。為了在5V電源下正常工作，將比擬器的參考電平〔D點〕選定為2.5V左右，運放的參考電平〔B點〕選定為3V左右，這可以通過R19=3.9K，R15=1K，R2=5.1K來實現(xiàn)。漏電互感器輸出的信號加在A和B兩點。當沒有漏電時，A、B、C三點電位相同〔3V左右〕，比擬器輸出高電平。當有漏電現(xiàn)象時，C點出現(xiàn)放大的漏電信號，信號的負半波將C點的電位從3V向下拉低，只要漏電到達一定的程度，就可以使C點的電位在某時刻低于D點的電位，使比擬器輸出低電平，其下降沿就可以作為單片機的外部中斷信號，使系統(tǒng)及時做出反映，切斷電源，防止出現(xiàn)嚴重后果。定量分析：設(shè)允許最大漏電流為IL〔通常為數(shù)毫安，具體數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)〕，規(guī)定漏電互感器次級的匝數(shù)為N，那么次級電流為IL/N，產(chǎn)生的信號電壓為R11IL/N，放大器的放大倍數(shù)為，那么C點最大下拉幅度為，產(chǎn)生漏電中斷的條件是[26]：實驗調(diào)試用一根導線穿過漏電互感器，從中通過數(shù)毫安的交流電流〔不必用220V高壓，只需用幾伏特的低壓交流電源串聯(lián)一個電阻就可以〕。R11可選擇1K。左右調(diào)節(jié)可調(diào)電位器R18，可調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)或R15，直到出現(xiàn)中斷信號為止。圖3.10漏電檢測電路七、聲音提示模塊蜂鳴器發(fā)聲驅(qū)動電路原理圖如圖3.11所示。因為單片機的I/O口驅(qū)動能力弱，所以采用PNP三極管擴流電路驅(qū)動蜂鳴器，當P23口輸出低電平時，Q3導通，蜂鳴器發(fā)出聲音。反之，蜂鳴器不發(fā)聲。圖3.11聲音提示電路圖軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計時采用模塊化程序設(shè)計的方法，按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各局部的功能，將整個程序也劃分為多個功能模塊局部，分別進行編程，然后裝配在一起。系統(tǒng)軟件局部主要實現(xiàn)對熱水器的控制工作，由液晶顯示程序、按鍵掃描程序、水位控制程序、溫度控制程序、漏電檢測及聲音提示程序和控制策略程序等七個局部組成。一、液晶顯示程序設(shè)計本設(shè)計使用的1602液晶為5V電壓驅(qū)動，帶背光，可顯示兩行，每行16個字符，不能顯示漢字，內(nèi)置128個字符的ASCII字符集字庫，只有并行接口，無串行接口。液晶屏LCD1602的顯示模式一般設(shè)置為16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口顯示狀態(tài)；光標顯示可按實際需要和個人偏好設(shè)定。1、寫操作時序圖圖3.13是LCD1602寫操作時序圖，分析可知操作LCD1602液晶的流程如下：通過RS確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。寫命令包括使液晶的光標顯示/不顯示、光標閃爍/不閃爍、需/不需要移屏、在液晶的什么位置顯示等等。寫數(shù)據(jù)是指要顯示的內(nèi)容。讀/寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。將數(shù)據(jù)或命令傳送數(shù)據(jù)線上。給E一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成操作。關(guān)于時序中的延時根本都為納秒級，單片機操作最小單位為微秒級，因此在寫程序時可以不做延時。圖3.13LCD1602寫操作時序圖2、初始化過程LCD1602初始化包括初始化以下存放器：顯示模式存放器、光標設(shè)置存放器和移屏存放器。顯示模式存放器通常設(shè)置16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)口；光標設(shè)置可以設(shè)置是光標顯示或者是光標不顯示方式；整屏移動可以設(shè)置整屏移動或者不移動。LCD1602初始化程序流程圖如圖3.14所示。圖3.14LCD1602初始化程序流程圖初始化LCD1602程序源代碼如下：//初始化LCDvoidLCD_Initial(){LcdEn=0;LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);//8位數(shù)據(jù)端口，2行顯示，5*7點陣LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38);LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR);//開啟顯示，無光標LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN);//清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE);//AC遞增，畫面不動}3、向LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)程序設(shè)計該子程序用于將8位數(shù)據(jù)發(fā)送至LCD1602控制器，圖3.15是該程序流程圖。