摘    要
燃气热水器在日常生活中使用较多，燃气热水器必须安装在室外通风良好的地方，而且大多都是人工调节水温，如果在使用过程中需要调节水温就要出浴室调节，这样就给使用者带来极大的不便。本文研究了单片机控制的燃气热水器水温自动调节系统硬件设计的有关问题。
本文按照高可*性、实用性强、操作方便等设计原则，设计了合理的燃气热水器温控系统的结构：论文分析了系统设计要求和各项性能指标，探讨了各个元件的选择问题，提出了采用8位单片机89S51和DS18B20温度转换器构成温度采集系统的方案，较之采用16位的单片机和热敏电阻加A/D转换器的温度采集系统具有较高的性价比；为了提高温度控制精度，采用数字PID控制，可实现温度的连续可调；为了提高步进电机的抗干扰能力和驱动能力，设计中采用了施密特触发器和达林顿功率放大器作为步进电机驱动；为加强系统的安全性能，设计中还加入了看门狗和声光报警电路；最后，制作出了工程样板并进行硬件模拟调试。
实际调试结果显示硬件设计基本达到了要求的技术指标，对比分析可知此设备具有良好的应用前景。

关键词：单片机；温度转换；步进电机；DS18B20

   The gas water heater becomes more and more popular in our lives. But it must be placed outdoor where the air condition is better. When we want to change the temperature of water, we have to turn the tap by hand. It brings much inconvenient to us, especially in bathing. This paper study some question about hardware design for automatic temperature control system composed of singe chip microcomputer.
   This paper design the system based on the principle of high reliability and suitable for reality use .It analyses the main request of the system and talk about how to choose the elements. The system is comprised of 8-bit singe chip microcomputer ATMEL89S51 and temperature translator chip DS18B20 according to the request of design. Compared to the choice of 16-bit singe microcomputer, A/D transform circuit and sensitive element, it has a high price-function ratio；In order to improve the accuracy, we choose the PID control math tic; for the same purpose, we used a good drive chip in the stepping motor control. The use of “Watchdog” chip is greatly salute the question of reliability.
The result of experiment suggest it accord to the main technique request. It must have a wide space of development.
Key words：Singe chip microcomputer；temperature translation；stepping motor；chip DS18B20
 
目　　录
第一章　绪论 1
1.1　选题意义 1
1.1.1　燃气热水器简介 1
1.1.2  燃气热水器的发展趋势 2
1.1.3  现有燃气热水器温度调节方案及不足 3
1.2  课题的主要研究内容 4
第二章  系统分析与设计基础 5
2.1  燃气热水器对象分析 5
2.1.1  燃气热水器系统组成及工作原理 5
2.1.2  燃气热水器温度控制对象分析 6
2.2  燃气热水器温度控制系统设计 8
2.2.1　系统的设计要点 8
2.2.2　嵌入式系统设计原理 9
2.3　系统的性能指标 10
2.4  本章小结 10
第三章　硬件电路的设计 11
3.1　核心部件MPU AMETL89S51介绍 11
3.1.1  AMETL89S51概述 11
3.1.2  AMETL89S51片内存储器 12
3.1.3  MCS-51单片机引脚及其功能 13
3.1.4　单片机振荡电路 15
3.1.5  复位及复位电路 15
3.2　系统硬件总体设计 16
3.3　键盘输入电路的设计 17
3.4  温度检测电路的设计 18
3.4.1  采用热敏电阻 18
3.4.2  采用集成温度传感器 19
3.5　数码显示电路的设计 23
3.5.1  采用移位寄存器74LS164 23
3.5.2  采用单片机P0口直接驱动 24
3.6 步进电机及其驱动电路的设计 25
3.6.1　步进电机驱动的特点 25
3.6.2　步进电机的主要参数及性能指标 26
3.6.3　步进电机的选用 26
3.6.4　步进电机的驱动电路的设计 27
3.7　系统的安全性研究 31
3.7.1  系统硬件设计中安全性问题的解决 31
3.7.2　安全报警电路 33
3.8  本章小结 34
第四章　硬件电路的搭建以及产品样板的制作 35
4.1　Protel99SE概述 35
4.2  电路原理图的编辑 36
4.2.1  元件放置及连线操作 36
4.2.2　元件电气图形符号编辑与创建 37
4.3  印刷电路板的设计 38
4.3.1　印刷板设计基础 38
4.3.2  Protel99se PCB的基本设计流程 39
4.4  硬件电路搭建及调试 40
4.5  系统研究的应用前景 41
4.6 本章小结 42
结论 44
参考文献 45
致谢 46
 
第一章　绪论
1.1　选题意义
1.1.1　燃气热水器简介
所谓燃气热水器就是指以气体燃料燃烧为热源的热水器的统称，是一种小型的热力设备。它的工作原理大体是这样：燃气在燃烧室内完全燃烧，产生高温烟气。高温烟气流经换热器，把换热器中的冷水加热为所需的卫生热水。燃气热水器有这些分类方式，按使用气种可以分为使用天然气、人工煤气和液化石油气 3种。按结构可分为容积式和直流式。按给排气方式可分为：直排式、烟道式、平衡式、强排式、强制给排气式等。
相对于其它类型热水器而言，燃气热水器具有这样一些优势：不需预热；节能；不结垢、寿命长；使用成本低；款式超薄纤细，外观时尚。
第一台燃气热水器诞生已经超过了 100 年。而燃气热水器技术的发展主要是二战之后 50 多年的时间内完成的。我国的燃气热水器生产也有近 30 年的历史。燃气热水器的发展迄今为止经历了三个阶段：