【文章內(nèi)容簡介】 中對馬達，繼電器進行控制1漏電檢測報警在中斷里給出，而每50ms進入一次中斷，所以發(fā)生漏電時最多50ms即可切斷電源1入口→中斷保護→控制馬達→控制繼電器如果用直流對電機進行控制，其轉速太快，過調(diào)量太大，容易引起震蕩。通過以上兩種設計方法的比較來看，實現(xiàn)電熱水器的智能控制可以有很多種方法?？梢圆捎每删幊绦蚩刂破鱌LC，各種單片機來實現(xiàn)。但考慮到成本控制和軟硬件實現(xiàn)難度，采用方案一的控制系統(tǒng)設計，可以進一步提高電熱水器的智能作用，能夠保證持續(xù)的熱水供應，并可以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，提高了人們生活的質(zhì)量。時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘信號供單片機工作，晶振采用12MHz，平衡電容采用30pF。復位電路在系統(tǒng)上電或運行過程中對單片機進行初始化操作。按鍵采用獨立式熱鍵，用來擴展系統(tǒng)功能。顯示通過LCD1602液晶顯示實時溫度、上下限溫度值和預約功能的定時時間。報警指示燈（黃）：當熱水器出現(xiàn)異常情況時，該指示燈被點亮。依據(jù)設計要求，系統(tǒng)上電復位后按默認值開始運行，然后開始檢測溫度按鍵，若無按鍵，則按設定溫度進行工作；若溫度鍵已按下，則開始設定溫度范圍，并按新的設定值開始加熱。接著繼續(xù)檢測溫度按鍵，若無按鍵，則接著上一步的執(zhí)行（以新的設定值開始工作）。若有按鍵，則重新設定溫度范圍，如此循環(huán)。 硬件系統(tǒng)設計單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設計相應的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉換器等，要設計合適的接口電路。本設計中只用最小系統(tǒng)加上鍵盤、顯示、ISP接口電路，單片機本身資源可以滿足設計要求，所以不必對單片機進行擴展。系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以STC89C51單片機為核心，主要分兩部分：直流穩(wěn)壓電源和智能電熱水器控制電路，其原理圖見附錄二。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)由時鐘電路、復位電路、報警電路、鍵盤、溫度檢測電路和顯示接口電路組成。 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，可分為線性和開關穩(wěn)壓電路。本設計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，設計框圖：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 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的直流電壓。濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成份，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，在橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導通半個周期，故流過每個二極管的平均電流僅為負載電流的一半，與半波整流電路相比較，其輸出電壓提高，脈動成分減少。整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，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。本設計采用電容濾波電路。電容濾波電路主要利用電容兩端電壓不能突變的特性，使負載電壓波形平滑，故電容應與負載并聯(lián)。橋式整流電路帶電阻負載時的輸出直流電壓U0=，接上電容濾波后，空載時的輸出直流電壓U0=UC=U2。所以，接上負載時的橋式整流電容濾波電路的輸出電壓介于上述兩者之間，其大小與放電時間常數(shù)RLC有關，RLC越大，U0越大。（3）穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用是當輸入交流電源電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。由于三端式穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有應用時外接元件少、使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，因而廣泛應用。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。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，以防過載而損壞。一般不需要接元件即可工作，有時為改善性能也會加少量元件。負壓系列：CW7900系列與CW7800系列相比，除了輸出電壓極性、引腳定義不同外，其它特點都相同。(5)穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一是特性指標，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，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：給單片機及其他控制電路提供電源。電源設計是電路設計很重要關節(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+5V電壓，一個+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，～37V。它具有輸出電壓可變、內(nèi)藏保護功能、體積小、性價比高、工作穩(wěn)定可靠等特點。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為兩個電壓之和，也就是R1兩端電壓與R2兩端電壓之和。而IR2實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。，Rl是一個固定電阻，小于240歐姆。所以IRl是一個恒定的電流。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，ID的值基本上是一個恒定的值。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，+IDR2=UO關系。 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。 7805三端穩(wěn)壓電源電路本設計電源電路原理圖見附錄3。 鍵盤接口電路本畢業(yè)設計的按鍵采用獨立式按鍵，是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的典型應用如圖： 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，I/O口線有確定的高電平。當I/O口線內(nèi)部有上拉電阻時，外電路不可接上拉電阻。獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結構。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，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序，具體編程見程序清單。 報警電路當溫度超過上限是電路會報警，提示水溫過高，注意安全。圖下面位報警電路： 圖2.. 報警電路本文采用溫度傳感器DS18B20采集電熱水器的實時溫度, 。在本次設計中我們所控的對象為水溫。其電路原理框圖如下： 溫度檢測電路DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式