沈陽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于單片機(jī)的全開電水熱水器的設(shè)計(jì)系別信息與工程學(xué)院專業(yè)測控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名閆圣坤指導(dǎo)教師耿欣2011年06月15日摘要熱水器是日常生活中的常用電器，此次課題的研究對象為一種新型的電熱水器，與太陽能熱水器相比，它功能強(qiáng)，成本低，是普通家庭的實(shí)用產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)研制了一個智能化的熱水器系統(tǒng)，它在以往設(shè)計(jì)的熱水器的基礎(chǔ)上增加了微型單片機(jī)控制芯片，并且能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制與顯示、水位控制與顯示功能，并可以調(diào)整溫度上下限與水位下限，采用電位器與DS18B20來分別實(shí)現(xiàn)對水位與溫度的采集，采用STC12C5A60S2實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析與處理，系統(tǒng)完整功能完善，是新一代智能產(chǎn)品。本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求，介紹了總體設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)硬件與系統(tǒng)軟件，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)的詳細(xì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，以及對系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)詳細(xì)說明，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制下的簡單要求與實(shí)現(xiàn)過程，從科學(xué)、實(shí)用的角度實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。關(guān)鍵詞單片機(jī)；水位控制；溫度控制；智能化ABSTRACTWATERHEATERISUSEDINDAILYLIFE,THISTOPICRESEARCHELECTRICOBJECTFORANEWTYPEOFELECTRICWATERHEATER,COMPAREDWITHSOLARENERGYWATERHEATER,ITSTRONGFUNCTION,LOWCOST,ISORDINARYFAMILYPRACTICALPRODUCTSTHEDESIGNOFTHEWATERHEATERDEVELOPEDANINTELLIGENTDESIGNSYSTEM,WHICHISINTHEPASTONTHEBASISOFTHEWATERHEATERINCREASEDMINIATURESINGLECHIPMICROCOMPUTERCONTROLCHIP,ANDCANREALIZETEMPERATURECONTROLANDDISPLAY,WATERLEVELCONTROLANDDISPLAY,ANDCANADJUSTTHETEMPERATUREUPPERLIMIT,WITHWATERLEVELBYPOTENTIOMETERANDDS18B20TOREALIZEDRESPECTIVELYWITHTHECOLLECTIONOFTEMPERATUREOFWATERLEVEL,THESTC12C5A60S2MAKETHEDATAANALYSISANDPROCESSING,THESYSTEMISCOMPLETEWITHPERFECTFUNCTIONS,ANEWGENERATIONOFINTELLIGENTPRODUCTSBASEDONTHEDESIGNREQUIREMENTS,DESCRIBESTHEOVERALLDESIGN,SYSTEMHARDWAREANDSYSTEMSOFTWARE,FOCUSINGONTHEDETAILEDDESIGNOFSYSTEMFUNCTIONMODULEIDEASANDMETHODS,ASWELLASKEYTECHNICALDETAILSOFTHESYSTEMTOREALIZETHESIMPLEREQUIREMENTSOFSCMUNDERTHECONTROLOFTHEPROCESSANDIMPLEMENTATION,FROMASCIENTIFICANDPRACTICALPOINTOFVIEWTOACHIEVETHESYSTEMFUNCTIONALITYKEYWORDSSCMWATERLEVELCONTROLTEMPERATURECONTROLINTELLIGENT目錄1引言12系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)321控制原理322控制功能423方案設(shè)計(jì)43系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)631單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)6311單片機(jī)的引腳介紹6312單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)932顯示部分的電路設(shè)計(jì)1033按鍵部分的電路設(shè)計(jì)12331鍵盤的選擇12332鍵盤的電路設(shè)計(jì)1234溫度檢測電路設(shè)計(jì)14341溫度傳感器的選用15342使用方法及電路設(shè)計(jì)1535液位檢測電路設(shè)計(jì)18351電位器的選用18352電路設(shè)計(jì)1836電源部分的設(shè)計(jì)194系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)2141控制系統(tǒng)的主程序功能及流程圖2141主程序流程圖2142按鍵程序流程圖2243定時器程序流程圖2544顯示程序流程圖2645A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖275調(diào)試2951硬件部分調(diào)試2952軟件部分調(diào)試2953整體調(diào)試30結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄A英文文獻(xiàn)34附錄B中文翻譯40附錄C電路圖45附錄D程序461引言熱水器是現(xiàn)代家庭生活中的必需品,目前中國大約有35億個家庭，每個家庭至少需要一臺熱水器每56年更換一次，可想而知中國熱水器市場有多大熱水器分為電熱水器、燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器三大類。燃?xì)馐鹿实亩喟l(fā)性，對消費(fèi)者的心理影響，安裝環(huán)境的要求和燃?xì)鈨r格的上漲，使得燃?xì)鉄崴麂N量在近幾年急速下降；太陽能熱水器因本身局限性無法全面推廣，而電熱水器借此市場良機(jī)迅速增長，在商場出售能統(tǒng)計(jì)到的比例約占熱水器60，成為行業(yè)龍頭。