該程序的執(zhí)行過程如下：首先選中數(shù)據(jù)顯示的地址，然后輸入要顯示的數(shù)據(jù)，當調(diào)用完以下兩個子函數(shù)，就會在對應(yīng)的位置顯示，實現(xiàn)對LCD1602的操作。圖3.15向LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程圖向LCD1602發(fā)送數(shù)據(jù)程序源代碼如下：//液晶字符輸入的位置voidGotoXY(unsignedcharx,unsignedchary){ if(y==0) LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|x); if(y==1) LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x-0x40));}voidPrint(unsignedchar*str)//將字符輸出到液晶顯示{ while(*str!='\0') { LCD_Write(LCD_DATA,*str); str++; }}二、按鍵掃描程序設(shè)計按鍵信號處理包括三個方面的內(nèi)容，分別是檢測并判斷是否有按鍵動作，確定按鍵的鍵值和根據(jù)所按鍵值做出一系列的針對性處理，即按鍵響應(yīng)?？紤]到用戶在進行按鍵操作時，按下及松開的瞬間都容易產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，造成單次按鍵操作時按鍵端口電平屢次跳變。另外輸入信號在按鍵已經(jīng)閉合或斷開的穩(wěn)定期也可能存在干擾窄脈沖，也要采取措施加以克服。硬件法和軟件法都可以克服按鍵的抖動與窄脈沖干擾影響，采取硬件措施需要增加額外的元件，本設(shè)計采用軟件措施完成去抖動與防干擾處理。本設(shè)計采用定時中斷掃描的方式進行按鍵檢測，通過單片機的定時中斷，每隔10ms掃描一次按鍵端口狀態(tài)，按鍵檢測過程中無需一直監(jiān)視按鍵端口或執(zhí)行額外的延時程序，節(jié)省了單片機的CPU資源和中斷資源。按鍵掃描程序流程圖如圖3.16所示。圖3.16按鍵掃描程序流程圖三、水位控制程序設(shè)計水位控制程序設(shè)計主要是對水位采集程序的設(shè)計，水位采集程序主要是對單片機端口的設(shè)置。由于是開關(guān)量的檢測，即當端口檢測到低電平，那么表示水位上升到對應(yīng)的鋼針，在軟件編程的時候可以參考上一小節(jié)的按鍵掃描程序進行設(shè)計。四、溫度控制程序設(shè)計溫度控制程序設(shè)計主要是對溫度采集程序的設(shè)計。溫度采集是通過分時與DS18B20的單總線通信完成的，有嚴格的時隙概念，因此對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。1、初始化DS18B20程序設(shè)計通過單線總線的所有執(zhí)行〔處理〕都從一個初始化時序開始。初始化時序如圖3.17所示，初始化時序包括一個由總線控制器發(fā)出的復位脈沖和跟有其后由從機發(fā)出的存在脈沖。存在脈沖讓總線控制器知道DS18B20在總線上且已準備好操作。圖3.17DS18B20初始化時序圖該程序的執(zhí)行過程如圖3.18所示：=1\*GB3①先將數(shù)據(jù)線〔DQ〕置高電平1；=2\*GB3②延時〔該時間要求不是很嚴格，但是要盡可能短一點〕；=3\*GB3③數(shù)據(jù)線〔DQ〕拉到低電平0；=4\*GB3④延時750us〔該時間范圍可以在480～960us〕；=5\*GB3⑤數(shù)據(jù)線〔DQ〕拉到高電平1；=6\*GB3⑥延時等待。如果初始化成功那么在15～60ms內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20返回的低電平0，據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。=7\*GB3⑦假設(shè)CPU讀到數(shù)據(jù)線〔DQ〕上的低電平0后，還要進行延時，其延時的時間從發(fā)出高電平算起〔第=5\*GB3⑤步的時間算起〕最少要480us；=8\*GB3⑧將數(shù)據(jù)線〔DQ〕再次拉到高電平1后結(jié)束。圖3.18DS18B20初始化流程圖DS18B20初始化程序源代碼如下：voidInit_DS18B20(void){ unsignedcharx=0; DQ=1;//DQ復位 delay_18B20(8);//稍做延時 DQ=0;//單片機將DQ拉低 delay_18B20(80);//精確延時大于480us DQ=1;//拉高總線 delay_18B20(14); x=DQ;//稍做延時后如果x=0那么初始化成功x=1那么初始化失敗delay_18B20(20);}2、讀取DS18B20當前溫度硬件電路連接好以后，只需按下面操作過程即可讀出溫度數(shù)據(jù)。