+5VCCP10P11P12P13P14P15P16P17P33P32P35P34VCC1234567813121514311918RESP37P3691716U4P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRSTC89C52RCRXDTXDALE/PPSEN10P3011P313029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P00P01P02P03P04P05P06P07123456789R18Comkey1CC410uRESR35.1k10k复位电路C530pCY112MHZBC630p 图3.2 STC89C52单片机最小系统电路图 本作品采用成品单片机最小系统 三、人机交互电路设计 键盘与显示部分是用户和热水器之间进行信息传递的界面，用户主要通过键盘实现对热水器的控制操作，并通过显示界面了解热水器的工作参数与状态。用户通过键盘进行操作水温度。显示部分显示设定水温度和当前热水器工作状态。另外在用户查看或进行操作设定时提示用户当前显示的是什么数值项。 1、液晶显示电路 液晶显示屏采用LCD1602。由于不需要从LCD1602读取数据，直接将液晶屏的读1/写选择端（RW）接地，表示始终选择写数据状态。所以该电路中需要引出10根线控制LCD1602，这10根线分别是数据/命令选择端（RS）、使能端（EN）以及8根数据线。图3.3是LCD1602的控制电路。接口说明如下：
① 液晶1，2端为电源；15，16为背光电源； ② 液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个10k电阻接地来调
A2节液晶显示对比度。
③ 液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机的P3.5口。
④ 液晶5端为读/写选择端，因为不从液晶读取任何数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地。
⑤ 液晶6端为使能信号，是操作时必需的信号，接单片机的P3.4口。 3⑥ 其余7～14为数据口，接单片机P0口[11]。 U21602_1VSSVDDEND0D1D2D3D4D5D6D7+BLVLRSR/W12345678190+5P35P34P00P01P02P03P04P05P06P07111213141516BL-+5R110k 图3.3 LCD1602的控制电路 2、按键电路 本设计中的键盘采用独立式键盘，每个按键占用单片机一个I/O口。本系统有4个独立的按键，用于用户向控制器发送数据。这四个按键的功能分别是功能选择按键、加1按键、减1按键和确认按键。按键电路原理图如图3.4所示[12]。 VCCR45.1kR55.1kR65.1kR75.1kLED4LED3LED2LED1P24功 能 选 择 键加 1 键P25减 1 键P26确 认 键P27 图3.4 按键电路图 四、水位控制电路设计 根据电热水器功能需要，将水位控制电路分为水位检测电路和电磁阀进水电路两部分进行独立设计。其中水位检测电路采用自制传感器，实现低成本水位检测。 1、水位检测电路 水位传感器可以自制，用3根导线和一根地线，在电极间加电流，电路简单，当某根导线不接触水面时，其输出为高电平；当导线与水面接触时则输出为低电平。送去显示相应的水位值，这种方法省去了传统的A/D转换器。 22、电磁阀进水电路 电磁阀进水电路如图3.6所示。驱动电路采用达林顿管驱动继电器，实现单片机端口控制电磁阀电路。其中继电器选用JQC-16F，线圈电压为5V，触点部分可以承受14V20A的直流电[13]
。图中的Q1是达林顿管，型号是TIP122[14]，进行强弱电的隔离实现继电器的控制，其中D5是二极管起续流保护作用。R19起到提高单片机端口驱动能力。该电路的工作过程如下，当P22端口为高电平时，NPN达林顿三极管导通，驱动继电器线圈产生电磁场，此时继电器的衔铁被吸下，使得电磁阀接入9V电源，电磁阀电路处于导通状态，电磁阀工作打开进水口。反之，P22
为低电平时，电磁阀电路处于断开状态，进水口关闭[15]。 电磁阀通电时，处于导通状态；电磁阀断电时，处于关断状态。 +12VU5RELAY-12VJ2R1910kP22R211kQ1AGND12VALVED5VCC 图3.6 电磁阀进水电路 五、温度控制电路设计 在传统的温度测量系统中，一般采用热电偶或铂电阻进行温度测量。在这些电路中，有这样一些问题必须解决:为了进行准确的温度测量，必须给铂电阻提供一个良好的恒流源；由于热电偶出来的信号是模拟信号，所以此信号在送给CPU之前必须先进行A/D转换，然后再送给CPU进行处理;并且热电偶的信号很微弱，只有十几毫安，因此在A/D转换之前通常还需要进行增Title益放大，因此，采用热电偶和铂电阻进行温度测量，需要考虑很SizeNumber多问题，构成的系统也比较复杂。 A4DALLAS公司推出的数字式温度传感器DS18B20很好地解Date:3-Jun-2010 决了这样一些问题，DS18B20采用单总线接口，只需占用单片File:D:\\桌面\\全部原理图设计(12.3).ddb3机的一个I/O口，其外围电路也非常简单。并且DS18B20将测得的温度信号转换为数字量输出，可以与单片机直接相连，而不需进行信号放大和A/D转换，大大简化了电路的设计，因此系统采用了DS18B20作为温度传感器进行温度采集。 1、温度检测电路
使用DS18B20温度传感器采集温度，DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完
成。DS18B20的电源供电方式有2种：外部供电方式和寄生电源方式。外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC降到3V时，依然能够保证温度量精度。无论是内部寄生电源还是外部供24电，I/O口线要接10KΩ左右的上拉电[16]。在这里采用外部供电方式供电。DS18B20与芯片连接电路如图3.7所示： Sensor1DS18B20123VCCP20R810kD 图3.7 DS18B20温度检测电路图 2、加热电路 由于单片机端口驱动能力很弱，加热电路采用继电器控制方式，操作方便。其中加热器件参数是12V/45W（实际加热棒为220V/1.5kW），由外部9V电源直接给加热器件提供电压。加热C电路如图3.8所示，原理同电磁阀控制电路。 +12VU6REL-12VVCCR2010kP21R221kQ2D6加热电阻AGNDR23 图3.8 加热器件控制电路图 B