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1、 电热水器控制与加热部分的设计摘 要：本设计说明书简述了热水器的发展历史，阐述了家用电热水器控制电路的构成及工作原理。整个控制电路主要由电源电路、按键输入电路、温度检测电路、LED显示电路、单片机控制器和蜂鸣器模拟加热电路组成。其中的温度检测电路设计采用了温度/频率转换测温法，直接将温度信息转换为频率信号，用单片机测出频率大小，从而间接测出温度值，温度/频率转换电路简单可靠，成本低廉。加热电路设计由于实际加热水温难以实现，故使用蜂鸣器模拟加热，重在表现设计思路。直流稳压电源部分则是为整个控制电路提供能量。系统程序设计主要包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与
2、温度检测函数程序的设计。设计说明书着重阐述了系统的工作原理、硬件构成、各部分的主要功能和软件的结构和实现。关键词：电热水器；STC89C52；控制电路Electric water heaters,controland heating part of the designAbstract : the design of this statement on the water heater development history, elaborated the home electric water heater control circuit composition and working pr
3、inciple. The control circuit is mainly composed of a power supply circuit, a key input circuit, temperature detection circuit, LED display circuit, single-chip computer controller and a buzzer simulation heating circuit. The temperature detection circuit design uses a temperature / frequency convers
4、ion measurement method, the temperature information is converted to frequency signal, using single chip microcomputer to measure the frequency of size, thereby indirectly measured temperature values, the temperature / frequency conversion circuit is simple and reliable, low cost. Heating circuit des
5、ign due to the actual temperature of heated water is difficult to achieve, so use the buzzer simulation heating, focusing on the performance of design thinking. DC regulated power supply part is for the entire control circuit provides energy. System program design mainly includes the main function p
6、rocedures, display scanning function program, key scan processing subroutine, heating control function and temperature detecting function of program design. Design focuses on the working principle of the system, hardware composition, main function of every part and the structure of software and the
7、realization of.Key words: Electrical water heater ; STC89C52; Control circuit目 录1 概 述4 1.1 论证方案52 系统器件的选用6 2.1 单片机STC89C526 2.1.1 功能特性描述6 2.1.2 单片机的工作方式9 2.2 数码管10 2.2.1 数码管的基本组成10 2.2.2 多位数码管的显示123 系统硬件电路的设计12 3.1 直流稳压电源电路13 3.2 显示电路13 3.3 加热电路与模拟加热电路14 3.4 温度检测电路154 系统程序的设计16 4.1 主函数165 结束语18参考文献1
8、9致 谢20附 录21附录1程序清单22附录2 电路原理图27电热水器控制与加热部分的分设计1 概 述目前市场上的热水器品种主要有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器。对中国市场的具体情况而言，由于太阳能热水器的使用受天气限制，使用范围狭窄；燃气热水器由于以天然气等为燃料，而燃料供应又难以满足人们日益增长的生活需求，且对环境不利，因此电热水器越来越受到消费者的青睐。家用电热水器就是让通过机体的水流转化成理想水温的热水器。它的问世是家用电热器领域的一次新的进步，它弥补了其它热水器的不足，使之成为传统型热水器的替代品。家用电热水器在欧美国家已经有数十年历史，省时、节能、方便、环保等特性已得到广大用户
9、认可。目前，随着全国电网的大幅改造，电价的大幅度下调，以及用电设施的完善，均为电热水器的普及提供了有利的条件。据国务院近年来发布的调查结果显示，目前电热水器取代燃气热水器已占据了国内热水器市场大约65%的市场份额，并呈现不断增长的趋势。从增长速度来看，家用电热水器年增长率高达35%。为此，进行家用电热水器的技术改进和完善，提高其能量利用率，对环境保护和节约能源，都有不可忽视的重要意义。家用电热水器无需储水罐，热水即开即用，减少了电能浪费，应用价值极高。另外还具有体积小、安装方便、水温恒定、使用寿命长等优点。其设计功能要求如下：用2位共阳数码管显示水温。温度检测显示范围为2560,精度为2。设置
10、一个工作指示灯，使加热时发亮。 设置3个轻触开关，分别表示“加热”、“+”、“”键。1.1 论证方案目前，随着全国电网的改造，电价的大幅度下调，以及用电设施的改善，均为电热水器的大幅普及提供了有利的条件。据国务院近年发布的调查结果显示，目前电热水器取代燃气热水器已经占据了国内热水器市场大约65%的市场份额，并呈现不断增长的趋势。从增长速度来看，家用电热水器年增长率高达35%。为此，进行家用电热水器的技术改进和完善，提高其能量利用率，对环境保护和节约能源，都有不可忽视的重要意义。按照快热式电热水器的设计功能要求，设计采用如图 1-1 所示的模块组成系统，即由温度检测电路、按键输入电路、电源电路、
11、单片机控制器、LED显示电路和模拟加热控制电路组成，以实现设计的功能。图1-1快热式电热水器系统组成框图为了达到快热的效果，快热式电热水器取消了储水罐，使得冷水在进入加热管后立即被加热，这要求加热管有较大的功率，家用电热水器一般采用简单方便的电热丝加热。对于加热功率的控制，比较理想的方法是采用可控硅来控制功率，电路简单而且控制方便。2 系统器件的选用2.1 单片机STC89C52STC89C52是一个低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术
12、生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内内置通用8位中央处理器，内置功能强大的单片微机的STC89C52为课题的具体设计提供了高性价比的解决方案。STC89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，STC89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.1.1 功能特性描述STC89C52提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线
13、，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路，同时，STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。a) 主要功能特性 兼容MCS-51指令系统 4k可反复擦写(1000次)Flash ROM 32个双向I/O口 可编程UARL通道 两个16位可编程定时/计数器 全静态操作0-24MHz 1个串行中断 128x8bit内部RAM 两个外部中断源 共6
14、个中断源 可直接驱动LED 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能b) STC89C52单片微机内部结构STC89C52单片微机内部由CPU、4KB的FPEROM ，128B的RAM，两个16位的定时/计数器T0和T1，4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。单片微机内部最核心的部分是CPU，它是单片微机的大脑和心脏。CPU的主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。它的功能是对来
15、自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。运算器由算术逻辑器部件ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路等组成。为了提高数据处理和位操作功能，片内增加了一个通用寄存器B和一些专用寄存器，还增加了位处理逻辑电路的功能。c) STC89C52单片微机引脚说明引脚功能描述：VCC：供电电压GND：接地P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，