本設(shè)計中只對一個DS18B20進行操作，就不需要讀取ROM編碼以及匹配ROM編碼，只要用跳過ROM〔CCH〕命令，就可進行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。DS18B20在出廠時默認配置為12位，其中最高位為符號位，即溫度值共11位，單片機在讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀2字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)后在乘以0.0625便為所測的實際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負。前5個數(shù)字為符號位，這5位同時變化，我們只需要判斷11位就可以了。前5位為0時，讀取的溫度為正值時，只要將測得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度值。讀取DS18B20當前溫度程序流程圖如圖3.23所示：圖3.23讀取DS18B20當前溫度程序流程圖讀取DS18B20當前溫度程序源代碼如下：voidReadtemp(void){ unsignedchara=0; unsignedcharb=0; unsignedchart=0; Init_DS18B20();//初始化DS18B20 WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序列號的操作 WriteOneChar(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換 delay_18B20(100);//thismessageisveryimportant Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序列號的操作 WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度存放器前兩個就是溫度 delay_18B20(100); a=ReadOneChar(); //讀取溫度值低位 b=ReadOneChar(); //讀取溫度值高位 temp_value=b<<4; temp_value+=(a&0xf0)>>4;}五、漏電檢測及聲音提示程序設(shè)計漏電檢測的輸出口接在單片機的外部中斷0，當檢測到漏電，外部中斷0獲取下降沿，產(chǎn)生中斷。漏電檢測及聲音提示程序源代碼如下：voidexternal0_init() //外部中斷0初始化程序{ EX0=1; //外部中斷0允許 IT0=1; //下降沿觸發(fā) EA=1; //開總中斷，此時只翻開外部中斷0，等待設(shè)置}voidexternal0()interrupt0{ P1&=0xf7; //翻開蜂鳴器報警}六、控制策略程序設(shè)計熱水器控制系統(tǒng)中的控制任務(wù)的實現(xiàn)最終是靠程序的執(zhí)行來完成的。在已完成各個功能模塊的設(shè)計后，還需將各個功能模塊按照一定的控制策略結(jié)合在一起，才能到達總體控制要求。作為一個控制系統(tǒng)，熱水器控制系統(tǒng)的控制過程可以歸結(jié)為三個步驟：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理和控制輸出。這個三個步驟不斷重復，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)所需的控制目標。用戶可以通過按鍵選擇不同的控制策略，控制器設(shè)置了四個按鍵：“功能鍵〞、“加鍵〞、“減鍵〞和“確認鍵〞。各按鍵功能如下：“功能鍵〞用于切換數(shù)值項的可調(diào)狀態(tài)。第一次按下水溫度變?yōu)榭烧{(diào)，再次按下水位變?yōu)榭烧{(diào)狀態(tài)。此為一個循環(huán)，直至“確認鍵〞按下，保存當前設(shè)置，跳出菜單?！凹渔I〞和“減鍵〞用于調(diào)整設(shè)定的水溫和水位。當前狀態(tài)為可調(diào)狀態(tài)時每按一次“加鍵〞和“減鍵〞，被設(shè)置的數(shù)據(jù)值遞增或遞減。調(diào)整溫度值時以1℃為調(diào)整單位，調(diào)整水位時以10升為調(diào)整單位?！按_認鍵〞用于在可調(diào)狀態(tài)時，保存當前設(shè)置參數(shù)并跳出可調(diào)狀態(tài)，返回主程序。通過定時器定時產(chǎn)生中斷掃描是否有設(shè)置鍵按下，當設(shè)置鍵按下時，進入相應(yīng)菜單進行水位和溫度的設(shè)置。