【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中對(duì)馬達(dá)，繼電器進(jìn)行控制1漏電檢測(cè)報(bào)警在中斷里給出，而每50ms進(jìn)入一次中斷，所以發(fā)生漏電時(shí)最多50ms即可切斷電源1入口→中斷保護(hù)→控制馬達(dá)→控制繼電器如果用直流對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，其轉(zhuǎn)速太快，過(guò)調(diào)量太大，容易引起震蕩。通過(guò)以上兩種設(shè)計(jì)方法的比較來(lái)看，實(shí)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(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但考慮到成本控制和軟硬件實(shí)現(xiàn)難度，采用方案一的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)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(yīng)，并可以滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，提高了人們生活的質(zhì)量。時(shí)鐘電路用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)供單片機(jī)工作，晶振采用12MHz，平衡電容采用30pF。復(fù)位電路在系統(tǒng)上電或運(yùn)行過(guò)程中對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化操作。按鍵采用獨(dú)立式熱鍵，用來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)功能。顯示通過(guò)LCD1602液晶顯示實(shí)時(shí)溫度、上下限溫度值和預(yù)約功能的定時(shí)時(shí)間。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。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)上電復(fù)位后按默認(rèn)值開(kāi)始運(yùn)行，然后開(kāi)始檢測(cè)溫度按鍵，若無(wú)按鍵，則按設(shè)定溫度進(jìn)行工作；若溫度鍵已按下，則開(kāi)始設(shè)定溫度范圍，并按新的設(shè)定值開(kāi)始加熱。接著繼續(xù)檢測(cè)溫度按鍵，若無(wú)按鍵，則接著上一步的執(zhí)行（以新的設(shè)定值開(kāi)始工作）。若有按鍵，則重新設(shè)定溫度范圍，如此循環(huán)。 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(mǎn)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(pán)、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(pán)、顯示、ISP接口電路，單片機(jī)本身資源可以滿(mǎn)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STC89C51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，其原理圖見(jiàn)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(shí)鐘電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)、溫度檢測(cè)電路和顯示接口電路組成。 電源電路電源電路按元件類(lèi)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(xiàn)性和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路。本設(shè)計(jì)中采用了線(xiàn)性工作狀態(tài)的線(xiàn)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(jiǎn)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(lái)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?jī)芍欢O管只導(dǎo)通半個(gè)周期，故流過(guò)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(chēng)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(jiàn)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=，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(chēng)為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種稱(chēng)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(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管工作保護(hù)，以防過(guò)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。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(lái)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，～37V。它具有輸出電壓可變、內(nèi)藏保護(hù)功能、體積小、性?xún)r(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。，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(guò)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(méi)有任何限制，+IDR2=UO關(guān)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(shè)計(jì)電源電路原理圖見(jiàn)附錄3。 鍵盤(pán)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(xiàn)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(xiàn)，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線(xiàn)的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)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(kāi)時(shí)，I/O口線(xiàn)有確定的高電平。當(dāng)I/O口線(xiàn)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(xún)式結(jié)構(gòu)。先逐位查詢(xún)每根I/O口線(xiàn)的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線(xiàn)輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線(xiàn)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(jiàn)程序清單。 報(bào)警電路當(dāng)溫度超過(guò)上限是電路會(huì)報(bào)警，提示水溫過(guò)高，注意安全。圖下面位報(bào)警電路： 圖2.. 報(bào)警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, 。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： 溫度檢測(cè)電路DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式