51单片机和DS18B20家用热水器控制系统设计+源程序+电路图(2)
系统主要要求：
1、控制器控制的热水器功率是2000W，采用两根加热棒。
2、可以显示热水器当前水温和设置水温。
3、可以进行水位控制。
4、漏电保护。
2. 家用热水器控制系统硬件设计
对于家用电热水器来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的基础。硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。
2.1 系统总体设计方案
设计的控制系统包括电源模块、单片机最小系统模块、人机交互模块、水位控制模块、温度控制模块、漏电检测以及声音提示模块七个模块。其中，电源模块为系统提供+12V和+5V电源[3]；单片机最小系统模块是整个系统的核心控制部分，用于完成系统的控制功能；人机交互模块实现单片机和外部的信息传递，包括液晶显示模块和按键模块，通过这两个模块进行系统控制策略的选择；水位控制模块实现水位的检测和控制，包括水位检测电路和电磁阀控制电路；温度控制模块实现温度的检测和控制，包括温度检测电路和加热电路；漏电检测模块用于检测是否漏电，使热水器在安全的状态下使用；声音提示模块用于发音提示热水器当前状态。
主要技术参数
1、温度的可检测范围是：0℃-80℃。
2、温度可测量的精度范围是：±1℃。
3、温度的可设定范围是：0℃～80℃。
4、参数调整的控制方式是：手动控制/程序控制。
5、声音提示系统，当加热到设定的温度时，则发出报警信号。
6、水位控制系统可以设定共分8档，每档为满水位的12.5%。
2.2 电热水器控制器系统组成框图
本系统采用以单片机为核心控制器对整个系统进行控制，其控制过程如下：首先通过人机交互模块设定系统的控制策略，接着通过水位控制模块对电磁阀进行进水控制，同时通过水位检测模块检测水箱中水位，然后通过温度控制模块对加热电阻进行控制，同时通过温度检测模块检测水箱中温度，并实时通过显示模块将水位、温度信号测量值发送给液晶显示屏显示，实现对热水器的控制[4]。热水器控制器系统组成框图如图2-1：
图2-1 热水器控制器系统组成框图
2.3 单片机的最小系统
单片机的最小系统就是指:以单片机为核心再加上一定的基本外围所需电路然后进行简单的组合，这样就构成了一个可以满足简单实验的系统。在一般情况下，它一般包括三部分：第一部分单片机、第二部分晶振电路和第三部分复位电路。①晶振电路：在STC89C52RC芯片内设立由高增益反相放大器构成的电路。XTALl为电路的输入端，XTAL2为电路的输出端[5]。这种电路有2种组成方式：片内振荡器和片外振荡器。②复位电路：在RST输入端出现高电平时实现复位和初始化。
2.3.1 单片机的选择
单片机的全称是微型计算机（Single Chip Microcomputer）。大家清楚8031芯片内部无ROM，需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难，况且使用8031还需要另外购买其他的芯片，如A/D转换及定时/计数器（PWM）等芯片，从而造成成本较高，不实用[5]。
热水器控制电路数控部分采用STC89C52RC单片机作为控制核心。STC89C52RC是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89S51具有以下标准功能：4k字节Flash，256字节RAM，32位I／0口，看门狗定时器，2个数据指针，2个16位定时器／计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52RC可降至0 Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，单片机停止工作，允许RAM、定时器／计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止。直到下一个中断或硬件复位为止。8位微控制器8 k字节为在系统可编程Flash[6]。