其程序源代碼如下：voidkeydone() //按鍵功能執(zhí)行{ TMOD=0x01; TL0=0xB0; TH0=0x3C; TR0=1; ET0=1; EA=1;Setkey(); //掃描模式切換按鍵 if(count>2){count%=2;} switch(count) { case1:do //count=1，調(diào)整溫度 {outkey(); //掃描跳出按鈕 Upkey(); //掃描加按鈕 Downkey();//掃描減按鈕 show_temp();//液晶顯示數(shù)據(jù) }while(count==2);break; case2:do //count=2，調(diào)整水位 { outkey(); Upkey(); Downkey(); show_temp();//液晶顯示數(shù)據(jù) }while(count==3);break; default:break; }}本章小結(jié)本章首先對系統(tǒng)硬件局部設(shè)計進行了詳細的理論分析，主要有電源電路中穩(wěn)壓芯片的外圍器件作用的說明，功率器件的驅(qū)動電路設(shè)計過程，漏電檢測電路的理論計算。根據(jù)電路原理圖的進行軟件局部設(shè)計，并對各個子程序進行了相關(guān)分析。其中，詳細的介紹了控制策略程序、液晶顯示屏LCD1602操作程序和讀取溫度傳感器DS18B20溫度值程序。這樣整個系統(tǒng)的設(shè)計局部就完成了。系統(tǒng)測試與分析根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試可以分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大局部。由于在系統(tǒng)在硬件設(shè)計過程中采用模塊化設(shè)計，因此方便了對各電路功能模塊的逐級測試，包括對：人機交互功能調(diào)試，水位控制功能調(diào)試，溫度控制功能調(diào)試，漏電檢測及聲音提示功能調(diào)試等。單片機軟件先在單片機最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，與硬件系統(tǒng)相連接，將各模塊組合后再進行整體測試，這樣才能使系統(tǒng)的所有功能得以實現(xiàn)。最后使用仿真軟件進行演示。硬件調(diào)試在完成了用戶系統(tǒng)樣機的組裝和軟件設(shè)計以后，便進入系統(tǒng)的調(diào)試階段。各種用戶系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法根本是相同的。硬件調(diào)試利用開發(fā)系統(tǒng)、萬用表、示波器等根本測試儀器，通過執(zhí)行開發(fā)系統(tǒng)有關(guān)命令或運行適當?shù)臏y試程序，檢查用戶系統(tǒng)硬件工作是否正常。硬件測試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進行[36]。一、靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未加電工作時的一種硬件檢查。具體步驟如下：〔1〕、目測。單片機應(yīng)用系統(tǒng)安裝在萬用板上，因此對每一條焊接好的電路要進行仔細的檢查，檢查是否有斷線、有無毛刺、是否與其他線或焊盤粘連、焊盤有無脫落、是否連通等。并檢查集成芯片的插座、電路元件焊接在萬用板上，焊點是否有毛刺，是否與其他焊盤連接，焊點是否光亮飽滿，有無虛焊等。對系統(tǒng)中所用的器件與設(shè)備，要仔細核對型號，檢查它們對外連線是否完整無損。通過目測查出一些明顯的器件、設(shè)備故障并及時排除?！?〕、萬用表檢測。目測結(jié)束后，可用萬用表測試。先用萬用表復核目測過程中認為可疑的連接或節(jié)點，檢查它們的通斷狀態(tài)是否與設(shè)計相符。特別檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，仔細查出并排除?！?〕、加電檢查。在靜態(tài)檢測完成之后，當給萬用板加電前，首先檢查所有插座后器件的電源額定值是否與電源電壓相符，并在系統(tǒng)前端加上保險絲，然后再加電檢查各點電壓是否正常，接地端電壓是否接近于零，接固定電平的引腳段電平是否正確。二、動態(tài)調(diào)試動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下，發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件間連接邏輯錯誤的一種檢測方法。由于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件動態(tài)測試是在開發(fā)系統(tǒng)的支持下完成的，因此有稱為聯(lián)機仿真或聯(lián)機調(diào)試。動態(tài)調(diào)試借用開發(fā)系統(tǒng)資源〔單片機、存儲器等〕來調(diào)試用戶系統(tǒng)中單片機的外圍電路。利用開發(fā)系統(tǒng)友好的人機界面，可以有效地對用戶系統(tǒng)的各局部電路進行訪問、控制，使系統(tǒng)在運行中暴露問題，從而發(fā)現(xiàn)故障。典型有效的訪問、控制各局部電路的方法視對電路進行循環(huán)讀或?qū)懖僮?，使得電路中主要測試點的狀態(tài)能夠用常規(guī)檢測儀器〔如示波器、萬用表等〕測試，依次檢測被調(diào)試電路是否按預(yù)期的狀態(tài)工作。