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1. 系统的总体设计概述
1.1 系统的总体框图
本文主要用AT89S52作为电热水器控制器，有按键模块、温度采集模块、液晶显示模块、电加热模块、报警模块等组成。如图1所示。
图1 系统总体框图
系统设计主要能达到的技术指标有：
(1) 温度预设范围：+45 ºC～+60 ºC；电热水器工作的温度范围在此之间。
(2) 检测水温的精确度为±1 ºC；
(3) 出水温度超过65 ºC时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到设定的温度以下时恢复加热。
(4) 利用按键能够灵活地设置温度，在LCD1602上显示温度、字符等。
1.2 单片机选型
本文主要用单片机的最小系统作为开发的基础，外加一些设备就能满足系统的设计需求。单片机采用AT89S52系列，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 工艺的8位微处理器，具有8K 可以在系统可编程Flash 的存储器。与一般80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器可以在系统可编程，可适于一般编程器。在单芯片中，拥有灵巧的8 位CPU 和系统可编程的Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛的应用。它采用双列直插式设计，拥有40个引脚，8K flash,26字节RAM32 位I/O 口线，有看门狗定时器，2个数据指针，三个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，片内晶振和时钟电路[1]。封装图如图2所示。
图2 AT89S52单片机封装图
与其他单片机相比，它结构简单，价格较为便宜，程序设计比较简单，易于控制，应用范围广，能够胜任很多的控制系统设计。若想要扩展其他功能，还可以通过修改程序和附加外围电路实现想要的功能。因此本文就用这种单片机来设计智能热水器的控制系统。不仅能够很好的解决了生活中的有关控制设计问题，还可以实现数字化、智能化控制，使用文护方便，对于电热水器设计是一个比较好的选择。
2. 控制系统硬件设计
2.1 单片机最小系统硬件原理图的设计
本次设计中使用了单片机最小系统，主要由AT89S52单片机，加晶振电路，复位电路等[2]。复位时按键时间长度理论上要达到两个时钟周期以上，单片机才能复位。电源采用5V的直流电源给系统中的单片机、显示器、蜂鸣器等供电。晶振采用12MHz,为系统产生所需要的时钟信号，它控制着单片机的运行，单片机的所有操作都是在时钟脉冲的同步下进行的。复位电路如图3所示，晶振电路如图4所示，最小系统如图5所示。
图3 复位电路
图4 12MHz晶振电路
图5 单片机最小系统电路原理图
2.2 水温检测电路的设计
设计采用的是DS18B20数字温度传感器，接线方便，封装成后可应用于多种场合。例如：蔬菜大棚的温度控制、高温水炉、机房设备温度测量等各种一般温度测控系统中[3-5]。它具独特的单一接口模式，只需一个接口线就能与单片机实现双向通讯，温度检测精度高可以达到0.5度。但本文要求的是精确度为一度就可以了，因此就可以通过软件设计可以达到要求的指标。它适用的电压值范围较大可以用5V左右的电源供电，他还支持多点的温度测量，最多可以有8个接在一起提供精确的温度，结构简单，只有三个引脚：数据接口、电源接口。其测量的温度精确度高，能够满足大部分场合的需要。它输出的数字信号串行传送给单片机，抗干扰能力强，还有自纠错功能。在使用中非常方便，无需外加其他原件，就能正常工作。与传统的AD转换电路相比，具有很大的优势，无需经过模数转换，控制精度高，使用编程简单，所以本文才用的是集成化的数字温度传感器。如图6所示。
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