電熱水器可分為儲水式電熱水器、快速電熱水器兩種。隨著人民生活水平的提高，居住環(huán)境的改善，消費(fèi)者時間觀念的增強(qiáng)和消費(fèi)觀念的改變；加上中國各地電網(wǎng)建設(shè)和改造；以及國家政策全力推動電廠的建設(shè)，電價也將隨之降低，使快速電熱水器（即熱式電熱水器和速熱式電熱水器）在中國的使用條件得到滿足，為快速電熱水器市場普及帶來了更大的發(fā)展契機(jī)，快速電熱水器市場即將顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢，正引發(fā)一場熱水器市場變革參照國外的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)未來五年，快速電熱水器以其安全、節(jié)能、快捷、小巧、方便等特點(diǎn)，將成為中國熱水器市場的主流產(chǎn)品，而從消費(fèi)者的角度考慮對熱水器的要求也日益見長。（1）安全是電熱水器永恒的主題。電熱水器屬于比較特殊的產(chǎn)品，不同于其他家用電器產(chǎn)品，電熱水器的安全問題涉及到消費(fèi)者的生命。由于電熱水器的加熱管置于內(nèi)膽中的水中，而在使用電熱水器時用戶又全身潮濕，電阻很低，這時如果電熱水器稍微有很小的泄漏電流就可能發(fā)生生命危險。要知道，沒有任何東西能與生命的價值相提并論。這也是消費(fèi)者在選購電熱水器產(chǎn)品時所重點(diǎn)考慮的因素?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展必須為消費(fèi)者帶來好處，首先必須為生命提供保障。（2）節(jié)能是電熱水器發(fā)展的重點(diǎn)。眾所周知，電熱水器是家電產(chǎn)品的耗電耗水“大戶”，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國居民使用的家電產(chǎn)品中僅熱水器的保有量就大約有15億臺，城市居民家庭熱水器的平均擁有量達(dá)715。去年以來，“電荒”、“水荒”席卷了大半個中國之后，電熱水器的節(jié)能問題尤為廣大消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)所重視。目前已經(jīng)有近20的電熱水器生產(chǎn)企業(yè)通過了國家權(quán)威部門的節(jié)能認(rèn)證。節(jié)能家電不是概念性炒作，而必須通過國家相關(guān)認(rèn)證。（3）智能化、數(shù)字化是電熱水器行業(yè)大勢所趨。近年來彩電、空調(diào)、影碟機(jī)等家電產(chǎn)品，陸續(xù)進(jìn)入了“智能化”、“數(shù)字化”時代。同樣地，電熱水器產(chǎn)品的發(fā)展也紛紛走上了智能化和數(shù)字化道路。此設(shè)計(jì)的目的在于通過運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)熱水器的各項(xiàng)功能，彌補(bǔ)前人在熱水器方面的缺點(diǎn)與不足，真正體現(xiàn)熱水器的智能化與簡單化，并加強(qiáng)熱水器的安全性與提高其性價比，讓廣大消費(fèi)者能放心使用，安心享用1。2系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)21控制原理本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)芯片STC12C5A60S2來實(shí)現(xiàn)對整個功能的控制，他不僅體積小而且靈敏度高，性價比高，穩(wěn)定性好，是單片機(jī)中首選的芯片，通過讀溫度與水位的采樣，來判斷其執(zhí)行的功能，溫度的采樣采用溫度傳感器DS18B20來完成，該傳感器價格低廉，采用一線總線技術(shù)，硬件連接簡單，使用方便，穩(wěn)定性好，精度高，測量溫度的范圍大，在55125攝氏度，能準(zhǔn)確的適用在熱水器上，對于水位的控制，我首先考慮到使用壓力傳感器，但是壓力傳感器的造價高，安裝起來不方便，最后我采用水瓢來控制電位器的滑動變阻器，從而輸出不同的線性電壓，在通過A/D轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)對水位的控制，從而將水位值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入單片機(jī)進(jìn)行處理，外觀圖如圖21所示。圖21外部結(jié)構(gòu)圖對于主控芯片的選擇，有兩種可以選擇的方案，方案如下；方案一、使用普通51系列單片機(jī)，外部加上A/D轉(zhuǎn)換芯片，對其進(jìn)行水位的測量，電位器的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后顯示在數(shù)碼管上，這樣會使硬件部分的電路過于復(fù)雜，同時外掛的A/D轉(zhuǎn)換芯片價格過高，性價比較低。方案二、使用具有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)芯片，直接將電位器返回電壓接入電位器注水口浮漂水位單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，經(jīng)過處理后，顯示在數(shù)碼管上，這樣設(shè)計(jì)不僅可以減小硬件的復(fù)雜程度，而且還可以增加程序的可靠程度，性價比較高。從性價比與設(shè)計(jì)便捷性的方面考慮，最后選擇具有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)芯片，型號為STC12C5A60S2，作為微控制芯片使用。22控制功能設(shè)計(jì)中主要以單片機(jī)的控制為主，控制的主要功能有自動進(jìn)水功能、自動停止進(jìn)水功能、顯示功能、自動加熱功能、自動停止加熱功能，而對于這些功能的控制都由單片機(jī)系統(tǒng)來完成，控制的流程為按鍵控制設(shè)定溫度值與水位值并開始加熱，單片機(jī)開始像溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)化芯片提取溫度碼與電壓轉(zhuǎn)碼，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，將其轉(zhuǎn)換成溫度值與水位值并進(jìn)行顯示與比較，產(chǎn)生一系列動作，當(dāng)達(dá)到溫度上限時單片機(jī)控制熱水器停止工作，并指示燈顯示熄滅；當(dāng)?shù)竭_(dá)溫度下限時，開始加熱并發(fā)出指示燈點(diǎn)亮；當(dāng)達(dá)到水位下限時，單片機(jī)控制進(jìn)水閥開始進(jìn)水，停止加熱；當(dāng)達(dá)到水位上限時停止進(jìn)水，開始加熱。23方案設(shè)計(jì)在總結(jié)之前熱水器發(fā)展的基礎(chǔ)上，另辟新境，讓熱水器系統(tǒng)的功能更完善，價格更低廉，使用更方便，基于這幾點(diǎn)的要求，考慮此設(shè)計(jì)主要分為三大部分（1）主控制部分對于主控制部分，考慮到要完成的任務(wù)量較大，較復(fù)雜，所以使用單片機(jī)芯片來控制整個系統(tǒng)的完成，由于單片機(jī)的控制功能強(qiáng)大，為在設(shè)計(jì)中帶來許多便捷的地方，并且單片機(jī)為可編程系統(tǒng)，還可以通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)熱水器不同的功能。