智能熱水器控制器的電路焊接完成后，首先進行檢查，即確認電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進行電路功能模塊的分級調(diào)試，根據(jù)電路功能逐級進行：單片機最小系統(tǒng)功能調(diào)試：包括對晶振電路和復位電路的調(diào)試；人機交互功能調(diào)試：包括對LCD1602顯示和按鍵檢測電路的調(diào)試；水位控制功能調(diào)試：包括對水位檢測電路和電磁閥電路的調(diào)試；溫度控制功能調(diào)試：包括對18B20溫度檢測電路和加熱電路的調(diào)試；漏電檢測功能調(diào)試：主要對漏電檢測電路的調(diào)試；聲音提示功能調(diào)試：主要對蜂鳴器驅(qū)動電路的調(diào)試。軟件調(diào)試軟件調(diào)試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除的過程。軟件調(diào)試一般采用先獨立后聯(lián)機、先分塊后組合、先單步后連續(xù)的測試方法。本系統(tǒng)對軟件進行調(diào)試時程序全部用C語言來編寫，選用KEIL編譯器對編寫的程序進行調(diào)試。一、先獨立后聯(lián)機從宏觀來說，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的軟件和硬件是密切相關(guān)，相輔相成的。軟件是硬件的靈魂，沒有軟件，系統(tǒng)將無法工作，同時，軟件的運行有依賴于硬件，沒有硬件支持，軟件的功能便蕩然無存。因此，將兩者完全孤立開來是不行的。然而，并非所有用戶程序都依賴于硬件，當軟件對被測試參數(shù)進行加工處理或做某項事務(wù)處理時往往與硬件無關(guān)，這樣，就可以通過分析用戶程序，把與硬件無關(guān)的功能相對獨立的程序抽取出來，形成與硬件無關(guān)和依賴于硬件的兩大類用戶程序塊。這一劃分工作在軟件設(shè)計時就應(yīng)該充分考慮。但程序仿真調(diào)試與用戶硬件系統(tǒng)調(diào)試完成后，可將仿真機、計算機和用戶系統(tǒng)連接起來進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，先對依賴于硬件的程序塊進行調(diào)試，調(diào)試成功后，再將兩大程序快組合在一起調(diào)試。二、先分塊后組合當用戶系統(tǒng)規(guī)模較大、任務(wù)較多時，即是先將用戶程序分為與硬件無關(guān)和依賴硬件兩大局部，但這兩局部程序仍較為龐大的化，假設(shè)從開頭至尾調(diào)試，既費時間又不容易進行錯誤定位。所以常規(guī)的調(diào)試方法是分別對兩類程序模塊進一步劃分，然后分別調(diào)試，以提高軟件調(diào)試的有效性。在調(diào)試時所劃分的程序模塊應(yīng)根本保持與軟件設(shè)計時的程序功能模塊或任務(wù)一致。除非某些程序功能模塊較大時才將其再分為假設(shè)干子模塊。但要注意的視，子模塊的劃分與一般模塊的劃分應(yīng)一致。每個程序模塊調(diào)試完成后，將相互有關(guān)聯(lián)的程序模塊逐塊組合起來加以調(diào)試，以解決在程序模塊連接中可能出現(xiàn)的邏輯錯誤。對所有程序模塊的整體組合是在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中進行的。由于各個程序模塊通過調(diào)試已排除了內(nèi)部錯誤，所以軟件總體調(diào)試的錯誤就大大減少了，能夠在較短的時間完成軟件調(diào)試。三、先單步后連續(xù)調(diào)試好程序模塊的關(guān)鍵是實現(xiàn)對錯誤的正確定位。準確發(fā)現(xiàn)程序中錯誤的有效方法是采用單步加斷點運行方式調(diào)試程序，單步運行可以了解被調(diào)試程序中每條指令的執(zhí)行情況，分析指令的運行結(jié)果可以知道該指令執(zhí)行的正確性，并進一步確定是由于硬件錯誤、數(shù)據(jù)錯誤還是程序設(shè)計錯誤等引起了該指令的執(zhí)行錯誤，從而發(fā)行并排除故障。仿真演示仿真就是通過建立實際系統(tǒng)模型并利用所見模型對實際系統(tǒng)進行實驗研究的過程。當所研究的系統(tǒng)造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長的時間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時，仿真是一種特別有效的研究手段。仿真的重要工具是計算機。伴隨著計算機軟件和硬件技術(shù)的飛速開展，在各個領(lǐng)域都出現(xiàn)了各種仿真系統(tǒng)，為各種實際系統(tǒng)的開發(fā)提供了準確可靠的保證，同時節(jié)約了大量的人力和物力。一、仿真軟件簡介本設(shè)計使用了Proteus仿真軟件進行仿真演示。Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真及印制電路板設(shè)計軟件，它可以仿真、分析各種模擬電路與集成電路，軟件提供了大量模擬與數(shù)字元器件及外部設(shè)備，各種虛擬儀器，特別是它具有對單片機及其外圍電路組成的綜合系統(tǒng)的交互仿真功能。主要由ISIS和ARES兩局部組成，ISIS的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真，ARES主要用于印制電路板的設(shè)計。其中ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點有：全部滿足提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢；具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動態(tài)仿真、C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、信號發(fā)生器等；目前支持大多數(shù)單片機類型以及各種外圍芯片；支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊甈roteus是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，可仿真51、AVR、PIC。采用Proteus仿真軟件進行虛擬單片機實驗，具有比擬明顯的優(yōu)勢，如涉及到的實驗實習內(nèi)容全面、硬件投入少、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等。其中，內(nèi)容全面包括其能實驗的內(nèi)容包括軟件局部的匯編、C51等語言的調(diào)試過程，也包括硬件接口電路中的大局部類型。對同一類功能的接口電路，可以采用不同的硬件來搭建完成，因此采用Proteus仿真軟件進行仿真，克服了單片機硬件電路固定等方面的局限性。硬件投入少，Proteus所提供的元件庫中，大局部可以直接用于接口電路的搭建，同時該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟的。采用仿真軟件后，實際工程問題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過，再進行硬件的投入，這樣處理，不僅省時省力，也可以節(jié)省因為方案不正確所造成的硬件投入的浪費。在傳統(tǒng)的方式中，都涉及到因操作不當而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時所造成的能源消耗。采用Proteus仿真軟件進行仿真，那么不存在上述的問題，其在實驗的過程中是比擬平安的。與工程實踐最為接近，可以了解實際問題的解決過程，在進行設(shè)計或進行大實驗的時候，可以具體的在Proteus中做一個工程工程，并將其最后移植到一個具體的硬件電路中。二、系統(tǒng)仿真測試過程在搭建了系統(tǒng)仿真測試平臺的根底上對系統(tǒng)進行測試，測試步驟如下：1、運行Proteus軟件中的ISISProteus7Professional軟件〔ISIS的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真〕；2、在ISIS仿真環(huán)境中，點擊OpenDesign，找到熱水器仿真.DSN，點擊確定后Proteus將調(diào)入原理圖，如圖4.2所示：圖4.2仿真原理圖3、雙擊原理圖中的單片機〔U1〕，將出現(xiàn)對話框，在對話框中找到ProgramFile工程，輸入將添加的仿真程序，確認退出，如圖4.3所示。至此，完成了所有的預(yù)備工作，可以進行仿真了。圖4.3仿真程序添加圖4、點擊Proteus界面的左下邊的Play按鍵，就能夠在Proteus中的虛擬LCD1602屏幕中看到程序運行的結(jié)果。圖4.4仿真程序結(jié)果圖本章小結(jié)本章詳細的介紹了系統(tǒng)調(diào)試的方法和步驟。本系統(tǒng)的調(diào)試可以分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大局部。其中，硬件調(diào)試采用靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試，實踐證明，這是一種簡便有效的調(diào)試方法；軟件調(diào)試采用先獨立后聯(lián)機、先分塊后組合、先單步后連續(xù)的測試方法。在調(diào)試方法的根底上，詳細介紹了使用Proteus仿真軟件仿真演示過程與結(jié)果。通過計算機仿真，該控制器可以實現(xiàn)對水位控制、溫度控制等功能，并能動態(tài)監(jiān)測電熱水器工作狀況，這也驗證了此設(shè)計的正確性。結(jié)論隨著人們生活水平的提高和條件的改善，在開展多年的燃氣熱水器的根底上，儲熱式電熱水器產(chǎn)品受到消費者的青睞。但是電熱水器在工作環(huán)境方面存在著局限性，在中國，地面低壓電器的使用環(huán)境千差萬別，有的地方根本就沒有地線，因此使用電熱水器出現(xiàn)意外的情況屢有發(fā)生。