基于单片机的温控热水器电路设计(#0214)

功能描述

1、采用51/52单片机作为主控芯片；
2、采用DS18B20传感器测温，范围：0到99.9度；
3、采用LCD1602显示，第1行：水位等级、当前温度和预约时间，第2行：超声波测到的液位；
4、采用超声波测水位，分为3个等级：低、中、高，当水位低于下限时为低水位显示0，当水位在上下限之间时为中水位显示1，当水位高于上限时为高水位显示2，并第2行显示实时水位高度。
5、有两种模式：自动模式和手动模式；
6、自动模式：当实际温度低于设定下限值时，继电器吸合控制加热器，指示灯亮；当温度高于上限值时，继电器关闭停止加热。 当水位低时会自动停止加热防止干烧，并启动加水继电器工作模拟加水，当水位高于高水位时自动停止加水。    
7、手动模式：当温度在上、下限范围之间时，可以按加键手动开启和关闭加热继电器，当水位低平高水位的时可以按减键手动开启和关闭水位继电器加水。
8、蜂鸣器的提示声音不同，当温度低于下限时，蜂鸣器会长鸣一声，当温度高于上限时，蜂鸣器会发出滴滴的声音，此功能更加清楚的知道热水器的工作状态。
9、可以按键设置温度上限和温度下限值，设置水位上限和水位下限值，设置的参数具有掉电保存功能，保存在STC单片机内部。在设置参数时按键按着不动可以实现连加、连减的功能。
10、具有预约开启功能，可以设置预约小时和分钟；

电路设计

采用Altium Designer作为电路设计工具。Altium Designer通过把原理图设计、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

单片机管脚说明：

P0端口（P0.0-P0.7）：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每个引脚可吸收8TTL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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口，用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O端口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

VCC（40）：供电电压，其工作电压为5V。
GND（20）：接地。

RST(9)：复位输入。在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个引脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P3.0-P3.7口均置1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位操作不会对内部RAM有所影响。

ALE/PROG (30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如果想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，则置位无效。

PSEN(29)：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。

XTAL1(19)：来自反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。

EA/VPP(31)：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V的编程电源（VPP）。

主程序设计

void main()
{ 
  static uchar value=0,vvv;
  beep = 0;                   //开机叫一声   
  delay_1ms(150);
  P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff;
  init_1602();                    //1602初始化
  temperature = read_temp();    //先读出温度的值
  time_init();                    //初始化定时器 
  delay_1ms(750);       
  temperature = read_temp();     //先读出温度的值
  send_wave();  //测距离函数
  while(1)
  {
      
    if(flag_250ms == 1)         //250ms 处理一次温度程序
    { 
      flag_250ms = 0; 
      if((beep == 1))
        send_wave();  //测距离函数
      if(menu_1 == 0)
      {
        temperature = read_temp();  //先读出温度的值
        write_sfm3_18B20(1,4,temperature);
        write_sfm1(1,0,dengji);    //显示水位 
        dingshi_dis();  //定时控制
        if(distance > 10 + sw_jz)  //说明水位出错
        {
          vvv ++;
          if(vvv > 2)
          {
            if(value == 0)
            {
              beep = 1;
              value = 1;
            }
            write_string(2,8,"--.-m");      
          }
        }else 
        {
          vvv = 0;
          value = 1;
          if(sw_jz >= distance)
          {
            shuiwei = sw_jz - distance;   //计算出液位
          }else 
            shuiwei = 0;  
          write_sfm3(2,8,shuiwei);          
        }
      }
      if(menu_1 == 7)
      {
        write_sfm3(1,8,distance);  //显示距离
        write_com(0x80+0x47);  //将光标移动到
        write_com(0x0f);     //显示光标并且闪烁 
      }
      shuiwei_dis() ;  //水位显示

      clock_h_l();            //报警函数
    }
    key();          //按键程序
    if(key_can > 0)
    {
      key_with();         //设置报警温度  
      beep = 0;
      delay_1ms(50);
      beep = 1;
    }
    delay_1ms(1);
  }
}

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