【正文】 全新產(chǎn)品——銀海象A6智能專家，成為國內(nèi)第一款具備記憶和計算能力雙重智能的熱水器。它獨有的斷電自動記憶功能，即使突然停電，系統(tǒng)也會將之前設置的參數(shù)自動保存，從而在來電開機時仍保持原有設計，無需重新設置，方便簡單。 會算是A6的又一特色。用戶一般不知道該提前多長時間加熱，因此不是早了就是晚了。它會自動根據(jù)當前的室溫及水溫計算好所需的加熱時間，并自動提前加熱，從而可以最大限度的減少用電損耗。除了能記會算，它使用LED超大顯示屏，清晰明了；同時，A6引入無線智能遙控技術(shù)，不僅使熱水器安裝徹底擺脫了高度的限制，操作更自由方便。此外，A6的節(jié)能效果同樣出色，智能預約、中溫保溫、分層加熱等讓您省錢到家。如深圳市明佳實業(yè)發(fā)展有限公司獲得了19項熱水器發(fā)明專利的授權(quán)。 研究設想和實驗設計AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能單片機，片內(nèi)4kb的可系統(tǒng)編程Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳?；诖?，我采用AT89C51作為智能電熱水器的控制芯片，通過選用電源模塊、單片機模塊、ISP在線編程接口、鍵盤模塊、數(shù)碼管及指示燈顯示模塊、水溫、水位檢測模塊、報警輸出模塊，來實現(xiàn)智能控制的要求。單片機容易受外界環(huán)境干擾，因此要求供電電源單獨設計制作。限于單片機型號采用12MHz晶振和兩個33μF陶瓷平衡電容組成振蕩電路。系統(tǒng)工作時，首先檢測功能按鍵，進行溫度范圍設置。當溫度超過65℃時，蜂鳴器報警。而且市場上傳統(tǒng)的機械式電熱水器控制功能不完善，而且精度低、可靠性差，因此電熱水器的智能化成為必然趨勢。CPU可以直接對I/O口進行輸入、輸出操作及邏輯運算，并且具有很強的位處理能力，能有針對性的解決由簡單到復雜各類控制任務。本課題是基于AT89C51單片機的智能電熱水器的控制器的設計，要達到的控制要求有：（1）用兩位數(shù)碼管顯示水溫，兩位數(shù)碼管顯示預設溫度。1℃。（4）設置3個程序按鍵。電源開啟后，根據(jù)上次設定的溫度（220V總電源不能關(guān)閉）自動進入工作狀態(tài)。溫度+鍵：每按一次該鍵，預設溫度加1℃，長按該鍵（時間超過1秒以上），預設溫度快速增加，當預設溫度加到60℃時，按該鍵不起作用。（5）設置3個面板指示燈。加熱指示燈（綠）：加熱元件工作時，該指示燈被點亮。（6）報警設置。低溫報警：當檢測溫度低于0℃時，自動報警。漏電報警：當熱水器發(fā)生漏電情況時，自動報警。 系統(tǒng)設計要求 本次課題的設計要求和技術(shù)指標： 以51系列單片機為核心器件組成一個智能的水位水溫檢測系統(tǒng)。 系統(tǒng)具有自檢水溫傳感器的功能。直流穩(wěn)壓電源由整流橋，濾波電路，穩(wěn)壓電路組成。智能電熱水器控制電路時鐘電路，復位電路，單片機，按鍵，數(shù)碼管，漏電檢測電路，傳感器，蜂鳴器，繼電器等部分組成。時，單片機控制繼電器對電熱水器加熱，當水溫超過溫度設置范圍1176。當溫度超過99176。以上查詢功能有比較電路指令完成。其中AT89C51為核心控制器件，DS18B20和MPX4115為水溫水位的信號采集器件，數(shù)碼管為顯示器件，紅綠燈為信號檢測器件，繼電器為控制器件。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(zhuǎn)換器等，要設計合適的接口電路。系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以AT89C51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。智能電熱水器系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、報警電路、ISP在線編程接口電路鍵盤、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和顯示接口電路組成。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(guān)穩(wěn)壓電路。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。（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。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。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。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。本設計采用電容濾波電路。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。（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。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。（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。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。(5)穩(wěn)壓電源的技術(shù)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。電源設計是電路設計很重要關(guān)節(jié)。按要求需要一個+5V電壓，一個+12V左右可調(diào)電壓。LM317是三端穩(wěn)壓集成電路，～37V。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)。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。所以IRl是一個恒定的電流。而且在LM317穩(wěn)定工作時，ID的值基本上是一個恒定的值。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(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。LM7805的1端是電源的輸入端，3端是輸出端，2端是接地端。獨立式按鍵的典型應用如圖：AT89C51ABC+5V 獨立式按鍵 七段數(shù)碼管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。獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。 報警電路熱水器工作環(huán)境潮濕，為了保證使用者安全，控制器應具備漏電檢測功能。當出現(xiàn)漏電電流時，由于流過磁環(huán)的電流不平衡，于是磁環(huán)檢測線圈感應出漏電信號，經(jīng)集成電路M54123L放大輸出高電平，經(jīng)三極管倒相后輸出至單片機。在漏電保護及自檢不合格情況下，只有關(guān)閉電源及排除故障后，重新接通電源才能工作。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。IN0－IN7為8條模擬量輸入通道，ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 CLK為時鐘輸入信號線。地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。 （2） 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。 （4） 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 （6） 當EOC變?yōu)楦唠娖?，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。在本次設計中我們所控的對象為水溫。以上特點使DS18B20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。DS18B20使電壓、特性有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。當傳感器工作時，如果水溫超過60℃，將溫度傳給單片機，蜂鳴器報警，并斷電；如果水溫低于30℃，熱水器開始工作，加熱指示燈亮。某電阻所在水位未到達，電阻截止；水位到達，電阻導通，組成并聯(lián)電路。第四章 元器件介紹及功能 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。與MCS51 兼容全靜態(tài)工作：0Hz24Hz128*8位內(nèi)部RAM兩個16位定時器/計數(shù)器可編程串行通道片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89C51邏輯引腳圖VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。Vss（20腳）：接+5V電源地端。MCS51 輸入/輸出引腳MCS51單片機有4個I/O端口，共32根I/O線，4個端口都是準雙向口。為方便起見，我們把4個端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0P3。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O口使用。P1口：每一位均可獨立作為I/O口。P3口：雙功能口。另外，每一位均具有第二功能，每一位的兩個功能不能同時使用。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳上可接備用電源Vpd（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。ALE在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。 PSEN（29腳）：片外程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，該信號將不出現(xiàn)。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復位后選用片內(nèi)程序存儲器。 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器?，F(xiàn)在，新一代的“DS1820”體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。 DS18B DS18B22 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 同DS18B20一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55176。C，在10~+85176。176。DS1822的精度較差為177。C 。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。176?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。2176。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。 DS18B20可編程溫度傳感器有3個管腳。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，～。 DS18B20管腳圖 測溫功能：當DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0．0625℃／LSB形式表示。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH做比較，若TTH或TTL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應。溫度高字節(jié)（MS Byte）高5位是用來保存溫度的正負（標志為S的bit11～bit15），高字節(jié)（MS Byte）低3位和低字節(jié)來保存溫度值（bit0～bit10）。小數(shù)部分的值，得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個小數(shù)位，所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。 工作協(xié)議：初始化 ROM操作命令 存儲器操作命令 處理數(shù)據(jù)1）初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始 2）ROM操作品令 總線主機檢測到DSl8B20的存在便可以發(fā)出RO