熱水器這一特殊的產(chǎn)品，在給人們帶來現(xiàn)代沐浴文明的同時，因種種原因造成的平安事故在人們心上投下了濃濃陰影。隨著我國節(jié)能環(huán)保政策的不斷成熟和完善，平安、節(jié)能、能效、人性化設(shè)計等成為判定智能電熱水器的重要標志。本課題通過對智能電熱水器控制器的研究，結(jié)合電熱水器的結(jié)構(gòu)特點，分析了電熱水器控制策略，提出了一種解決電熱水器控制器的解決方案。本論文做的主要工作如下：通過研究熱水器開展歷史，深入討論熱水器開展方向，針對當前熱水器的開展趨勢，設(shè)計了課題研究內(nèi)容以及目的；查閱了大量的國內(nèi)外文獻和資料，對多種智能電熱水器控制器進行了比照、分析，得出了智能電熱水器控制器的根本框架；深入研究了各種智能電熱水器控制器硬件設(shè)計原理，通過歸納、分析、總結(jié)設(shè)計了智能電熱水器控制器硬件原理；在硬件平臺上設(shè)計了軟件程序，實現(xiàn)智能電熱水器控制器功能；詳細討論了智能電熱水器控制器軟硬件抗干擾措施；并通過計算機仿真，驗證了此控制器的可行性。雖然本論文對智能電熱水器控制器軟硬件以及測試進行了詳細的介紹，但是還有一些缺乏之處需要改良，這些缺乏表現(xiàn)如下：硬件設(shè)計中水位檢測采用自制8段鋼絲進行水位檢測，測量結(jié)果不太精確，如果采用專用水位傳感器〔如HD321〕效果會更好；硬件設(shè)計中溫度檢測只采用一點作為溫度測量點。一般來講，更合理的做法是多點巡回測量取其平均值作為水的實際溫度。水位電極易結(jié)水垢，電極間加直流，電路簡單，但電極容易結(jié)晶水垢，如果采用加交流信號，可以減緩結(jié)水垢。由于溫度的慣性很大，這個慣性的時間常數(shù)與多種因數(shù)有關(guān)，簡單根據(jù)溫度的設(shè)定值與測量值的比擬來控制加熱電路的通斷，下一步可根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行PID調(diào)節(jié)。致謝本畢業(yè)設(shè)計的研究工作是在導師XX老師的悉心指導下完成的。從設(shè)計題目確實定，到相關(guān)資料的收集，直至論文的最終撰寫完成，導師都以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和豐富的學術(shù)知識對我進行監(jiān)督和指導。同時在畢業(yè)設(shè)計期間導師也給了我很大自由思考和開展的空間，培養(yǎng)了我獨立思考問題、解決問題的能力以及靈活思考問題的能力。在此謹表示最真誠和真摯的感謝，并祝福他及全家身體健康，萬事如意。同時我也要感謝XX老師在大學期間，無論是生活還是學習上給予我的幫助和照顧。和老師接觸過程中我感觸最深的是他嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和靈活的思維方式，讓我明白了踏實做事的道理以及養(yǎng)成良好的學習工作習慣的重要性，這些都讓我終身受益，再次感謝老師對我的幫助。在此要感謝XX大學嵌入式系統(tǒng)與汽車電子研究所網(wǎng)絡(luò)與儀表研究室的老師以及實驗室各位師兄師弟們給與我的幫助，我取得的每一點進步都離不開他們熱心的幫助，他們的幫助讓我的視野得到了巨大的擴展，衷心的祝愿他們以后天天開心、事業(yè)有成。最后，感謝母校4年對我的培養(yǎng)和哺育。參考文獻中投參謀產(chǎn)業(yè)研究中心．2023-2023年中國熱水器市場投資分析及前景預(yù)測報告[J]，2023郭華．中國熱水器行業(yè)深度評估及市場調(diào)查研究開展分析報告2023-2023年[J]．北京國宏世紀圖書，2023余永權(quán)．STC89系列單片機應(yīng)用技術(shù)[M]．北京航空航天大學出版社，2002于志贛．LCD1602模塊的應(yīng)用[J]．《機電技術(shù)》，2023年03期李鋼，趙彥峰．1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理及應(yīng)用[J]．《現(xiàn)代電子技術(shù)》，2005年21期唐德禮．太陽能熱水器水溫水位控制器[J]．《十堰職業(yè)技術(shù)學院學報》，2002周航慈．電熱水器控制器設(shè)計[J]．廣州周立功單片機開展．2003楊素行．模擬電子技術(shù)根底簡明教程[M]．高等教育出版社，2004王守中．51單片機開發(fā)入門與典型實例[M]．人民郵電出版社，2007胡漢才．單片機原理及其接口技術(shù)[M]．北京；清華大學出版社，2002楊文龍．單片機原理及應(yīng)用[M]．西安電子科技大學出版社，2000白延敏．51單片機典型系統(tǒng)開發(fā)實例精講[M]．電子工業(yè)出版社，2023楊幫文．新型接觸器和繼電器實用手冊[M]．電子工業(yè)出版社，2007張慶雙．晶體管應(yīng)用電路精選[M]．機械工業(yè)出版社，2023周惠潮．常用電子器件及典型應(yīng)用[M]．電子工業(yè)出版社，2007趙海蘭．智能溫度傳感器DS18B20的原理與應(yīng)用[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2003孫余凱．