单片机的电热水器控制系统的设计
目 录
引言 1
一、设计内容和要求 1
二、主要元件介绍 2
（一）AT89S52单片机简介 2
（二）LCD（JHD162A系列）介绍 4
三、系统的硬件设计 5
（一）温度检测电路 5
（二）显示电路 7
（三）按键电路 7
（四）漏电检测与开关控制电路 8
（五）报警电路 9
（六）加水和放水电路 9
（七）时钟电路 11
（八）复位电路 11
四、系统的软件设计 12
（一）主程序设计 12
（二）中断服务子程序设计 14
（三）温度检测子程序设计 14
（四）显示子程序设计 15
（五）按键子程序设计 16
（六）加热子程序设计 18
结束语 18
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 源程序 23
致 谢 48
引言
随着国家的富强与进步，人们生活多姿多彩，科技带领我们使用不一样的热水器来满足生活的需求。先前创造的燃气热水器由于种种不安全的因素慢慢淘汰下去，之后太阳能热水器的兴起却也支撑不久，收到天气的影响逐渐退出舞台。最后由于电热水器的开发与应用，人们生活起来不仅安全而且也不会产生污染，它给予了人们更舒适更简便的帮助。由于科技的发展与进步，电热水器不仅代替了以往的燃气电热水器，而且已经成为主流发展方向。本文的设计是为了在使用电热水器时可以节约电能，通过定时控制器可以定时的开关机，及时使用，不使用时就不会乱用电，使用起来方便又 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
简单，省电又舒心。
一、设计内容和要求
（一）系统组成
系统可以测量水温，加热水温，检测水温，通过液晶显示能显示出实时温度与准确的时间，通过液晶显示还能显示系统实时工作状态；系统及时被检测是否工作在正常状态下，是否工作在危险状态，是否有故障；如果有会发出警报还会切断系统的电源；系统还可以设定开关机来设置温度和准确的时间。
系统设计：硬件设计上，主要包括了复位、时钟、显示、按键、温度检测、漏电检测与开关控制、加水、放水和报警电路。软件设计上，主要包括了复位子程序、时钟子程序、显示子程序、按键子程序、温度检测子程序、漏电检测与开关控制子程序、放水子程序、加水子程序和报警子程序。系统设计框图如图1所示。
图1 系统框图
（二）系统功能
系统会及时检测出温度，并且通过液晶显示器来显示出当前的工作状态；根据按键电路的请求，来输出按键；单片机还会输出加水、放水、加热这些方面的需求，来满足单片机的请求；系统会及时对各种电路的检测，来判断电路是否在安全温度的环境下，如不是就要停止一切工作，发出警报并且断开电源；最后通过复位电路来恢复系统，从而使系统恢复良好。
二、主要元件介绍
（一）AT89S52单片机简介
1.单片机介绍
AT89S52单片机是一种功能特征比较高，耗能比较低的微控制器，它也是一种可以在系统编程Flash中使用的存储器。这种单片机芯片上不仅有8位CPU，而且允许程序存储器在系统可编程，由此为很多嵌入式控制系统提供了很多方便，很多帮助。这种单片机在0赫兹静态操作下，能选用节电模式；在进入保护时，RAM要进行保存起来，单片机便会停止一切。主要性能如下:
（1）与MCS-51单片机产品兼容
（2）1000次擦写周期
（3）三级加密程序存储器
（4）32个可编程I/0口线
（5）三个16位定时器/计数器
（6）八个中断源
（7）全加工UART串行通道
(8)低功耗空闲和掉电模式
(9) 掉电后中断可唤醒
(10) 看门狗定时器
(11) 双数据指针
(12) 掉电标示符
2.引脚功能
图2 AT89S52引脚图
VCC:电源。
GND:地。
P0口：P0口是一个8位漏极开路双向I/0口。它又是输出口，可以驱动8个TTL逻辑电平。P0口如果用来作低8位地址时，它就会访问外部程序和数据存储器。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节。
P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/0口。它输出缓冲器时可以驱动4个TTL逻辑电平。它的内部上拉电阻端口提高时，会作为输入口使用的。在flash编程和校验时，它可以接受低8位地址字节。
P2口：基本功能如P1一样，但在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
P3口；同P1一样，在flash编程，它也接收一些控制信号。P3引脚的功能也可以作为AT89S52第二功能使用，如表1所示。AT89S52引脚图如图2所示。
表1 P3口部分引脚的第二功能
引脚号 第二功能
P3.0 RXD（串行输入
P3.1 TXD（串行输出）
P3.2 INT0（外部中断0）
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
RST:复位输入。
ALE/PROG:在flash编程时，PROG也可以用作编程输入脉冲。一般情况下，ALE可以用作外部定时器或时钟使用。
PSEN: 是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP: 访问外部程序存储器控制信号。为使能从000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
（二）LCD介绍
1．特性
显示内容：16 字符x 2 行
字符点阵：5 x 8 点
驱动方式：1/16D
反射型带EL或LED背光源
EL/100VAC 400HZ
LED/4.2VDC
2．电参数
电参数如表2所示。
表2 电参数
名称 符号 测试条件 标准值 单位
最小 典型 最大
S3:S3按键会更换各种要设定的目标状态。
图9 加水电路
加水电路是通过单片机来检测水箱中的水位高低，此电路可以全自动检测水位的高低，从而自动来加水。如果单片机检测水箱中水位低于事先已经设定好的最低值时，单片机P3.0便输出一高电平，从而启动加水继电器J4，使水箱中加入水；如果水箱中的水位高于最高预设的值时，单片机P3.0输出低电平，从而使加水继电器J4停止工作，使水不再加水。电路如图9所示。
引言 1
一、设计内容和要求 1
二、主要元件介绍 2