（2）溫度和水位的信息提取部分溫度的提取采用溫度傳感器DS18B20來實(shí)現(xiàn)完成的，對于此傳感器大家并不陌生，他是具有一線總線功能的器件，不僅使用簡單方便，而且精度很高，并且外接電路簡單方便，為系統(tǒng)減少了許多負(fù)擔(dān)。水位的提取與采集，主要是由電壓轉(zhuǎn)換而來，水位系統(tǒng)采用浮子帶動連桿，連桿一端連接旋轉(zhuǎn)的電位器，當(dāng)浮子上下移動帶動連桿轉(zhuǎn)動就會使電位器的阻值發(fā)生變化，從而使電位器輸出的電壓發(fā)生變化，在通過A/D轉(zhuǎn)換芯片，將電壓值轉(zhuǎn)化成數(shù)字量輸入單片機(jī)進(jìn)行處理后進(jìn)行顯示。（3）對于輸出的控制信號的處理使用低電壓控制高電壓的繼電器來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)輸出信號對熱水器的控制?？傮w方案設(shè)計(jì)功能控制框圖如圖22所示圖22結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)按鍵輸入DS18B20溫度傳感器顯示輸出繼電器控制顯示輸出液位檢測3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)宏晶公司推出的高檔8位單片機(jī)。提高了芯片的集成度，性能上大為提高，增加了多種片內(nèi)硬件功能，并擴(kuò)展了功能單元的種類和數(shù)量。311單片機(jī)的引腳介紹掌握單片機(jī)，應(yīng)首先了解該單片機(jī)的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能。該單片機(jī)中各種芯片的引腳是互相兼容的。制造工藝為HMOS的MCS51的單片機(jī)都采用40只引腳的雙列直插封裝DIP方式。目前大多樹為此類封裝方式。制造工藝為CHMOS的8031/89C51/87C51除采用DIP封裝方式以外，還采用方形封裝方式。如圖31所示23EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/AD01P11/AD12P12/AD23P13/AD34P14/AD45P15/AD56P16/AD67P17/AD78P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20STC12C5A60S2圖31STC12C5A60S2引腳圖40只引腳按其功能來分，可分為如下4類（1）電源引腳VICKI、VSS。（2）時鐘引腳XTAL1、XTAL2。（3）控制引腳/PSEN、ALE、/EA、RESET。（4）I/O口引腳；P0、P1、P2、P3、為4個8位I/O口的外部引腳。下面結(jié)合圖31來介紹各引腳的功能7。電源及時鐘引腳1、電源引腳電源引腳接入單片機(jī)的工作電源（1）VCC40引腳接5V電源。（2）VSS20引腳接地2、時鐘引腳2個時鐘引腳XTAL1，XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了1個振蕩器，它為單片機(jī)提供了時鐘信號。2個時鐘引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL2，而XTAL1懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHZ，時鐘頻率就為6MHZ。晶振的頻率可以在1MHZ24MHZ內(nèi)選擇。電容取30PF左右。型號同樣為STC12C5A60S2的芯片，在其后面還有頻率編號，有12,16,20,24MHZ可選。大家在購買和選用時要注意了。（1）XTAL1（19引腳）接外部晶體的1個引腳。該引腳內(nèi)部是1個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器/如果采用外接晶體振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。（2）XTAL2（18引腳）接外部晶體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端45。3、控制引腳此類引腳提供控制信號，有的引腳還具有復(fù)用功能。（1）RST/VPD9引腳RST（RESET）是復(fù)位信號輸入斷，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于2個機(jī)器周期的高電平時候，就可以完成復(fù)位操作。在單片機(jī)正常工作時，此引腳應(yīng)為05V低電平；VPD為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入斷。當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將5V電源自動接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM中的信息不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。（2）ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲器時，ALE輸出信號的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍有正脈沖號輸出，此頻率為時鐘振蕩頻率的1/6。如果有脈沖信號輸出，則單片機(jī)基本上是完好的；應(yīng)該注意的是，每當(dāng)MCS51訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在2個機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)1次，即丟失1個ALE脈沖。因此，嚴(yán)格來說，用戶不宜用ALE做精確的時鐘源或定時信號。ALE端可以驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載；/PROG為本引腳的第二功能。在對片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端（3）/PSEN程序存儲器允許輸出控制端。在單片機(jī)訪問外部程序存儲器時，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲器的選通信號。此引腳外接部程序存儲器的/OE端。/PSEN端可以驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。如果檢查一個MCS51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上電后，CPU能否正常到外部程序存儲器讀取指令碼，可用示波器插在/PSEN端有無脈沖輸出。