傳感器應(yīng)用電路300例[M]．電子工業(yè)出版社，2023孫寶元，楊寶清．傳感器及其應(yīng)用[M]．機械工業(yè)出版社，2004趙負圖．傳感器集成電路手冊[M]．北京化工出版社，2002金偉正．單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，2000李標榮．電子傳感器[M]．國防工業(yè)出版社，2000李杰寫．數(shù)顯式溫度計的制作[J]．電子世界，2003〔10〕金偉正．單線數(shù)字溫度傳感器的原理及電子技術(shù)應(yīng)用[M]．2005康華光，陳大欽．電子技術(shù)根底[M]．高等教育出版社，2002蘇玉剛，陳渝光．電力電子技術(shù)[M]．重慶大學出版社，2003王昊，李昕．集成運放應(yīng)用電路設(shè)計360例[M]．電子工業(yè)出版社，2007王平，肖瓊，陳敏娜．計算機控制技術(shù)[M]．高等教育出版社，2004求是科技．單片機典型模塊設(shè)計實例導航[M]．人民郵電出版社，2004閻石．數(shù)字電子技術(shù)根底〔第三版〕[M]．北京：高等教育出版社，1989趙文博，劉文濤．單片機語言C51程序設(shè)計[M]．人民郵電出版社，2006何立民．單片機應(yīng)用技術(shù)選編[M]．北京航空航天大學出版社，1999余永權(quán)．STC89系列單片機應(yīng)用技術(shù)[M]．北京航空航天大學出版社，2002田希暉，薛亮儒．C51單片機技術(shù)教程[M]．北京：人民郵電出版社，2007吳金戌等．8051單片機實踐與應(yīng)用[M]．北京；清華大學出版社，2002龍昭華，王玉桂．程序設(shè)計根底C語言[M]．重慶：重慶大學出版社，2006陳梓城．實用電子電路設(shè)計與調(diào)試[M]．中國電力出版社，2006附錄一、英文原文DS18B201、DESCRIPTIONTheDS18B20DigitalThermometerprovides9to12–bitcentigradetemperaturemeasurementsandhasanalarmfunctionwithnonvolatileuser-programmableupperandlowertriggerpoints.TheDS18B20communicatesovera1-Wirebusthatbydefinitionrequiresonlyonedataline(andground)forcommunicationwithacentralmicroprocessor.Ithasanoperatingtemperaturerangeof-55℃to+125℃andisaccurateto-0.5℃overtherangeof–10℃to+85°C.Inaddition,theDS18B20canderivepowerdirectlyfromthedataline(“parasitepower〞),eliminatingtheneedforanexternalpowersupply.EachDS18B20hasaunique64-bitserialcode,whichallowsmultipleDS18B20stofunctiononthesame1–wirebus;thus,itissimpletouseonemicroprocessortocontrolmanyDS18B20sdistributedoveralargearea.ApplicationsthatcanbenefitfromthisfeatureincludeHVACenvironmentalcontrols,temperaturemonitoringsystemsinsidebuildings,equipmentormachinery,andprocessmonitoringandcontrolsystems.2、FEATURESUnique1-Wire?interfacerequiresonlyoneportpinforcommunication;Eachdevicehasaunique64-bitserialcodestoredinanonboardROM;Multidropcapabilitysimplifiesdistributedtemperaturesensingapplications;Requiresnoexternalcomponents;Canbepoweredfromdataline.Powersupplyrangeis3.0Vto5.5V;Measurestemperaturesfrom–55℃to+125℃(–67℉to+257℉);±0.5℃accuracyfrom–10℃to+85℃;Thermometerresolutionisuser-selectablefrom9to12bits;Convertstemperatureto12-bitdigitalwordin750ms(max).User-definablenonvolatile(NV)alarmsettings.Alarmsearchcommandidentifiesandaddresses