（一）AT89S52单片机简介 2
（二）LCD（JHD162A系列）介绍 4
三、系统的硬件设计 5
（一）温度检测电路 5
（二）显示电路 7
（三）按键电路 7
（四）漏电检测与开关控制电路 8
（五）报警电路 9
（六）加水和放水电路 9
（七）时钟电路 11
（八）复位电路 11
四、系统的软件设计 12
（一）主程序设计 12
（二）中断服务子程序设计 14
（三）温度检测子程序设计 14
（四）显示子程序设计 15
（五）按键子程序设计 16
（六）加热子程序设计 18
结束语 18
参考文献 20
附录一 原理图 21
附录二 PCB图 22
附录三 源程序 23
致 谢 48
引言
随着国家的富强与进步，人们生活多姿多彩，科技带领我们使用不一样的热水器来满足生活的需求。先前创造的燃气热水器由于种种不安全的因素慢慢淘汰下去，之后太阳能热水器的兴起却也支撑不久，收到天气的影响逐渐退出舞台。最后由于电热水器的开发与应用，人们生活起来不仅安全而且也不会产生污染，它给予了人们更舒适更简便的帮助。由于科技的发展与进步，电热水器不仅代替了以往的燃气电热水器，而且已经成为主流发展方向。本文的设计是为了在使用电热水器时可以节约电能，通过定时控制器可以定时的开关机，及时使用，不使用时就不会乱用电，使用起来方便又 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
简单，省电又舒心。
一、设计内容和要求
（一）系统组成
系统可以测量水温，加热水温，检测水温，通过液晶显示能显示出实时温度与准确的时间，通过液晶显示还能显示系统实时工作状态；系统及时被检测是否工作在正常状态下，是否工作在危险状态，是否有故障；如果有会发出警报还会切断系统的电源；系统还可以设定开关机来设置温度和准确的时间。
系统设计：硬件设计上，主要包括了复位、时钟、显示、按键、温度检测、漏电检测与开关控制、加水、放水和报警电路。软件设计上，主要包括了复位子程序、时钟子程序、显示子程序、按键子程序、温度检测子程序、漏电检测与开关控制子程序、放水子程序、加水子程序和报警子程序。系统设计框图如图1所示。
图1 系统框图
（二）系统功能
系统会及时检测出温度，并且通过液晶显示器来显示出当前的工作状态；根据按键电路的请求，来输出按键；单片机还会输出加水、放水、加热这些方面的需求，来满足单片机的请求；系统会及时对各种电路的检测，来判断电路是否在安全温度的环境下，如不是就要停止一切工作，发出警报并且断开电源；最后通过复位电路来恢复系统，从而使系统恢复良好。
二、主要元件介绍
（一）AT89S52单片机简介
1.单片机介绍
AT89S52单片机是一种功能特征比较高，耗能比较低的微控制器，它也是一种可以在系统编程Flash中使用的存储器。这种单片机芯片上不仅有8位CPU，而且允许程序存储器在系统可编程，由此为很多嵌入式控制系统提供了很多方便，很多帮助。这种单片机在0赫兹静态操作下，能选用节电模式；在进入保护时，RAM要进行保存起来，单片机便会停止一切。主要性能如下:
（1）与MCS-51单片机产品兼容
（2）1000次擦写周期
（3）三级加密程序存储器
（4）32个可编程I/0口线
（5）三个16位定时器/计数器
（6）八个中断源
（7）全加工UART串行通道
(8)低功耗空闲和掉电模式
(9) 掉电后中断可唤醒
(10) 看门狗定时器
(11) 双数据指针
(12) 掉电标示符
2.引脚功能
图2 AT89S52引脚图
VCC:电源。
GND:地。
P0口：P0口是一个8位漏极开路双向I/0口。它又是输出口，可以驱动8个TTL逻辑电平。P0口如果用来作低8位地址时，它就会访问外部程序和数据存储器。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节。
P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/0口。它输出缓冲器时可以驱动4个TTL逻辑电平。它的内部上拉电阻端口提高时，会作为输入口使用的。在flash编程和校验时，它可以接受低8位地址字节。
P2口：基本功能如P1一样，但在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
P3口；同P1一样，在flash编程，它也接收一些控制信号。P3引脚的功能也可以作为AT89S52第二功能使用，如表1所示。AT89S52引脚图如图2所示。
表1 P3口部分引脚的第二功能
引脚号 第二功能
P3.0 RXD（串行输入
P3.1 TXD（串行输出）
P3.2 INT0（外部中断0）
P3.3 INT1（外部中断1）
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 RD（外部数据存储器读选通）
RST:复位输入。
ALE/PROG:在flash编程时，PROG也可以用作编程输入脉冲。一般情况下，ALE可以用作外部定时器或时钟使用。
PSEN: 是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP: 访问外部程序存储器控制信号。为使能从000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
（二）LCD介绍
1．特性
显示内容：16 字符x 2 行
字符点阵：5 x 8 点
驱动方式：1/16D
反射型带EL或LED背光源
EL/100VAC 400HZ
LED/4.2VDC
2．电参数
电参数如表2所示。
表2 电参数
名称 符号 测试条件 标准值 单位
最小 典型 最大
S3:S3按键会更换各种要设定的目标状态。
图9 加水电路
加水电路是通过单片机来检测水箱中的水位高低，此电路可以全自动检测水位的高低，从而自动来加水。如果单片机检测水箱中水位低于事先已经设定好的最低值时，单片机P3.0便输出一高电平，从而启动加水继电器J4，使水箱中加入水；如果水箱中的水位高于最高预设的值时，单片机P3.0输出低电平，从而使加水继电器J4停止工作，使水不再加水。电路如图9所示。
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