全天分段熱水智能控制器的設計與實現
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2．1 溫度采集電路
系統需要對熱水器水箱溫度進行測量控制，測溫的關鍵是要選擇合適的感溫元件和合理的采集電路。文中采用的是美國DALLAS公司推出的單總線數字溫度傳感器DS18B20，與傳統的熱敏電阻不同，DS18B20將溫度傳感器與A／D轉換器集成在一個芯片上，可直接將被測溫度轉換為全型數字信號直接供單片機處理，且具有結構簡單、體積小、功耗低、用戶可自行設定預警上下限溫度等特點，因此使硬件設計大大簡化，對應的硬件電路如圖2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/160623.htm
傳感器DS18B20測量溫度范圍為-55～125℃，完全滿足系統要求。DS18B20通過一個單線接口發送或接受信息，因此從中央處理器到DS18 B20僅需連接一條線。在1s(典型值)內把溫度變換為數字，以9位數字值方式讀出溫度，無需校準，即可提供工業級的測溫范圍和精度。
2．2 實時時鐘及外部存儲芯片
本系統實時時鐘采用低功耗的CMOS時鐘芯片PCF8563實現，它提供一個可編程時鐘輸出，一個終端輸出和掉電檢測器，所有的地址和數據通過I2C總線接口串行傳遞。每次讀寫數據后，內嵌的字地址寄存器會自動產生增量，日歷時間編碼格式為BCD。PCF8563制作數字時鐘編程簡單，可靠實用，配合其超低維持功耗(典型值為0．25μA，Vdd=3．0 V，Tamb=25 C)，當系統斷電時，只需用一個后備電池就可以長時間掉電保持實時時間計時，本系統選用壽命長、性價比高、可靠性強的便攜式紐扣電池CR2025。利用二極管的單向導電性實現了系統的掉電保護功能。當CPU正常運行時，系統電源為時鐘芯片提供電源，其正常工作，當系統掉電時，紐扣電池為時鐘芯片提供電源，其保持準確計時。如圖3所示。
外部存儲芯片選用的是AT24C02B，主要用于存儲時間段上下限與設置溫度數據，采用I2C總線進行讀寫數據和地址。
2．3 液晶顯示電路
液晶用于顯示溫度、時間以及循環泵的工作狀態(STOP或RUN)，且提供了友好的人機交互界面，可方便輸入需設置的時間段上下限和溫度值。本系統選用的是編程簡單，體積小，性價比很高的1 602，為了提高視覺效果和美觀，采用的是白色背光，模塊最佳工作電壓為5．0 V，顯示容量為16x2個字符，可分兩排顯示。對應的電路連接如圖4所示。
2．4 按鍵模塊
系統中共用4個按鍵，分別為設置鍵、增加鍵、減少鍵、加熱鍵。設置鍵用于設置溫度和時間；增加和減少鍵用于修改時間和溫度數值；加熱鍵用于任意時間需要加熱時快速加熱。按鍵在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，為了確保CPU對鍵的一次閉合或斷開僅作一次處理，保證系統的可靠性，本設計在軟件上加入了可靠的按鍵消抖程序。
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