（4）/EA/VPP（ENABLEADDRESS/VOLTAGEPULSEOFPROGRAMING,31腳）/EA功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當(dāng)/EA引腳為高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH時，即超出片內(nèi)程序存儲器的4KB地址范圍，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)/EA引腳為低電平時，單片機(jī)則只訪問外部程序存儲器，不論是否有內(nèi)部程序存儲器。對于STC12C5A60S2來說，因其無內(nèi)部程序存儲器，這樣只能選擇外部程序存儲器。VPP為本引腳的第二功能。在對EPROM型單片機(jī)內(nèi)EPROM固化編程時，用于施加較高的編程電壓。對于STC12C5A60S2，則加在VPP引腳的編程電壓為12V或5V。4、I/O口引腳（1）P0口8雙向位三態(tài)I/O口，使用此I/O口作為段選碼端。（2）P1口使用此I/O口作為按鍵接口。（3）P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口，使用此I/O口作為位選碼端。P1口，P2口，P3口是3個8位雙向的I/O口，各口線在片內(nèi)均有固定的上拉電阻。當(dāng)這3個準(zhǔn)雙向I/O口作輸入口使用時，要向該口先寫1，另外準(zhǔn)雙向I/O口無高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)I/O口6312單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)選用STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)，STC12C5A60S2內(nèi)部有60KB閃爍存儲器，芯片本身就是一個最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)的性能要求情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單很可靠。用STC12C5A60S2單片機(jī)構(gòu)成的最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，該系統(tǒng)與其他最小系統(tǒng)相比，省去了外擴(kuò)程序存儲器的工作，該最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的數(shù)字量的測控單元。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖32所示。EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P10/AD01P11/AD12P12/AD23P13/AD34P14/AD45P15/AD56P16/AD67P17/AD78P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20STC12C5A60S2C122UFC222UFY112MHZC310UFR110K5VS19PB37PB38圖32單片機(jī)最小系統(tǒng)1復(fù)位電路微處理器在上電、掉電及低壓供電時，監(jiān)控器產(chǎn)生脈沖信號這可以保證微處理器實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位當(dāng)供電壓過低時，防止CPU失控。電源電壓VCC升到1V時RESET引腳變?yōu)榈碗娖剑S著VCC的繼續(xù)升高，RESET一直保持低電平。當(dāng)VCC高于復(fù)位門限電平時，RESET并不馬上變?yōu)楦唠娖剑且獪笠粋€復(fù)位脈沖寬度（約200MS）后再變?yōu)楦唠娖?。?dāng)VCC低于復(fù)位門限電平，RESET引腳馬上變成低電平，即使以后VCC恢復(fù)且高于復(fù)位門限電平，RESET也不馬上變成高電平，而是要延遲一個復(fù)位脈沖寬度。掉電時，VCC只要低于復(fù)位門限電平，RESET立即變?yōu)榈碗娖健?晶振電路本單片機(jī)芯片所用晶振電路由12MHZ晶振與兩個22F的電容組成，為單片機(jī)提供外來的震蕩周期，通過改變晶振與電容的大小可以改變單片機(jī)的運(yùn)行周期7。32顯示部分的電路設(shè)計(jì)LED顯示器結(jié)構(gòu)常用的LED顯示器分為8段（或7段，8段比7段多了1個小數(shù)點(diǎn)“DP”段）。每一個段對應(yīng)1個發(fā)光2極管。這種顯示器有共陽極和共陰極2中，共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常將公共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為LED顯示器提供代碼，因此這些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或成為字型碼）6。1顯示器的工作原理由N個LED顯示塊可拼連接成N位的LED顯示器，N個LED顯示塊有N位為線和8XN根段碼線。段碼線控制顯示字符的字型，而位選線位各個LED顯示塊中各段的公共端，它控制該LED顯示位的亮或暗。2動態(tài)顯示方式在多位LED顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。若要各位LED能夠同時顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。這樣在同一時刻，4位LED中的只有選通的哪一位顯示出字符，而其他3位則是熄滅的，同樣在下一時刻，只讓下一位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上舒服將要顯示字符的段碼，則同一時刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出相應(yīng)的字符，雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在下一時刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多為同時亮的假象，達(dá)到同時顯示的效果。LED不同位顯示的時間間隔應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。發(fā)光二極管從導(dǎo)通到發(fā)光有一定的延時，導(dǎo)通時間太短，則發(fā)光太弱，人眼無法看清，但也不能太長，因?yàn)橐芟抻谂R界閃爍頻率，而且次時間越長，占用CPU時間也越長多。另外，顯示位數(shù)增多，也將占用大量的CPU時間，因此動態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是以犧牲CPU時間來換取器件的減少的。而對于此設(shè)計(jì)采用動態(tài)掃描方式作為顯示，這樣做的好處是，顯示硬件無須外購芯片成本低，并且硬件電路連接簡單，缺點(diǎn)是所需的I/O口線較多，軟件編程循環(huán)容易與程序發(fā)生沖突，為了提高顯示管的亮度，采用共陽極數(shù)碼顯示管，采用74HC573芯片作為驅(qū)動部分，74HC573器件輸入是標(biāo)準(zhǔn)的CMOS輸出兼容的；加上上拉電阻，他能和LS/ALSTTL數(shù)車兼容，操作電壓20V60V。