【正文】 另外，還需要判斷溫度的正負(fù)。 //單片機(jī)將 DQ 拉低 delay_18B20(80)。存在脈沖讓總線控制器知道 DS18B20 在總線上且已準(zhǔn)備好操作。本設(shè)計(jì)采用定時(shí)中斷掃描的方式進(jìn)行按鍵檢測(cè) ， 通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)中斷，每隔 10ms 掃描一次按鍵端口狀態(tài)，按鍵檢測(cè)過(guò)程中無(wú)需一直監(jiān)視按鍵端口或執(zhí)行額外的延時(shí)程序，節(jié)省了單片機(jī)的CPU資源和中斷資源。 } XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 void Print(unsigned char *str) //將字符輸出到液晶顯示 { while(*str!=39。 //開啟顯示，無(wú)光標(biāo) LCD_Write(LCD_COMMAND,LCD_CLEAR_SCREEN)。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 關(guān)于時(shí)序中的延時(shí)基本都為納秒級(jí)，單片機(jī)操作最小單位為微秒級(jí)，因此在寫程序時(shí)可以不做延時(shí)。 一、 液晶顯示程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)使用的 1602 液晶為 5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，可顯示兩行，每行 16個(gè)字符，不能顯示漢字，內(nèi)置 128 個(gè)字符的 ASCII 字符集字庫(kù)，只有并行接口，無(wú)串行接口。 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(jí)的匝數(shù)為 N，則次級(jí)電流為 IL/N，產(chǎn)生的信號(hào)電壓為R11IL/N，放大器的放大倍 數(shù)為 C B 15 16A B 15V V R +RK= =V V R，則 C 點(diǎn)最大下拉幅度為11 L2KR IN ，產(chǎn)生漏電中斷的條件是[26]： 1511 L CC19 15 12R2 K R I =VN R + R + R 實(shí)驗(yàn)調(diào)試用一根導(dǎo)線穿過(guò)漏電互感器，從中通過(guò)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(gè)電阻就可以）。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有漏電時(shí)，電源輸入線 中的火線電流與中線電流完全平衡，次級(jí)漏電信號(hào)為零。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(diǎn)，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時(shí)，依然能夠保證溫度量精度。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F i l e : D : \桌面 \全部原理圖設(shè)計(jì) ( 1 ) . d db D r a w n B y:R 2 1 1k+ 12 V12J2V A L V EP 22R 1 91 0kV C CU5R E L A Y 12 VAGNDD5Q1 圖 電磁閥進(jìn)水電路 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 五、溫度控制電路設(shè)計(jì) 在傳統(tǒng)的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，一般采用熱電偶或鉑電阻進(jìn)行溫度測(cè)量。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 水位檢測(cè)電路 電磁閥進(jìn)水電路 電磁閥進(jìn)水電路如圖 所示。這四個(gè)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(rèn)按鍵。圖 是 LCD1602 的控制電路。 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如圖 所示。如果有了保護(hù)二極管，就能及時(shí)將電容的電荷釋放，從而保護(hù)了穩(wěn)壓器。電源電路為系統(tǒng)提供 +12V 和 +5V 電源 ；人機(jī)交互電路負(fù)責(zé)單片機(jī)和外界信息的交流；水位控制電路實(shí)現(xiàn)控制水的液位；溫度控制電路實(shí)現(xiàn)控制水溫度；漏電檢測(cè)電路負(fù)責(zé)檢測(cè)熱水器是否在安全的狀態(tài)下運(yùn)行；聲音提示電路負(fù)責(zé)熱水器在非安全狀態(tài)下時(shí)發(fā)出聲響提示用戶。 二、 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方法，按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與各部分的功能，將整個(gè)程序也劃分為多個(gè)功能模塊部分，分別進(jìn)行編程，然后裝配在一起。漏電保護(hù)器的檢測(cè)元件就是漏電電流 互感器 檢測(cè)出的漏電電流信號(hào)，經(jīng)中間機(jī)構(gòu)放大，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，切掉電源，達(dá)到安全保護(hù)的目的 [7]。 二、主要元器件選型 ① 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(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 2 個(gè)外部中斷， 32 個(gè)可編程 I/O 線，8 個(gè)中斷源，一個(gè)串口通信模塊等資源 [3]，可以滿足本系統(tǒng) CPU的要求； ② LCD1602：顯示 2 行，每行 16 個(gè)字符。 第二節(jié) 硬件總體選型 一、主要元器件選型原則 元器件選擇必須要緊密結(jié)合功能需求和應(yīng)用對(duì)象。 