全天分段热水智能控制器的设计与实现
2．1 温度采集电路
系统需要对热水器水箱温度进行测量控制，测温的关键是要选择合适的感温元件和合理的采集电路。文中采用的是美国DALLAS公司推出的单总线数字温度传感器DS18B20，与传统的热敏电阻不同，DS18B20将温度传感器与A／D转换器集成在一个芯片上，可直接将被测温度转换为全型数字信号直接供单片机处理，且具有结构简单、体积小、功耗低、用户可自行设定预警上下限温度等特点，因此使硬件设计大大简化，对应的硬件电路如图2所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/160623.htm
传感器DS18B20测量温度范围为-55～125℃，完全满足系统要求。DS18B20通过一个单线接口发送或接受信息，因此从中央处理器到DS18 B20仅需连接一条线。在1s(典型值)内把温度变换为数字，以9位数字值方式读出温度，无需校准，即可提供工业级的测温范围和精度。
2．2 实时时钟及外部存储芯片
本系统实时时钟采用低功耗的CMOS时钟芯片PCF8563实现，它提供一个可编程时钟输出，一个终端输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2C总线接口串行传递。每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量，日历时间编码格式为BCD。PCF8563制作数字时钟编程简单，可靠实用，配合其超低维持功耗(典型值为0．25μA，Vdd=3．0 V，Tamb=25 C)，当系统断电时，只需用一个后备电池就可以长时间掉电保持实时时间计时，本系统选用寿命长、性价比高、可靠性强的便携式纽扣电池CR2025。利用二极管的单向导电性实现了系统的掉电保护功能。当CPU正常运行时，系统电源为时钟芯片提供电源，其正常工作，当系统掉电时，纽扣电池为时钟芯片提供电源，其保持准确计时。如图3所示。
外部存储芯片选用的是AT24C02B，主要用于存储时间段上下限与设置温度数据，采用I2C总线进行读写数据和地址。
2．3 液晶显示电路
液晶用于显示温度、时间以及循环泵的工作状态(STOP或RUN)，且提供了友好的人机交互界面，可方便输入需设置的时间段上下限和温度值。本系统选用的是编程简单，体积小，性价比很高的1 602，为了提高视觉效果和美观，采用的是白色背光，模块最佳工作电压为5．0 V，显示容量为16x2个字符，可分两排显示。对应的电路连接如图4所示。
2．4 按键模块
系统中共用4个按键，分别为设置键、增加键、减少键、加热键。设置键用于设置温度和时间；增加和减少键用于修改时间和温度数值；加热键用于任意时间需要加热时快速加热。按键在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了确保CPU对键的一次闭合或断开仅作一次处理，保证系统的可靠性，本设计在软件上加入了可靠的按键消抖程序。
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