輸出電流為10UA。其中使用單片機(jī)的P0口控制數(shù)碼顯示管的段碼選擇，數(shù)碼管使用條件1段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻；2使用電壓根據(jù)發(fā)光顏色決定；3使用電流靜態(tài)總電流80MA，動態(tài)平均電流45MA，峰值電流100MA。使用P2口做為位選碼端，顯示部分的硬件電路如圖33所示。56圖33數(shù)碼顯示電路圖33按鍵部分的電路設(shè)計(jì)331鍵盤的選擇常用的鍵盤一般分為兩種行列式按鍵鍵盤與獨(dú)立式按鍵鍵盤；例如常用的電腦鍵盤，家用計(jì)算器鍵盤都屬于行列式鍵盤，行列式鍵盤的優(yōu)點(diǎn)就是使用單片機(jī)的I/O口較少，而且連接電路簡單；而獨(dú)立式按鍵每一個按鍵需要占用一個獨(dú)立的I/O口，用于按鍵較少的硬件電路中，綜上說述，由于設(shè)置使用的鍵盤個數(shù)較少，所以使用獨(dú)立式按鍵。332鍵盤的電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用按鍵的電路圖如圖34所示，圖中的SXR1為10K的上拉電阻排，將按鍵的公用端接到地，在無按鍵動作的狀態(tài)下，由于上拉電阻排的作用，單片P21P22P23P24P25P26P27P28OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12VCC20GND10U474HC5735V5VP01P02P03P04P05P06P07P085VCO4CO5CO6CO7CO8111210987612345LED84LED1CO1CO2CO3OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12VCC20GND10U574HC573機(jī)的P1口全部為高電平，如果S1按鍵被按下，則單片機(jī)的I/O口相當(dāng)于被輸入一個低電平信號，通過判斷這個信號的高低電平來判斷按鍵是否被按下。圖34鍵盤電路圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是單片機(jī)的工作內(nèi)容之一。單片機(jī)在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。鍵盤工作方式的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中CPU工作的忙、閑情況而定。其原則是既要保證能即使響應(yīng)按鍵操作，又不要過多的占用CPU的時間，通常，鍵盤工作方式有三種即編程掃描、定時掃描、中斷掃描。1、編程掃描方式（查表）這種方式就是只有當(dāng)單片機(jī)空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，反復(fù)的掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，來響應(yīng)鍵盤的輸入請求。鍵盤采用編程掃描方式工作，P1口高2位輸出逐行掃描信號，在由P1口輸入8位列信號，均為低電有效。首先P1口高2位拉低狀態(tài)，置全0來掃描行，若P1低六位輸出全1，則說明鍵盤無鍵按下；若不完全為1，則說明鍵盤有可能有鍵按下。其次用軟件延時10MS來消除按鍵抖動的影響。確實(shí)有按鍵按下時，進(jìn)行下一步。再次發(fā)逐行掃描，即先將第一行置0掃描，然后判斷是否有列被置0，如果有則在這一行有按鍵按下，則將P1的鍵值返回，然后進(jìn)行查表；如果沒有按VCC1CO12345678SXR1關(guān)關(guān)關(guān)S1S2S3S4S5S6P11P12P13P14P15P16P17P18鍵按下，則掃描下一行，如果沒有按鍵按下則返回值為0，也就是沒有按鍵動作；最后等待按鍵釋放后，在進(jìn)行按鍵功能的處理操作。2、定時掃描的工作方式單片機(jī)對鍵盤的掃描也可以采用定時掃描方式，即每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。在這種掃描方式中，通常利用單片機(jī)內(nèi)的定時器，產(chǎn)生10MS的定時中斷，CPU響應(yīng)定時器溢出中斷請求，對鍵盤進(jìn)行掃描，在有鍵按下時識別出該鍵，并執(zhí)行相應(yīng)鍵的處理功能程序。3、中斷工作方式為了進(jìn)一步提高單片機(jī)掃描鍵盤的工作效率，可采用中斷掃描方式，即只有在鍵盤有按鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描程序并執(zhí)行該按鍵功能程序，如果無按鍵按下，單片機(jī)將不理睬鍵盤。本設(shè)計(jì)中使用編程掃描的方式來完成對按鍵的功能的判斷與執(zhí)行。34溫度檢測電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)所采用的溫度傳感器為當(dāng)今最流行暢銷的DS18B20，該傳感器不僅硬件接口簡單而且價格低廉，靈敏度高，體積小，具有耐磨耐碰，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域，并且實(shí)現(xiàn)一線總線技術(shù)，只需要一根線就可以完成所有的命令與數(shù)據(jù)的傳輸，外形如圖35所示圖35DS18B20外形圖341溫度傳感器的選用1（1）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）測溫范圍55125，固有測溫分辨率05。（3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫（4）工作電源35V/DC（5）在使用中不需要任何外圍元件（6）測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送（7）適用于DN1525,DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫（8）標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1,M12X15,G1/2”任選（9）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。2傳感器的應(yīng)用場合（1）該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域（2）軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。（3）汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。（4）供熱/制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制。342使用方法及電路設(shè)計(jì)1、接線說明獨(dú)特的一線接口，只需要一條口線通信多點(diǎn)能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用無需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為30V至55V無需備用電源測量溫度范圍為55C至125。