第四章，通過(guò)焊接的電路，按照提出的測(cè)試方法對(duì)控制器功能 進(jìn)行測(cè)試和分析，并運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行仿真演示。在這種家用電器中，單片機(jī)不單對(duì)家用電器的基本功能進(jìn)行控制，而且還模擬人智能活動(dòng)的過(guò)程對(duì)熱水器進(jìn)行溫度、水量和穩(wěn)定性進(jìn)行控制。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。 第二節(jié) 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(jī)、電冰箱、吸塵器、電飯煲、洗衣機(jī)、消毒碗柜等。 二、電熱水器控制技術(shù)歷程及趨勢(shì) 目前市場(chǎng)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XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 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。 據(jù)調(diào)查，中國(guó)熱水器的普及率只有 70％左右。而市場(chǎng)上貯水式電熱水器大多數(shù)采用機(jī)械式控制器，存在控溫精度低、加熱時(shí)間長(zhǎng)、可靠性差、功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等不足，很多控制器只具有水位和溫度顯示功能，不具有控制功能。 【關(guān)鍵詞】 電熱水器 漏電檢測(cè) 溫度控制 水位控制 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III Abstract With the improvement of quality of people39。根據(jù)電熱水器工作原理進(jìn)行控制器的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。因此，電熱水器控制器的設(shè)計(jì)是智能電熱水器的需要，同時(shí)也是電熱水器的重要組成部分。軟件部分在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)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(cè)程序以及聲音提示程序等。有專家預(yù)計(jì)，借家電下鄉(xiāng)等國(guó)家政策扶持，農(nóng)村三、四級(jí)市場(chǎng)的拓展，以及行業(yè)技術(shù)升級(jí)、企業(yè)管理升級(jí)， 2020 年至 2020 年我國(guó)電熱水器的需求量將呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，市場(chǎng)保有量將呈現(xiàn)較為平穩(wěn)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì) [1]。 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 緒論 第一節(jié) 電熱水器發(fā)展 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 一、電熱水器發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，整個(gè)熱水器行業(yè)已經(jīng)從最初的小而少發(fā)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?xì)鉄崴鳘?dú)領(lǐng)風(fēng)騷發(fā)展到今天的燃?xì)馐健㈦姛崾?、太?yáng)能、空氣源熱泵等多種類型。因此燃?xì)鉄崴魇且环N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(xiǎn)將是百分之百。 此外，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線遠(yuǎn)程控制也將是新一代電熱水器的發(fā)展方向，用戶可以通過(guò)任何一部雙音頻固定電 話或手機(jī)遙控?zé)崴鞯拈_ /關(guān)、溫度設(shè)定等，并可查詢熱水器的工作狀態(tài) 。智能家用電器體現(xiàn)了家用電器目前最新的面貌和水平。單片機(jī)的存在，只是設(shè)置了延時(shí)開關(guān)、紅綠燈狀態(tài)顯示等一些輔助性的功能，并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)。其內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面： 第一章，結(jié)合當(dāng)前電熱水器的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，介紹了電熱水器控制器研究的目的及意義。包括電源模塊、 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、人機(jī)交互模塊、水位控制模塊、溫度控制模塊、漏電檢測(cè)以及聲音提示模塊等七個(gè)模塊。 溫度傳感器要求低電壓供電、測(cè)溫范圍寬、安裝簡(jiǎn)單、還要求數(shù)據(jù)為串行方式以節(jié)約單片機(jī)端口資源。它們的輸出接至 CPU 的引腳， CPU 對(duì)這些引腳進(jìn)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。包括人機(jī)交互模塊、水位控制模塊、溫度控制模塊、漏電檢測(cè)模塊以及聲音提示模塊等五個(gè)模塊。根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能提出了系統(tǒng)硬件主要元器件選型原則，總體描述了選取的主要元器件，并對(duì)主控芯片的引腳進(jìn)行定義。圖 是電源的原理圖。