【正文】 作以及位處理功能。(4)低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。(6)單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置交典型規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：(1)單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，是儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制機(jī)床等。(3)單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制能力，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。多機(jī)系統(tǒng)一般有若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前段工作。單片機(jī)使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。AT89C51有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其芯片引腳圖如圖1所示。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 方案選擇與相關(guān)技術(shù)方案一 集成電路構(gòu)成方案：特點(diǎn)是對(duì)整機(jī)邏輯結(jié)構(gòu)了解的全面透徹，但電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，元器件比較多，裝配用時(shí)長(zhǎng)且成本高，調(diào)試難，故障率高。它的功能強(qiáng)大，功能部件集成在芯片內(nèi)部，自動(dòng)產(chǎn)生時(shí)鐘等相關(guān)功能。方案三 單片機(jī)編程：用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，由于使用軟硬結(jié)合的方式，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試C也比較方便。通常用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合。因?yàn)閱纹瑱C(jī)從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)。再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化，在這里選用ATMENL生產(chǎn)的AT89CXX系列單片機(jī)。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU，具有4K8ROM、2568RAM、2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位I/O接口。最后選擇了AT89C51這個(gè)比較常用的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。數(shù)據(jù)顯示是電水壺的一項(xiàng)重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測(cè)量電路測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后直觀的顯示出來(lái)。方案二 LCD液晶顯示。智能電水壺一般都具有報(bào)警和通訊功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)、當(dāng)實(shí)時(shí)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)定值為提醒用戶而設(shè)置。報(bào)警電路是由單片機(jī)的I/O口來(lái)控制的，當(dāng)測(cè)量的溫度超過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所設(shè)定的數(shù)值時(shí)，通過(guò)程序使單片機(jī)的I/O值，從而三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器SPEAKER發(fā)出報(bào)警聲。把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響電子系統(tǒng)的工作性能和使用壽命。一般電路的設(shè)計(jì)電源分為兩種：系統(tǒng)自帶電源電路，能夠從市電中提取電源供設(shè)備使用。(2)電源電路選擇：方案一：采用線性電源電路。方案二：采用開關(guān)電源電路。但該電路制作成本高，需要使用專用的高頻變壓器。此類電源一般工作在需要大功率的工作場(chǎng)合。因此電路采用線性電源進(jìn)行供電[5]。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是單片機(jī)控制電路，是整個(gè)控制的核心，完成信號(hào)的輸入和輸出的轉(zhuǎn)換，即可將溫度檢測(cè)電路采樣的輸入的信號(hào)輸出到顯示器進(jìn)行顯示，并可以通過(guò)鍵盤對(duì)溫度進(jìn)行控制，與此同時(shí)當(dāng)水加熱超過(guò)指定的溫度以后，蜂鳴器工作報(bào)警[4]。圖3源轉(zhuǎn)換電路T1為電為源變壓器，它將交流電網(wǎng)電壓220V變成整流電路要求的交流電壓，電壓經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管兩兩導(dǎo)通整流濾波后，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓芯片7805就可以將原來(lái)交流220V的電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓為+5V，即可以得到報(bào)警電路和溫度檢測(cè)電路所需要的電壓值[14]。在X1和X2兩端跨接晶體就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路。此設(shè)計(jì)單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖4示:圖4單片機(jī)的時(shí)鐘電路系統(tǒng)開始運(yùn)行和重新啟動(dòng)靠復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，復(fù)位使CPU和其它部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)。運(yùn)行中的復(fù)位操作不會(huì)改變片內(nèi)RAM的內(nèi)容。所謂最小系統(tǒng)，是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小配置系統(tǒng),其作用主要是為了保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。