華氏相當(dāng)于是67F到257華氏度10C至85C范圍內(nèi)精度為05C，溫度傳感器可編程的分辨率為912位，溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng)，溫度與12為返回值對應(yīng)如表31所示表31數(shù)據(jù)溫度對照表溫度C數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制）125000000001111101000FA55000000000011001000321/2000000000000000100010000000000000000000001/211111111111111111FFFF2511111111111001110FFCE5511111111110010010FF9212位數(shù)據(jù)中后四位為溫度值的小數(shù)部分二進(jìn)制的一位數(shù)代表十進(jìn)制的05，而剩下8位為溫度顯示的整數(shù)部分最大值為00FA，當(dāng)返回值大于FF92實(shí)此時溫度為負(fù)值，對應(yīng)對溫度值進(jìn)行處理就可得到實(shí)際的測量溫度；2、DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。該裝置信號線高的時候，內(nèi)部電容器儲存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個高電平的到來重新充電。DS18B20的電源也可以從外部3V55V的電壓得到，結(jié)構(gòu)圖如圖36所示圖36DS18B20的內(nèi)部原理圖3、DS18B20控制功能命令讀ROM、ROM匹配、搜索ROM、跳過ROM、報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，總線也可以知道總線上掛有多少，什么樣的設(shè)備。若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲在DS18B20的存儲器。一個控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲器。溫度報警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。4、DS18B20的控制命令A(yù)溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換B讀暫存器BEH讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容C寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)D復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中E重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)F讀電源供電方式B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU5、DS18B20的初始化步驟如下（1）先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。（2）延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）（3）數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。（4）延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。（5）數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。（6）延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(jìn)行等待，不然會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時控制）。（7）若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。本設(shè)計(jì)中的測溫部分的電路圖如圖37所示，其中1引腳接高電平，3引腳接地，單片機(jī)的P37口接溫度傳感器DS18B20的通信2口，通過一個51K的上拉電阻將該I/O口上拉后，便可通過指令進(jìn)行通信。圖37溫度傳感器電路圖35液位檢測電路設(shè)計(jì)351電位器的選用由于液位傳感器價格昂貴，對于液位測量部分設(shè)計(jì)中使用電位器來代替液位傳感器，液位傳感器返回的信號為05V的直流信號，所以選用電位器作為替代最為可靠，通過旋轉(zhuǎn)電位器的旋轉(zhuǎn)端，來調(diào)整電壓值，變化范圍為05V。352電路設(shè)計(jì)水位測量模擬電路如圖38所示，圖中PR1為10K電位器，通過旋轉(zhuǎn)電位器RD151K5VP38123DR13關(guān)關(guān)關(guān)來改變P18口的輸出電壓，電位器采用串聯(lián)電阻分壓的方式，調(diào)整時可以輸出05V的直流電壓。P185VPR110K圖38水位測量模擬電路圖36電源部分的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用7805與外接12V變壓器來組成5V電源，對單片機(jī)進(jìn)行供電，使用7805供電的優(yōu)點(diǎn)是，工作輸入電壓在735伏范圍內(nèi)能準(zhǔn)確輸出5V電壓，并且外接電路簡單可靠，性價比高；電源部分的硬件電路如圖39所示。圖39電源電路圖三端穩(wěn)壓集成電路7805外形如圖39所示，從做到右引腳排列依次為1、2、3引腳，1引腳功能為輸入端，3為公共接地端，2為輸出端，輸入電壓值在7V35V之間，但是當(dāng)輸入電壓值大于17V時應(yīng)為7805加上散熱片，否則容易由于過熱而導(dǎo)致燒壞。132VVGNDINOUTU27805變壓器220V12VC1104C2104C3470UFC4470UF5V圖3107805外形圖電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7809表示輸出電壓為負(fù)9V。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)41控制系統(tǒng)的主程序功能及流程圖軟件系統(tǒng)主要完成下述主要功能（1）初始化程序的設(shè)置（2）按鍵的掃描（3）讀取溫度值與取A/D轉(zhuǎn)換的8位的二進(jìn)制值（4）對取回值轉(zhuǎn)換成所需的溫度與水位（5）顯示溫度值與水位（6）判斷是否到設(shè)定溫度與設(shè)定水位41主程序流程圖主程序完成程序的初始化部分，首先初始化，然后定義單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口，本設(shè)計(jì)中使用的單片機(jī)是具有A/D轉(zhuǎn)換功能的STC12C5A60S2單片機(jī)，使用此單片機(jī)就會省去使用一個外掛的A/D轉(zhuǎn)換芯片，使用此單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換步驟為，定義A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換口，將A/D轉(zhuǎn)換的寄存器清0，打開A/D轉(zhuǎn)換電源，延時4MS，等待A/D轉(zhuǎn)換上電，然后開啟定時器0，開始定時，進(jìn)入按鍵執(zhí)行程序，此后將會一直執(zhí)行按鍵執(zhí)行程序，程序流程圖如圖41所示。