智能电热水器(2)

接口功能定义 液晶显示模人机交互模1 块 块 按键扫描 水位控制模2 块 温度控制模3 块 漏电检测模4 外部中断0 块 声音提示模5 块 蜂鸣器控制线 P2.3 P3.2 水位检测 电磁阀 温度传感器 加热电路 P2.4-P2.7 P1.0-P1.3 P2.2 P2.0 P2.1 P0.0-P0.7、P3.4、P3.5 52单片机接口 在系统主要元器件选型确定之后，对单片机端口资源进行了定义，本系统中单片机端口主要用于五个模块，其中人机交互定义了液晶和按键扫描线，液晶显示定义了LCD1602控制线和数据线，需要十个端口，按键扫描需要四个按键，采用独立按键方法设计电路，因此需要四个端口；水位控制模块中定义了水位检测数据线和电磁阀控制线；温度控制模块定义了DS18B20控制线和加热电路的控制线；漏电检测线接到单片机内部自带的外部中断接口；声音提示模块也定义蜂鸣器的控制线。在完成以上端口资源定义之后就确定了核心控制器和外围设备的连接方式，下一步的工作就是进行外围电路的设计。

二、系统软件总体设计

系统软件设计时采用模块化程序设计的方法，按照系统的结

构与各部分的功能，将整个程序也划分为多个功能模块部分，分别进行编程，然后装配在一起。系统软件部分主程序流程图如图2.2所示。

开始初始化开中断YES是否漏电NOLCD显示程序按键处理程序水位检测程序打开进水阀声音报警是设定水位吗YES温度检测程序是设定温度吗NOYES关热水器加热NO

图2.2 系统软件部分主程序流程图

系统软件部分主要实现对热水器的控制工作，由液晶显示程序、按键扫描程序、水位控制程序、温度控制程序、漏电检测及声音提示程序和控制策略程序等七个部分组成。其中，液晶显示程序显示热水器当前温度和水位；按键程序用于设置热水器状态；水位控制程序控制水箱的水位；温度控制程序控制热水器中水的温度；漏电检测及声音提示程序用于实时监测热水器安全状态，用于当热水器工作异常时声音报警提示作用。

第四节 本章小结

本章首先总体对热水器控制器系统进行了描述，在确定控制参数的基础上，详细介绍了控制器的各功能组成模块及工作原理。根据实现功能提出了系统硬件主要元器件选型原则，总体描述了选取的主要元器件，并对主控芯片的引脚进行定义。最后对系统软件部分进行了总体说明，根据控制策略设计软件主程序流程图，主要包括水位控制程序设计、水温控制程序设计、人机交互程序设计和漏电检测以及声音报警提示程序设计等。

第二章 系统实现

第一节 硬件设计

本系统硬件部分包括电源电路、STC89C52单片机最小系统电路、人机交互电路、水位控制电路、温度控制电路、漏电检测电路以及声音提示电路等七部分。电源电路为系统提供+9V；人机交互电路负责单片机和外界信息的交流；水位控制电路实现控制水的液位；温度控制电路实现控制水温度；漏电检测电路负责检测热水器是否在安全的状态下运行；声音提示电路负责热水器在非安全状态下时发出声响提示。

硬件设计部分主要完成以上电路的设计，包括各个电路的理论分析以及各个电路与单片机的连接等等。

一、电源电路设计

本系统需要两种电源，分别是+5V和+9V。+5V用于52单片机、人机交互电路、温度检测电路、水位检测电路、漏电检测电路等；+9V用于温度控制部分继电器线圈和水位控制部分电磁阀。本系统+9V电源直接通过外接9V的电源得到。

220V转9V电路

二、单片机最小系统电路设计

STC89C52RC单片机最小系统包括52单片机芯片、时钟电路和复位电路。本系统52单片机芯片采用STC89C52RC，该芯片内部有2个16位向上计数定时/计数器，有四种工作方式；5个中断源；一个串口通信接口；32个I/O口；内部RAM有256字节；内部ROM有8K字节[9]。时钟电路通过内部时钟源提供时钟，外部只需要接一个振荡电路，振荡电路中的晶振频率是12MHz。复位电路采用按键复位方式，当单片机复位引脚检测到至少24个时钟周期的高电平时会自动复位系统，系统会重新启动[10]。STC89C52单片机最小系统设计原理图如图3.2所示。

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