51型片內(nèi)有4K的ROM/EPROM，因此，只需要外接晶體振蕩器和復(fù)位電路就可構(gòu)成最小系統(tǒng)。 圖6單片機(jī)最小系統(tǒng)在外部振蕩電路中，為電路提供正常的時(shí)鐘脈沖。其主要功能是把PC初始化為0000H，是單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序，除了進(jìn)入系統(tǒng)的初始化之外，當(dāng)由于程序出錯(cuò)或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)，因此，復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的一部分[10]。DS18B20 測(cè)溫范圍為55℃～+125℃，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位補(bǔ)碼形式串行輸出。 DS18B20內(nèi)部有一個(gè)9字節(jié)的高速存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)溫度值。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)出后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在此存儲(chǔ)器的第1和第2個(gè)字節(jié)。 DS18B20最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，因此對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從單片機(jī)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求DS18B20回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，單片機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)控制繼電器達(dá)到以弱控強(qiáng)的電路，下面再來(lái)介紹一下單片機(jī)和強(qiáng)電之間的橋梁電磁繼電器。它是利用電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電路開、關(guān)控制作用的原件，廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備、儀器儀表及自動(dòng)化設(shè)備中。這樣不僅可以為電子線路和電器電路提供良好的電隔離，還可以保護(hù)電子電路和人員安全。單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下他們大都工作在5V甚至更低。而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī)，顯然是不行的。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。（1）由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下斷開。（2）消除按鍵抖動(dòng)影響通常有硬件、軟件兩種方法。軟件消抖方法即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，5ms～10ms的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下?，F(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0~ D7和RS，R/W，EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能[6]。表1型LCD的接口信號(hào)說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3V0液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極1602型LCD的主要技術(shù)參數(shù)如表2示。讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=L， E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H， E=H 輸出：無(wú)寫指令：輸入：RS=L，RW=L， D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無(wú)其具體電路如圖8所示：圖8電路原理圖 加熱電路和報(bào)警裝置電熱器件由雙向可控硅KS控制，KS由光電耦合器 4N25和晶體管9013觸發(fā)。4N25沒有電流輸入，晶體管T截止，雙向晶閘管KS關(guān)斷，電熱器不加熱。電阻的作用是限制觸發(fā)電流，當(dāng)雙向可控硅KS的功率較小時(shí)，的值可由30Ω改為100Ω[8]。通過(guò)交連到INT0和INT1端。把INTO和INT1產(chǎn)生的中斷綜合處理，即可得到電源電壓過(guò)零的時(shí)刻。對(duì)于電阻率不隨溫度變化的電熱器件，可以直接啟動(dòng)，即在電壓過(guò)零時(shí)觸發(fā)雙向可控硅KS。過(guò)一定的時(shí)間后，電熱器件的工作電壓才達(dá)到額定電壓。如圖10所示:圖10報(bào)警裝置的硬件電路圖整體電路包含電源電路、顯示電路、傳感器電路、鍵盤電路、單片機(jī)控制電路組成。單片機(jī)的I/O口方向是可編程的，在程序中應(yīng)正確設(shè)置其方向，保證單片機(jī)的正常工作。開始初始化獲取溫度報(bào)警與溫度上限比較轉(zhuǎn)換并顯示Y 圖12 主程序流程圖includeincludedefine uint unsigned intdefine uchar unsigned char///////1602液晶控制接口/////////////////sbit rs=P2^6。////////////////////////////////////////sbit jian_ce=P3^3。sbit key2=P3^5。//////////////////////////sbit beep=P2^0。//溫度傳感器接口///////////////////////////////sbit jdq=P1^2。 uint shang,xia。bit auto_flag。//自動(dòng)加熱okbit mode_flag。//手動(dòng)加熱ok讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 uchar a=0。 uchar t=0。 WriteOneChar(0xCC)。 // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 delay_18B20(100)。 //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xBE)。 a=ReadOneChar()。 //讀取溫度值高位 wen_du=((b*256+a)4)*10。開始溫度值取補(bǔ)碼至“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度“BCD”值至“+”標(biāo)志計(jì)算整數(shù)度“BCD”值結(jié)束溫度零下？N