本系統(tǒng) 52 單片機(jī)芯片采用 STC89C52RC，該芯片內(nèi)部有 2 個(gè) 16 位向上計(jì)數(shù)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，有四種工作方式； 5 個(gè)中斷源；一個(gè)串口通信接口； 32 個(gè) I/O 口；內(nèi)部 RAM 有 256 字節(jié)；內(nèi)部 ROM 有 8K 字節(jié) [9]。 液晶顯示電路 液晶顯示屏采用 LCD1602。 ⑥ 其余 7～ 14為數(shù)據(jù)口，接單片機(jī) P0口 [11]。水位傳感器可以自制，用 8根不銹鋼針?lè)謩e置于水箱容積的 8平分 位置，在電極間加電流，電路簡(jiǎn)單，直流電壓通過(guò) 470K電阻和鋼針（無(wú)水開路，有水側(cè)有十幾 K電阻）分壓，鋼針上的壓降不大，當(dāng)某個(gè)鋼針不接觸水面時(shí)，其輸出為高電平；當(dāng)鋼針與水面接觸時(shí)則輸出為低電平。該電路的工作過(guò)程如下，當(dāng) P22端口為高電平時(shí)， NPN 達(dá)林頓三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，此時(shí)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(dǎo)通狀態(tài)，電磁閥工作打開進(jìn)水口。 溫度檢測(cè)電路 使用 DS18B20 溫度傳感器采集溫度， DS18B20 最大的特點(diǎn)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(lái)完成。加熱電路如圖 所示，原理同電磁閥控制電路。漏電互感器輸出的 信號(hào)加在 A 和 B 兩點(diǎn)。反之，蜂鳴器不發(fā)聲。 ② 讀 /寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。 LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38)。\ 0 39。考慮到用戶在進(jìn)行按鍵操作時(shí)，按下及松開的瞬間都容易產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，造成單次按鍵操作時(shí)按鍵端口電平多次跳變。 溫度采集是通過(guò)分時(shí)與DS18B20 的單總線通信完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 DQ = 1。 } XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 讀取 DS18B20 當(dāng)前溫度 硬件電路連接好以后，只需按下面操作過(guò)程即可讀出溫度數(shù)據(jù)。讀取 DS18B20 當(dāng)前溫度程序流程圖如圖 所示 ： 讀 取 溫 度 值 入 口D S 1 8 B 2 0 復(fù) 位跳 過(guò) R O M 匹 配啟 動(dòng) 溫 度 轉(zhuǎn) 換延 時(shí) 5 0 0 m s等 待 溫 度 轉(zhuǎn) 換D S 1 8 B 2 0 復(fù) 位子 程 序 結(jié) 束跳 過(guò) R O M 匹 配讀 取 溫 度 數(shù) 據(jù)溫 度 數(shù) 據(jù) 處 理 圖。 x=DQ。 ⑦ 若 CPU讀到數(shù)據(jù)線（ DQ）上的低電平 0 后，還要進(jìn)行延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出高電平算起（第 ⑤ 步的時(shí)間算起）最少要 480us； ⑧ 將數(shù)據(jù)線（ DQ）再次拉到高電平 1 后結(jié)束。由于是開關(guān)量的檢測(cè)，即當(dāng)端口檢測(cè)到低電平，則表示水位上升到對(duì)應(yīng)的鋼針，在軟件編程的時(shí)候可以參考上一小節(jié)的按鍵掃描程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。 str++。該程序的執(zhí)行過(guò)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(dāng)調(diào)用完以下兩個(gè)子函數(shù)，就會(huì)在對(duì)應(yīng)的位置顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì) LCD1602 的操作。 LCD1602 初始化程序流程圖如圖 所示。寫命令包括使液晶的光標(biāo)顯示 /不顯示、光標(biāo)閃爍 /不閃爍、需 /不需要移屏、在液晶的 什么位置顯示等等。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F i l e : D : \桌面 \全部原理圖設(shè)計(jì) ( 1 ) . d db D r a w n B y:P 32567U 3 BL M 3 5848231U 3 AL M 3 58AGND+5L2互感器R 1 73 .9 kR 1 5 1kR 1 11kR2 5 .1 kR 1 61 00 kR 1 21kR 1 41k+5AGNDR 1 31kD4漏電報(bào)警燈（紅） 圖 漏電檢測(cè)電路 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 七、聲音提示模塊 蜂鳴器發(fā)聲驅(qū)動(dòng) 電路原理圖如圖 。第一個(gè)運(yùn)放作放大器，第二個(gè)運(yùn)放作比較器。 DS18B20 與芯片連接電路如圖 所示： 1 2 3 4ABCD4321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eA4D at e: 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F ile : D :\桌面 \全部原理圖設(shè)計(jì) (1 ). d db D ra w n B y:123S en s or 1D S 18 B 2 0V C CP 20R81 0k 圖 DS18B20 溫度檢測(cè)電路圖 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 加熱 電路 由于單片機(jī)端口驅(qū)動(dòng)能力很弱，加熱電路采用繼電器控制方式，操作方便。 DALLAS 公司推出的數(shù)字式溫度傳感