【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 尺寸布置各個(gè)元件的位置，但是畢竟不能完全滿足設(shè)計(jì)的要求，因此用戶新建原理圖 NewSCH 添加元件庫(kù) Add/Remove Library 調(diào)出元件 FindPlace Compent 元件布局 連線 設(shè)置元件屬性 存盤 Save 打印輸出報(bào)表 Print,Rcport 建立網(wǎng)絡(luò)報(bào)表 Create Netlist 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 還要對(duì)元件的位置進(jìn)行手工調(diào)整，以便順利地進(jìn)行下面的布線工作。 ⑦ 自動(dòng)布線與手工調(diào)整。 Protel 99 的自定布線功能十分強(qiáng)大，只要各種參數(shù)設(shè)置合理、元件的位置布置的得當(dāng)，自動(dòng)布線的成功率幾乎是 100%。但是，由于算法的限制以及用戶的特殊要求或習(xí)慣，自動(dòng)布線往往也有許多不盡人意的地方，設(shè) 計(jì)人員還需要靠手工進(jìn)行調(diào)整。手工布線中有很多至關(guān)重要的竅門，真正掌握了手工布線的技巧才算是真正學(xué)會(huì)了印制電路的設(shè)計(jì)。 ⑧ 印制電路板文件的保存及打印輸出。完成印制電路板的布線工作后，用戶應(yīng)該及時(shí)地將文件進(jìn)行存盤保存及打印輸出，以備日后用。 開始繪制原理圖規(guī)劃電路板啟動(dòng) P C B 編制器設(shè)置參數(shù)裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝布置元件自動(dòng)布線與手工調(diào)整文件的保存及打印輸出結(jié)束 圖 27 印制板電路設(shè)計(jì)流程圖 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)對(duì)水溫進(jìn)行測(cè)量、預(yù)定加熱水溫、檢測(cè)水溫；實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度或時(shí)間，以及顯示當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)；監(jiān)視系統(tǒng)工作是否正常；監(jiān)視系統(tǒng)是否發(fā)生故障或工作在危險(xiǎn)狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生故障或危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)和切斷系統(tǒng)電源；能根據(jù)要求設(shè)定開關(guān)機(jī)；根據(jù)要求調(diào)整或設(shè)置溫度和時(shí)間。 系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 硬件設(shè)計(jì)上，主要由溫度檢測(cè)電路模塊、顯示電路模塊、按鍵電路模塊、漏電保護(hù)與加熱控制電路模塊、開關(guān)機(jī)與報(bào)警電路模塊和掉電保護(hù)與復(fù)位電路模塊組成。 軟件設(shè)計(jì)上，主要由溫度檢測(cè)子程序、顯示子程序、按鍵子程序、漏電保護(hù)與加熱控制子程序、開關(guān)機(jī)子程序和掉電保護(hù)與復(fù)位子程序組成 ， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 31 所示 。 圖 31 系統(tǒng)框圖 溫度檢測(cè)電路將溫度信息傳送給單片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示電路， LCD顯示檢測(cè)溫度，二極管顯示當(dāng)前工作狀態(tài)；通過(guò)檢測(cè)按鍵電路，確定是否有按鍵請(qǐng)求；根據(jù)單片機(jī)的請(qǐng)求（加熱請(qǐng)求、預(yù)約要求、溫度要求）啟動(dòng)加熱電路；通指示燈 指示燈 蜂鳴和指示燈 LCD顯示 放水控制 加水控制 加熱開關(guān)控制 報(bào)警控制 掉電保護(hù)和復(fù)位 AT89S52 運(yùn)算比較器 按鍵電平掃描 漏電檢測(cè) A/D 轉(zhuǎn)換器 熱敏電阻 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 過(guò)檢測(cè)溫度是否超溫、漏電檢測(cè)電路，檢測(cè)當(dāng)前系統(tǒng)是否發(fā)生了危險(xiǎn)情況，一旦出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，啟動(dòng)安全保護(hù)電路，立即停止加熱電路，并發(fā)出報(bào)警，切斷系統(tǒng)的電源；通過(guò)掉電保護(hù)與系統(tǒng)復(fù)位電路，確保系統(tǒng)工作在正常狀態(tài)下。 由于考慮到電熱水器的潮濕的工作環(huán)境對(duì)單片機(jī)的特殊要求，采用 ATMEL 的AT89S52 單片機(jī)作為控制中心。它具有低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash 程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），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) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89S52 單片機(jī)提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 硬件設(shè)計(jì)模塊 溫度檢測(cè)模塊 采用熱敏電阻將溫度信息轉(zhuǎn)成電壓信息，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，連接到單片機(jī)的 P1口， CPU 查表得到實(shí)時(shí)溫度，經(jīng) P2口 將數(shù)據(jù)輸出到 LCD，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示溫度。 1） 溫度檢測(cè)模塊框圖如圖 32所示。 圖 32 溫度檢測(cè)模塊框圖 熱電阻器： 將溫度信息轉(zhuǎn)換成模擬電壓信息； 運(yùn)算比較器： 通過(guò)運(yùn)算將電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信息，用于數(shù)模轉(zhuǎn)換； A/D 轉(zhuǎn)換： 將相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用于單片機(jī)使用； AT89S52： 通過(guò) P1口 ，將數(shù)字信號(hào)傳送給 AT89S52， 進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換 ,查表得到相應(yīng)的 溫度信息； 2） 電路： 使用的芯片 LM32 ADC0809 與 74LS74 A、 LM324 14PIN，內(nèi)有四個(gè)運(yùn)算比較器，其封裝圖如圖 33所示。 B、 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 1）、 封裝圖如圖 34所示 。 