圖41主程序流程圖42按鍵程序流程圖按鍵程序流程圖如圖42所示，該程序主要完成對按鍵的判斷與執(zhí)行操作，單片機(jī)的P1口接入按鍵程序，使用的按鍵程序?yàn)楠?dú)立按鍵，6個按鍵，這樣將占用6個I/O，分別為P10P15，而P17口留給A/D轉(zhuǎn)換使用，將每一個I/O口接一個10K的上拉電阻，當(dāng)有I/O口的值為低電平時則證明該I/O口有按鍵被按下，所以程序只要判斷哪個I/O口為低電平，就能判斷出哪個按鍵被按下，由于程序中的A/D轉(zhuǎn)換口與按鍵口都為P1口所以為了使按鍵不受到干擾，使用的判斷方式不能對整個I/O口進(jìn)行操作，所以當(dāng)為單片機(jī)的I/O口賦值為1時，只對用到的單片機(jī)的I/O口進(jìn)行賦值，首先將按鍵的I/O口賦值為1，如果有按鍵按下，然后延時50MS，然后再次將按鍵的I/O口置1，再次判斷是否有按鍵按下，如果有按鍵，則證明確實(shí)有按鍵動作，則將此時的按鍵值進(jìn)行組合，然后進(jìn)行查詢程序，將按鍵鍵值碼儲存后開始查詢，這樣就會將對應(yīng)的按鍵值判斷出來，然后判斷如果在設(shè)置值界面，則進(jìn)入按鍵值處理程序，該程序?qū)Τ绦蛑袑τ谛枰薷牡拈_始初始化定義A/D轉(zhuǎn)換口A/D寄存器清0開A/D轉(zhuǎn)換電源延時4MS定時器0設(shè)置按鍵程序值進(jìn)行加減處理，然后進(jìn)入判斷按鍵是否松開，然后程序結(jié)束并返回。按鍵1進(jìn)入設(shè)置界面，第一次按下進(jìn)入設(shè)置溫度界面，第二次按下進(jìn)入設(shè)置水位界面。按鍵2返回功能，返回主測量界面。按鍵3在設(shè)置界面，將光標(biāo)處的值加1。按鍵4在設(shè)置界面，將光標(biāo)處的值減1。按鍵5調(diào)整閃爍位左移。按鍵6調(diào)整閃爍位右移。圖42按鍵程序流程圖開始延時50MS有按鍵動作按鍵I/O口復(fù)位組合按鍵值再次判斷返回主界面設(shè)置值加1設(shè)置界面返回YNYNY0X020X040X01光標(biāo)左移光標(biāo)右移設(shè)置值減1Y0X100X200X08NNYNYNYNYN43定時器程序流程圖定時器0程序完成程序的定時、累計(jì)時間、A/D轉(zhuǎn)換部分，定時器0的設(shè)置，使用定時/計(jì)數(shù)0，定義為定時器0、方式1，為16位定時寄存器裝初始值，由于16位定時器在晶振為12MHZ的狀態(tài)下的定時器間最長為65536US，為加計(jì)數(shù)狀態(tài)，達(dá)到計(jì)數(shù)值65536則跳到中斷再次進(jìn)行初始值的重裝，所需要的定時器值為1MS，便于計(jì)算，所以初始值為655361000，則定時初始值為64536，將其高8位賦值TH0，低8位賦值TL0，然后將定時器0的累計(jì)值加1，主要是為了增加定時時間，而當(dāng)定時器0的值為半秒時，這時定時器的累計(jì)值為05S，然后將定時器累計(jì)值歸0，重新定時，然后將半秒位取反，半秒位用來控制在數(shù)碼管作調(diào)整時，閃爍光標(biāo)位的定時，然后進(jìn)入顯示程序，顯示程序中包含A/D轉(zhuǎn)換程序，然后進(jìn)行與設(shè)定值的比較程序，最后打開定時器0，跳出中斷程序，流程圖如圖43所示。圖43定時器0流程圖44顯示程序流程圖顯示子程序完成對顯示內(nèi)容的更新，A/D轉(zhuǎn)換程序的運(yùn)行，同時選擇顯示界面與切換各個顯示界面，進(jìn)入程序后，首先判斷為顯示測量溫度與A/D轉(zhuǎn)換值界面，還是顯示調(diào)整值界面，如果為顯示溫度與A/D轉(zhuǎn)換值界面，先消隱然后位選、段選，之后判斷是否點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換程序，采集A/D轉(zhuǎn)換值，如果是顯示調(diào)整值界面，在消隱位選后，判斷是否閃爍，如果閃爍通過半秒屏蔽位來控制，半秒停止顯示，半秒顯示數(shù)值，這樣就達(dá)到了閃爍的目的，然后將顯示控開始停止定時器0賦定時器初始值定時累計(jì)值加1定時累計(jì)值歸0累計(jì)值500半秒位取反顯示程序比較程序開定時器0返回YN制位加1，判斷顯示控制位如果為4，則在重新返回重新顯示，然后返回。圖44顯示子程序流程圖45A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖本設(shè)計(jì)中使用STC12C5A60S2單片機(jī)芯片，該芯片具有A/D轉(zhuǎn)換功能，使開始消隱顯示界面判斷位選段選顯示小數(shù)點(diǎn)顯示小數(shù)點(diǎn)A/D轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)換消隱位選是否閃爍關(guān)閉顯示顯示段碼值顯示位加1顯示位為4顯示位歸0返回YNYNYNYN用單片機(jī)的P17口作為A/D轉(zhuǎn)換口，在初始化設(shè)置中已將A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行過初始化，所以在提取AD轉(zhuǎn)換值時，步驟為開始A/D轉(zhuǎn)換，輸入A/D轉(zhuǎn)換指令，然后做一個4個機(jī)器周期的延時，之后等待A/D轉(zhuǎn)換的完成，如果轉(zhuǎn)化完成，則停止A/D轉(zhuǎn)換，儲存轉(zhuǎn)換值，然后返回，流程圖如圖45所示。圖45A/D轉(zhuǎn)換程序開始開始A/D轉(zhuǎn)換延時4個機(jī)器周期等待轉(zhuǎn)換完成停止A/D轉(zhuǎn)換儲存A/D轉(zhuǎn)換值返回YN5調(diào)試51硬件部分調(diào)試硬件部分設(shè)計(jì)使用PROTEL99SE作為硬件設(shè)計(jì)軟件，通過軟件繪制電路圖，選擇元件，然后使用開發(fā)板，自己焊接調(diào)試，硬件部分模塊都有單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、鍵盤電路、溫度檢查電路、水位檢測電路，下面分別對如下主要模塊的調(diào)試進(jìn)行講解。1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)為單片機(jī)的最小組成部分，該部分由晶振電路與復(fù)位電路構(gòu)成，首先焊接單片機(jī)芯片引腳座，40引腳，之后按照電路圖分別焊接復(fù)位電路，晶振電路，其中的部分元件為了節(jié)省空間，將其放在芯片座內(nèi)，這樣更加美觀整潔，焊接完成后使用萬用表進(jìn)行檢測，按照電路圖電路部分，電路檢測完成后，對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，通電后，使用電腦對該芯片進(jìn)行下載，找一個簡單程序下載即可，如果下載成功，證明單片機(jī)最小系統(tǒng)焊接成功，在焊接時一定注意單片機(jī)的31引腳需要接高電平，這是關(guān)鍵。