【正文】 保溫狀態(tài)，避免固定中溫技術(shù)大幅度溫差造成不必要的浪費(fèi)，縮短加熱時(shí)間，切實(shí)做到省電節(jié)能。完美的節(jié)能系統(tǒng)整合，把IMES智能記憶作為系統(tǒng)節(jié)能的核心，將各種節(jié)能的細(xì)節(jié)整合到盡善盡美，智能記憶與自動(dòng)加熱技術(shù)的融合應(yīng)用，自動(dòng)加熱、實(shí)時(shí)加熱、定時(shí)加熱三種工作模式任意選擇。近日，海爾推出了一款全新產(chǎn)品——銀海象A6智能專家，成為國內(nèi)第一款具備記憶和計(jì)算能力雙重智能的熱水器。它獨(dú)有的斷電自動(dòng)記憶功能，即使突然停電，系統(tǒng)也會(huì)將之前設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)保存，從而在來電開機(jī)時(shí)仍保持原有設(shè)計(jì)，無需重新設(shè)置，方便簡單。 會(huì)算是A6的又一特色。用戶一般不知道該提前多長時(shí)間加熱，因此不是早了就是晚了。它會(huì)自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前的室溫及水溫計(jì)算好所需的加熱時(shí)間，并自動(dòng)提前加熱，從而可以最大限度的減少用電損耗。除了能記會(huì)算，它使用LED超大顯示屏，清晰明了；同時(shí)，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(yù)約、中溫保溫、分層加熱等讓您省錢到家。如深圳市明佳實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司獲得了19項(xiàng)熱水器發(fā)明專利的授權(quán)。 研究設(shè)想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能單片機(jī)，片內(nèi)4kb的可系統(tǒng)編程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。基于此，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(jī)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(bào)警輸出模塊，來實(shí)現(xiàn)智能控制的要求。單片機(jī)容易受外界環(huán)境干擾，因此要求供電電源單獨(dú)設(shè)計(jì)制作。限于單片機(jī)型號(hào)采用12MHz晶振和兩個(gè)33μF陶瓷平衡電容組成振蕩電路。系統(tǒng)工作時(shí)，首先檢測功能按鍵，進(jìn)行溫度范圍設(shè)置。當(dāng)溫度超過65℃時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。而且市場上傳統(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，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(jìn)行輸入、輸出操作及邏輯運(yùn)算，并且具有很強(qiáng)的位處理能力，能有針對性的解決由簡單到復(fù)雜各類控制任務(wù)。本課題是基于AT89C51單片機(jī)的智能電熱水器的控制器的設(shè)計(jì)，要達(dá)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(yù)設(shè)溫度。1℃。（4）設(shè)置3個(gè)程序按鍵。電源開啟后，根據(jù)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)溫度加1℃，長按該鍵（時(shí)間超過1秒以上），預(yù)設(shè)溫度快速增加，當(dāng)預(yù)設(shè)溫度加到60℃時(shí)，按該鍵不起作用。（5）設(shè)置3個(gè)面板指示燈。加熱指示燈（綠）：加熱元件工作時(shí)，該指示燈被點(diǎn)亮。（6）報(bào)警設(shè)置。低溫報(bào)警：當(dāng)檢測溫度低于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。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本次課題的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)： 以51系列單片機(jī)為核心器件組成一個(gè)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(shí)鐘電路，復(fù)位電路，單片機(jī)，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(shí)，單片機(jī)控制繼電器對電熱水器加熱，當(dāng)水溫超過溫度設(shè)置范圍1176。當(dāng)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(hào)采集器件，數(shù)碼管為顯示器件，紅綠燈為信號(hào)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(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)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(shí)鐘電路、復(fù)位電路、報(bào)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(shè)計(jì)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(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，由于每兩只二極管只導(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。（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(shí)為改善性能也會(huì)加少量元件。(5)穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一是特性指標(biāo)，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(biāo)，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(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)很重要關(guān)節(jié)。按要求需要一個(gè)+5V電壓，一個(gè)+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(shí)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(gè)恒定的電流。而且在LM317穩(wěn)定工作時(shí)，ID的值基本上是一個(gè)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(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖：AT89C51ABC+5V 獨(dú)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(shí)，I/O口線有確定的高電平。獨(dú)立式按鍵的軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。 報(bào)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(yīng)具備漏電檢測功能。當(dāng)出現(xiàn)漏電電流時(shí)，由于流過磁環(huán)的電流不平衡，于是磁環(huán)檢測線圈感應(yīng)出漏電信號(hào)，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(jī)。在漏電保護(hù)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(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)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(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)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(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)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(shí)鐘輸入信號(hào)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(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 （4） 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 （6） 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖剑@時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對象為水溫。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)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(jì)的測溫系統(tǒng)。當(dāng)傳感器工作時(shí)，如果水溫超過60℃，將溫度傳給單片機(jī)，蜂鳴器報(bào)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(dá)，電阻截止；水位到達(dá)，電阻導(dǎo)通，組成并聯(lián)電路。第四章 元器件介紹及功能 AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案。與MCS51 兼容全靜態(tài)工作：0Hz24Hz128*8位內(nèi)部RAM兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可編程串行通道片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51邏輯引腳圖VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)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(chǔ)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(gè)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(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)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(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)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(shí)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(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)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(jī)有4個(gè)I/O端口，共32根I/O線，4個(gè)端口都是準(zhǔn)雙向口。為方便起見，我們把4個(gè)端口和其中的鎖存器都統(tǒng)稱P0P3。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)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(dú)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(gè)功能不能同時(shí)使用。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，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(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。 PSEN（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，該信號(hào)將不出現(xiàn)。該引腳有效（低電平）時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)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(jì) Dallas 半導(dǎo)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(jì)、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(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)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(jià)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(gè)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(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)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(biāo)志置位，并對主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。溫度高字節(jié)（MS Byte）高5位是用來保存溫度的正負(fù)（標(biāo)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，