運(yùn)算比較器 A/D 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換 LCD 顯示 AT89S52 的 P1接口 熱敏電阻 運(yùn)算比較器西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 2） 、內(nèi)部電路框圖 如圖 35 所示 。 3）、 REF+/是標(biāo)準(zhǔn)比較電壓， 5V/0V。將 5V的電壓分用 8位數(shù)字信號(hào)表示，即 圖 33 芯片 LM324封裝 圖 34 ADC0809封裝 圖 35 ADC0809 內(nèi)部電路 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 分為 256 等分。將 ANALOG INPUT 模擬電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電壓運(yùn)算比較，得到 256其中一個(gè)等分電壓，用 8位數(shù)字表示，傳到輸出寄存器中，通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器和啟動(dòng)器將 8 位數(shù)字碼并行輸出。 4）、 工作時(shí)序 如圖 36 所示 。 74LS74 分頻器 圖 36 ADC0809工作時(shí)序 因 8位并行 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809工作時(shí)需外部給它提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，要求頻率范圍是 10KHz～ 。在本設(shè)計(jì)中充分利用了單片機(jī)的資源，時(shí)鐘脈沖直接從單片機(jī)的第 30管腳 ALE/PROG（ 地址鎖存控制信號(hào)）提取，其頻率為單片機(jī)所接的外部晶振的 1/6，因 本設(shè)計(jì)中提供的外部晶振是 12MHz,故 ALE脈沖是 2MHz。把 ALE脈沖通過(guò) 74LS74進(jìn)行二分頻，得到 1MHz的脈沖供 ADC0809工作。 74LS74 的管腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 3 圖 38 所示 。 圖 37 74LS74的管腳圖 圖 38 74LS74內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 74LS74 的功能表： 溫度檢測(cè)模塊 電路 如圖 39 所示 。 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 31 74LS74的功能表 熱敏電阻阻值隨溫度變化， LM324： U2A 的輸入電壓跟隨著變化，電壓放大后再通過(guò) LM324： U2B電壓跟隨器接入 ADC0809 第 0通道 AD 轉(zhuǎn)換。 顯示電路模塊 主要由 AT89S5 LCD顯示器 等組成顯示模塊。 AT89S52 通過(guò)查表找到溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)接口 P2口輸出到 LCD，顯示實(shí)時(shí)溫度。 按鍵電路模塊 按鍵功能電路由 S2— S4控制，這三個(gè)按鍵分別接到單片機(jī)的輸入引腳 、 。 1) 按鍵功能： S2:設(shè)為 ,長(zhǎng)按 S2 實(shí)現(xiàn) “ 當(dāng)前 ” 與 “ 預(yù)定 ” 界面切換 ,在各界面中每按一下 S2 則選中某個(gè)要設(shè)定的對(duì)象 ,再按一下則選項(xiàng)中下一個(gè)對(duì)象 ,若在“ 預(yù)定 ”界面長(zhǎng)按 S2， 則退回 “ 當(dāng)前 ” 界面 。 S3:設(shè)為 ,改變各設(shè)定對(duì)象參數(shù)或狀態(tài) 。 S4:設(shè)為 ,流水和停止流水交替切換 。 2) 運(yùn)行方式： 當(dāng)按鍵未按下時(shí)，相應(yīng)的輸入引腳上只能檢測(cè)到高電平，而當(dāng)按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的引腳上便會(huì)檢測(cè)到低電平。因此，通過(guò)軟件檢測(cè)輸入引腳的電平值，便可以檢測(cè)到是否有按鍵按下了。 3) 框圖 如圖 311 所示 。 4) 電路 原理圖 如圖 312所示 。 漏電檢測(cè)與加熱 模塊 電路主要由繼電器、穩(wěn)壓管、運(yùn)算比較器、加熱管組成 。 1) 加熱電路： 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 本設(shè)計(jì) 加熱 的加加熱方式分手動(dòng)加熱和保溫加熱。手動(dòng)加熱是通過(guò)按按鍵就 567U 2 BL M 3 24L1R3M2J21 00 KR31 0K 1 2 V321411U 2 AL M 3 24+ 12 VC11 041122C41 0u12J1T E M PT E M PI N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10U1A D C 08 0 9P R E4C L K3D2C L R1Q5Q6U 3 AS N 74 L S 74 A+ 5VE O CS T A R T _ A L EOEC L O C KT E M P P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17R21 0K+ 5VR11 0K 圖 39 溫度檢測(cè)模塊電路圖 能啟動(dòng)加熱電路，而保溫加熱是當(dāng)單片機(jī)判別出水溫低于某一預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，則自動(dòng)啟動(dòng)加熱電路。 由單片機(jī)輸出控制信號(hào)（單片機(jī)的 口輸出一高電平），使繼電器 J5 閉合，交流電 流經(jīng)過(guò)一能相互抵消互感的兩個(gè)線圈， 電加熱管得到 220V 交流電壓，從西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 而使電加熱管加電加熱 。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T / V P D9P 3 . 0 / R x D10P 3 . 1 / T x D11P 3 . 2 / I N T 012P 3 . 3 / I N T 113P 3 . 4 / T 014P 3 . 5 / T 115P 3 . 6 / W R16P 3 . 7 / R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C40AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0A8A9A 1 0A 1 1A 1 2A 1 3A 1 4A 1 5S C KM I S OM O S IU9A T 8 9 S 5 1+ 5 VS1S2S3S T A R T _ A L EOEE O CB U Z Z E RL E A KP 2 0P 2 1P 2 2P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7P 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7A D D _ W A T E RO F F _ W A T E RR E L A YW A T E R _ L O WW A T E R _ H I G H TL C D _ E