2顯示電路的調(diào)試顯示電路由LED共陽極數(shù)碼管與驅(qū)動芯片74HC573構(gòu)成，焊接時，一定將單片機(jī)的P0口加上拉電阻，否則，單片機(jī)的P0口的驅(qū)動能力不足以滿足LED的驅(qū)動，而導(dǎo)致顯示不明顯，或不正常，焊接后要對每一條線路進(jìn)行檢查，查看是否連接無誤，之后先用5V直流電源，對數(shù)碼管的控制端進(jìn)行檢測，檢測成功后，可以下載一個顯示程序進(jìn)行檢測。3鍵盤電路的測試鍵盤電路使用獨(dú)立按鍵，其焊接比較簡單，先將P1口焊接一個上拉電阻排，然后將I/O口對應(yīng)獨(dú)立按鍵的接口，之后使用萬用表測量通斷，旋鈕打到蜂鳴檔位，按下按鍵，蜂鳴器如果蜂鳴，證明接通，否則進(jìn)行檢查，是否有虛焊點(diǎn)。52軟件部分調(diào)試軟件部分使用模塊化的方式，即各個模塊分開編程測試，最后將其整合在一起，其模塊劃分如下1顯示模塊對數(shù)碼管進(jìn)行掃描顯示，計(jì)算掃描時間，進(jìn)行測試，通過軟件調(diào)試到數(shù)碼顯示正常，將顯示模塊的入口與出口設(shè)置好，以方便其他程序調(diào)用，顯示程序設(shè)置在定時器中，定時器定時2MS，進(jìn)行一個數(shù)碼管的顯示，顯示完一次的時間為8MS。2鍵盤程序鍵盤程序使用軟件的編程思維方式，將該按鍵程序放在入口程序中，放在WHILE（1）；語句中進(jìn)行不斷的循環(huán)，通過IF語句進(jìn)行判斷，有按鍵按下，下載程序后，將按鍵的工作設(shè)置為LED的數(shù)碼管顯示，第一個按鍵顯示1，最后一個顯示6，這樣就可以檢測按鍵模塊是否正常。3溫度采集溫度采集中重要的部分為DS18B20的初始化設(shè)置，只要初始化設(shè)置成功，那么提取程序就會相對成功，在初始化時，設(shè)置一個LED初始化成功的指示燈，當(dāng)初始化正確時，LED彩燈點(diǎn)亮，如果不成功則一直初始化，最后進(jìn)行調(diào)試后，達(dá)到可以測溫的效果。4A/D轉(zhuǎn)換部分本次設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換部分為單片機(jī)內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換，通過指令的控制即可完成，其中調(diào)試時，使用硬件的電位器進(jìn)行調(diào)試，旋轉(zhuǎn)電位器，將數(shù)字值顯示到數(shù)碼顯示管上，這樣調(diào)試成功。53整體調(diào)試在軟件與硬件調(diào)試全成功的前提下，將軟件部分與硬件部分進(jìn)行相結(jié)合，單片機(jī)復(fù)位后，先設(shè)置水位報警值與溫度報警值，溫度值設(shè)置為30度，水位值任意設(shè)置一個值例如為15L，之后用手捏住DS18B20溫度傳感器，使其溫度上升為30度以上，可以停止加熱，當(dāng)?shù)陀谶@個溫度，開始加熱，之后旋轉(zhuǎn)水位電位器，當(dāng)水位低于程序內(nèi)部設(shè)置的下限值時開始加水，當(dāng)全部調(diào)試完成后，系統(tǒng)就可以正常使用了。結(jié)論本設(shè)計(jì)的熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功，能對水位和水溫進(jìn)行測量和控制，并且能夠調(diào)節(jié)溫度上下限與水位下限，并能時刻顯示水位與溫度值，是新一代的智能化產(chǎn)品，該設(shè)計(jì)的完成與實(shí)現(xiàn)，與所學(xué)的知識是緊密相連的，通過本次設(shè)計(jì)，不僅是對所學(xué)知識的考查，更是對我的自學(xué)能力和收集資料能力以及動手能力的考驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)使我對一個項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)有了初步認(rèn)識，還認(rèn)識了很多器件，并能獨(dú)立設(shè)計(jì)出其接口電路，并學(xué)會了使用PROTEL設(shè)計(jì)電路。本次設(shè)計(jì)還使我意識到了實(shí)踐的重要性，在硬件制作和軟件調(diào)試的過程中，出現(xiàn)了很多問題，最終都是通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)解決的。還有對于程序編輯的邏輯性與可更改性的重要性，通過這次設(shè)計(jì)，我能準(zhǔn)確的編輯C語言程序，不僅鍛煉了我編程序的能力，而且還教會了我怎樣獨(dú)立思考問題，完成課題的設(shè)計(jì)任務(wù)，到達(dá)完整化、簡單化、合理化?？傊?，在設(shè)計(jì)的過程中，無論是對于學(xué)習(xí)方法還是理論知識，我都有了新的認(rèn)識，這將激勵我在今后再接再厲，不斷完善自己的理論知識，提高實(shí)踐運(yùn)作能力。致謝四年的美好的大學(xué)生活仿佛就要在這篇畢業(yè)論文最后的謝辭里緩緩落幕，青春散場，時光依然，有些悵然若失，卻又收獲滿載，回首前路，曾經(jīng)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴在我的心頭涌起。在這里要特別感謝我的指導(dǎo)耿欣老師，感謝你在整個畢業(yè)論文的創(chuàng)作過程中對我的幫助和指導(dǎo)，感謝你在我懈怠散漫時的督促與教誨；感謝曾在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中予以我?guī)椭乃型瑢W(xué)和朋友，感謝他們陪我一起走過大學(xué)生涯的最后一段，使得我的論文能夠如期順利完成。在這里，想說的只有倆個字謝謝，衷心的謝謝。衷心感謝四年里教導(dǎo)過的我的每一位師長，你們嚴(yán)謹(jǐn)致學(xué)的態(tài)度，高風(fēng)亮節(jié)的品質(zhì)是我人生路上的楷模和坐標(biāo)感謝和我一起共渡三年的兄弟姐妹，感謝你們在我脆弱無助時的溫暖的鼓勵和真誠的幫助，你們的友情永遠(yuǎn)是我生命里最珍貴的財(cái)富，感謝沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院給予我的一切知識，信任，勇氣和力量。雖然剛剛建校不久，還有好多東西不完善，但是卻給我?guī)砹嗽S多東西。并在生命里打下了深深的烙印。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在老師的辛勤指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識，并在設(shè)計(jì)過程中翻閱了大量的科技文獻(xiàn)，針對內(nèi)容的要求對所學(xué)過的專業(yè)知識又認(rèn)真細(xì)致的進(jìn)行鞏固和練習(xí)，在硬件和軟件的組合上認(rèn)真聽取了指導(dǎo)老師的意見，在另一方面極大地提高了實(shí)踐能力，并對當(dāng)前的電子領(lǐng)域的