【正文】 上次設(shè)定的溫度（220V總電源不能關(guān)閉）自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。溫度－鍵：每按一次該鍵，預(yù)設(shè)溫度減1℃，長(zhǎng)按該鍵（時(shí)間超過1秒以上），預(yù)設(shè)溫度快速減小，當(dāng)預(yù)設(shè)溫度減到30℃時(shí)，按該鍵不起作用。低溫報(bào)警：當(dāng)檢測(cè)溫度低于0℃時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。漏電報(bào)警：當(dāng)熱水器發(fā)生漏電情況時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：l AT89S51的優(yōu)越性：在AT89C51 基礎(chǔ)上新增加的功能AT89S51性能有了較大提升，但價(jià)格基本不變，甚至比AT89C51 更低。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。具有雙工UART 串行通道。雙數(shù)據(jù)指示器。全新的加密算法，這使得對(duì)于AT89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。比如80589C51 等等早期MCS51 兼容產(chǎn)品。l PIC16C72是美國(guó)微芯(Microchip)公司推出的8/11位單片機(jī)，采用寬字節(jié)單周期指令，哈佛雙總線和RISC結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)吞吐量最高可達(dá)6MIPS，這幾乎是其它大多數(shù)8位微控制器速度的4倍128腳封裝的PIC16C72單片機(jī)內(nèi)集成了以下主要功能：2KB片內(nèi)ROM程序存儲(chǔ)器，128KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；22位I/O線；5路8位A/D轉(zhuǎn)換器，2個(gè)8位，1個(gè)16位多功能計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，1個(gè)捕捉/比較/脈寬調(diào)制(CCP)部件。對(duì)可能用到的W寄存器和STATUS寄存器內(nèi)容進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)1然后在中斷服務(wù)程序中對(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，過調(diào)量太大，容易引起震蕩?？梢圆捎每删幊绦蚩刂破鱌LC，各種單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。：智能電熱水器將由AT89S51單片機(jī)作為控制芯片，經(jīng)分析設(shè)計(jì)要求，初步確定其由8個(gè)模塊組成，如下圖所示：溫度檢測(cè)AT89S51水位檢測(cè)漏電檢測(cè)加熱保溫指示電源電路加熱電路顯示電路蜂鳴器圖 21 基于AT89S51的智能電熱水器時(shí)鐘電路用來產(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33pF。按鍵采用獨(dú)立式熱鍵，用來擴(kuò)展系統(tǒng)功能，分別可以實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)、溫度增加和溫度減少三個(gè)功能。ISP接口通過并口與PC機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通訊，用編譯器對(duì)源程序進(jìn)行調(diào)試及編譯，通過ISP接口將形成的二進(jìn)制目標(biāo)程序下載到AT89S51單片機(jī)上。接著繼續(xù)檢測(cè)溫度按鍵，若無按鍵，則接著上一步的執(zhí)行（以新的設(shè)定值開始工作）。另外，在運(yùn)行主程序的時(shí)候，首先要檢測(cè)水位，若達(dá)不到預(yù)設(shè)值，則斷電，蜂鳴器報(bào)警；若達(dá)到預(yù)設(shè)值,則開始檢測(cè)水溫。電源設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)的總要環(huán)節(jié)，它的穩(wěn)定與否關(guān)系到單片機(jī)是否能夠正常工作。2．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(guān)穩(wěn)壓電路。 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。（2）整流電路整流電路將交流電壓變成單向脈動(dòng)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(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。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。本設(shè)計(jì)采用電容濾波電路。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。（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。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。3. AC220V變換為+5V的直流穩(wěn)壓電源電路 圖22 +5V直流穩(wěn)壓電源電路圖 元件選取l 變壓器的選擇：使用變壓器要求能將初級(jí)電壓220V降為次級(jí)電壓8V（需要的電壓加上3V），變壓器的判斷可用萬(wàn)用表測(cè)試兩端電阻來判斷初級(jí)和次級(jí)，若電阻大為初級(jí)。耐流值等于變壓器次級(jí)電流。l 穩(wěn)壓：使用7805三端穩(wěn)壓電路，在使用前判斷三端穩(wěn)壓器的好壞。l LED電路：LED穩(wěn)定電壓2V，R限流電阻使電流達(dá)20mA左右，選擇3V/20mA=150，W117穩(wěn)壓電路的供電電壓變化范圍大。 AT89S51功能及特性介紹AT89S51芯片介紹和AT89S51最小系統(tǒng)：AT89S51芯片AT89S51 是美國(guó)ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4K 的可編程的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，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)8051指令系統(tǒng)及引腳。AT89S51 采用40 引腳雙列直插封裝(DIP) 形式， 內(nèi)部由CPU，4kB 的ROM，256 B 的RAM，2 個(gè)16b 的定時(shí)／計(jì)數(shù)器TO 和T1，4 個(gè)8 b 的工／ O 端I：IP0，P1，P2，P3，一個(gè)全雙功串行通信口等組成。作為輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX Ri 指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問期間不改變。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。RST： 復(fù)位輸入。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFRAUXR 的DISRTO 位（ 地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。ALE/ ~PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位， 可禁止ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 無效。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒有兩次有效的~PSEN 信號(hào)。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H——FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。如EA 端為高電平（接VCC 端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。XTAL1 ：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。AT89S51 標(biāo)準(zhǔn)功能：4K 字節(jié)閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線， 看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16 位定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。AT89S51最小系統(tǒng)AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S51單片機(jī)及其外圍電路組成，外圍電路包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路兩部分。同樣，如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。外接晶體（石英或陶瓷，陶瓷的精度不高，但價(jià)格便宜）振蕩器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中， C1和C2的大小會(huì)對(duì)振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度特性有一定的影響。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近，以減小寄生電容的存在，更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路分上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)Vcc上升時(shí)間不超過1ms（RC=τ），振蕩器啟動(dòng)時(shí)間不超過10ms。在加電開機(jī)時(shí)，RST上的電壓從Vcc逐漸下降，RST引腳的電位是Vcc與電容電壓的差，RST上的電壓必須保證在斯密特觸發(fā)器的閥值電壓以上足夠長(zhǎng)時(shí)間，以滿足復(fù)位操作的要求。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會(huì)造成單片機(jī)的錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，這里可在復(fù)位端引腳上接一個(gè)去藕電容。為了使用方便和設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)化及設(shè)計(jì)要求，我們采用上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位相結(jié)合的方法。最低的探點(diǎn)為交流12V電源接入點(diǎn)，另外四個(gè)為水位探點(diǎn)。選擇合適的穩(wěn)壓管和阻容器件參數(shù)，可以調(diào)整漏電檢測(cè)的門檻電壓值。該傳感器為3引腳TO92小體積封裝；溫度測(cè)量范圍為55176。C，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，176。在該系統(tǒng)中用防水材料將DS18B20與水位探測(cè)器封裝在一起，且放置于探測(cè)器底部，通過電纜接出三條線。DS18B20的外形及管腳排列如下圖:圖 27 DS18B20外部引腳圖DS18B20引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；