【正文】 2） 整體電路 PCB 圖如 圖 32 圖 322 和 圖 323 所示。 電路如 圖 318所示 。 電路如 圖 317所示 。 并口及 IDC 插座其具體電路如 圖 316所示 。 該 設(shè)計 采用 74LS244 做緩沖器，性能比直接用并口做的 ISP 下載線更穩(wěn)定，速度比串口做的線更快。 本 ISP 下載 器 主要功能特點：取代傳統(tǒng)的編程器燒寫程序。 ISP 的功能使得用戶能在實驗板上直接讀寫 AT89S52 內(nèi)存。 并口下載電路 AT89S52 單片機(jī)是 ATMEL 公司新近推出的高檔型 AT89S 系列單片機(jī)中的增強型產(chǎn)品。 開關(guān) 電路 如 圖 314 所示 。 由于熱水器工作在潮濕的場合，為確保人身安全，因此需要具備報警功能 。采用隔電墻技術(shù)不僅可以隔離電熱器本身可能產(chǎn)生的漏電，也可以阻隔因地線帶電或水管帶電而對使用者帶來的安全威脅。 12345J5J I D I A N Q IE2C3B1Q6P N PR81 00+ 5V123J6A C _ 22 0 V _I N123J7A C _ 22 0 V _O U TA1K2D 1 4D I O D ER E L A Y556611223344T1T R A N S F O R M E R 3A1K2D 1 0D I O D EA1K2D 1 3D I O D EA1K2D 1 2D I O D EA1K2D9D I O D ER51 0KC41 04+ C31 00 U12J2L E A KA1K2D 1 6D I O D E 圖 313 漏電檢測電路 3） 隔電墻技術(shù)： 簡稱隔隔電墻即是水電阻衰減隔離法，利用水本身所具有的電阻（國標(biāo)規(guī)定在 15度時水的電阻應(yīng)大于 1300 歐姆 *cm），通過對電熱水器內(nèi)通水管路材質(zhì)的 選擇、管徑和距離的確定形成隔電墻。 由單片機(jī)輸出控制信號（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)過一能相互抵消互感的兩個線圈， 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（論文） 19 而使電加熱管加電加熱 。 1) 加熱電路： 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 本設(shè)計 加熱 的加加熱方式分手動加熱和保溫加熱。 4) 電路 原理圖 如圖 312所示 。因此，通過軟件檢測輸入引腳的電平值，便可以檢測到是否有按鍵按下了。 S4:設(shè)為 ,流水和停止流水交替切換 。 1) 按鍵功能： S2:設(shè)為 ,長按 S2 實現(xiàn) “ 當(dāng)前 ” 與 “ 預(yù)定 ” 界面切換 ,在各界面中每按一下 S2 則選中某個要設(shè)定的對象 ,再按一下則選項中下一個對象 ,若在“ 預(yù)定 ”界面長按 S2， 則退回 “ 當(dāng)前 ” 界面 。 AT89S52 通過查表找到溫度數(shù)據(jù)，通過接口 P2 口輸出到 LCD，顯示實時溫度。 表 31 74LS74 的功能表 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 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 LM324： U2B 電壓跟隨器接入 ADC0809 第 0 通道 AD 轉(zhuǎn)換。 74LS74 的管腳圖與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 3 圖 38所示 。在本設(shè)計中充分利用了單片機(jī)的資源，時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）提取，其頻率為單片機(jī)所接的外部晶振的 1/6，因 本設(shè)計中提供的外部晶振是 12MHz,故 ALE脈沖是 2MHz。 4）、 工作時序 如圖 36所示 。將 5V 的電壓分用 8位數(shù)字信號表示，即 運算比較器 A/D 轉(zhuǎn)換 LCD 顯示 AT89S52 的 P1 接口 熱敏電阻 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 33 芯片 LM324 封裝 圖 34 ADC0809 封裝 圖 35 ADC0809 內(nèi)部電路 分為 256 等分。 2） 、內(nèi)部電路框圖 如圖 35 所示 。 圖 32 溫度檢測模塊框圖 熱電阻器： 將溫度信息轉(zhuǎn)換成模擬電壓信息； 運算比較器： 通過運算將電壓轉(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)的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，用于單片機(jī)使用； AT89S52： 通過 P1 口 ，將數(shù)字信號傳送給 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)有四個運算比較器，其封裝圖如圖 33所示。 硬件設(shè)計模塊 溫度檢測模塊 采用熱敏電阻將溫度信息轉(zhuǎn)成電壓信息，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，連接到單片機(jī)的 P1 口， CPU 查表得到實時溫度，經(jīng) P2口 將數(shù)據(jù)輸出到 LCD，實現(xiàn)實時顯示溫度。 由于考慮到電熱水器的潮濕的工作環(huán)境對單片機(jī)的特殊要求，采用 ATMEL 的AT89S52 單片機(jī)作為控制中心。 軟件設(shè)計上，主要由溫度檢測子程序、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)計框圖如圖 31 所示 。 開始繪制原理圖規(guī)劃電路板啟動 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)計流程圖 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)對水溫進(jìn)行測量、預(yù)定加熱水溫、檢測水溫；實時顯示當(dāng)前溫度或時間，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狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生故障或危險時，及時發(fā)出警報和切斷系統(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)置溫度和時間。 ⑧ 印制電路板文件的保存及打印輸出。但是，由于算法的限制以及用戶的特殊要求或習(xí)慣，自動布線往往也有許多不盡人意的地方，設(shè) 計人員還需要靠手工進(jìn)行調(diào)整。 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 ⑦ 自動布線與手工調(diào)整。在設(shè)定好電路板的尺寸和外形并裝入網(wǎng)絡(luò)表后，程序會自動裝入元件，并自動將元件布置在電路板的邊界內(nèi)。因此，只有將網(wǎng)絡(luò)表和元件的封裝裝入后，才能開始印制電路板 的自動布線工作。對于每一個裝入的元件還必須有相應(yīng)的封裝形式，這也是自動布線中所不能缺少的。 ⑤ 裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝。參數(shù)的設(shè)置主要是指元件的布置參數(shù)、板層參數(shù)、布線參數(shù)等的設(shè)置。啟動 Protel 99，進(jìn)入 Protel 99 印制電路板編輯器的編輯環(huán)境。這項工作很重要。在繪制印制電路板之前，用戶必須對所用的電路板進(jìn)行初 步的規(guī)劃。電路板設(shè)計工作的第一步是繪制電路原理圖，然后由原理圖生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，而網(wǎng)絡(luò)表正是印制電路板自動布線的基礎(chǔ)和靈魂。 右鍵－ Properies? .DesignationPartFootrint Save ⑧ 打印或建立報表。 Placepart ⑦ 編輯和調(diào)整。 DesignAdd/Remove Library 瀏覽所需零件庫－ AddOk ⑤ 放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號等元器件。 ③ 在 Document 文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 25 外形尺寸 /顯示內(nèi)容 ①在 Protel 99的初始界面下新建一個設(shè)計庫，該數(shù)據(jù)庫用來管理項目。 外形尺寸 /顯示內(nèi)容 如 圖 25所示 。 ]2[ LCD（ JHD162A 系列）介紹 特性：顯示內(nèi)容： 16 字符 x 2 行 字符點陣： 5 x 8 點 驅(qū)動方式： 1/16D 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 可供型號： TN STN(黃綠?；夷：诎啄?) 反射型帶 EL或 LED背光源 EL/100VAC 400HZ LED/ 電參數(shù) (VDD= 10%,VSS=0V,Ta=25 )， 如 表 24所示 。 CJNE[?? ]、 DJNZ[? ..]、 JB、 JNB、 JC、 JNC、 JBC、JZ、 JNZ 等這些條件轉(zhuǎn)移指令的使用與上述原則一樣，同樣，超出物理空間的限制也會引起不可預(yù)知的程序出錯。 AT89S52 特殊寄存器映象及復(fù)位值如表 23所示。 XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器 。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN將不被激活。這個ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時有效。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE脈沖將會跳過。在 flash編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。 RST: 復(fù)位輸入。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表 22所示。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 在 flash編程和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P2口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū) 動 4 個 TTL 邏輯電平。此外， /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 21所示。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏 。 AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 23所示?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效 的解決方案。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 AT89S52 單片機(jī)簡介 與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容， 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器， 1000 次擦寫周期，全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 、三級加密程序存儲器、 32 個可編程 I/O 口線、三個 16 位定時器 /計數(shù)器八個中斷源 、全雙工 UART 串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標(biāo)識符 。 系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計： 西南科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 硬件設(shè)計上，主要由溫度檢測電路模塊、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)與報警電路模塊和掉電保護(hù)與復(fù)位電路模塊組成。而市場上傳統(tǒng)的機(jī)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