1、基于單片機(jī)的電熱水器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：程賢箬指導(dǎo)教師：劉雪梅研究背景12 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)45 致謝6小結(jié)系統(tǒng)總體分析研究背景由于消費(fèi)水平的提高和人們對生活品質(zhì)要求的提高，熱水器已由一個(gè)高檔的奢侈品成為一種必備的家庭用具，受到越來越多人的青睞。而電熱水器已經(jīng)成為今后熱水器市場的開展方向。因?yàn)闅鈨r(jià)漲了，而電價(jià)卻降了；電熱水器使用平安、衛(wèi)生、又無污染。今后幾年我國電熱水器市場將呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長勢頭，其產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平、效勞標(biāo)準(zhǔn)將不斷提升，價(jià)格也會下降。我國過去的熱水器市場一直以燃?xì)鉄崴鳛橹?，近年來電熱水器逐漸占據(jù)了局部市場成為主導(dǎo)，并且代表了未來的開展趨勢。隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求

2、的開展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的開展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反響爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。系統(tǒng)總體分析當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，電熱絲進(jìn)行加熱；當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)，加熱開關(guān)停止加熱，溫度下降。測量并采集熱水器內(nèi)的溫度，并通過顯示器實(shí)時(shí)顯示水溫電熱

3、水器控制系統(tǒng)功能說明正常狀態(tài)下實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘在溫度未到達(dá)或超過設(shè)定值時(shí)報(bào)警系統(tǒng)作用 1.總體方案設(shè)計(jì)微控制器模塊AT89C51水溫采集裝置鍵盤電路復(fù)位電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘加熱開關(guān)報(bào)警電路LCD顯示電路系統(tǒng)總體分析2.硬件的選擇MCS-51系列的89C51為主機(jī)微控制器DS18B20傳感器溫度采集DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘1602LCD液晶顯示屏顯示電路系統(tǒng)總體分析硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、中央控制模塊 89C51是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為8位，外部數(shù)據(jù)總線為8位，它與MCS-96系統(tǒng)中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售價(jià)低廉、使用方便48PINDIP等優(yōu)點(diǎn)。由于大的高

4、度集成化已把許多常用的輸入檢測輸出控制通道都制作在同一塊硅片上，大大地靈活了外部連線，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并且速度快時(shí)鐘12MHz，非常適合于工業(yè)環(huán)境下安裝使用。因此本系統(tǒng)CPU選用89C51芯片。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位、振蕩電路以及擴(kuò)展局部等局部組成。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.溫度測量 本局部電路主要通過傳感器來實(shí)現(xiàn)對溫度的測量，本系統(tǒng)選用DS18B20傳感器。DS18B20主要由寄生電源、溫度傳感器、64位串行ROM單線接口、存儲中間數(shù)據(jù)的高速暫存器內(nèi)含便箋式RAM、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器局部

5、。其特點(diǎn)如下：(1)適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。(2) 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可 實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 (3)DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。(4) 溫度分辨力可編程。DS18B20的數(shù)字溫度輸出可進(jìn)行912位編程。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳感器模塊電路硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、顯示模塊 1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有假設(shè)干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每

6、個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?所以他不能顯示圖形用自定義CGRAM，顯示效果也不好1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊顯示字符和數(shù)字目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大局部的字符型液晶。 顯示模塊由LCD顯示構(gòu)成，顯示實(shí)時(shí)的溫濕度和給定的中間溫濕度值。其中LCD第一行顯示溫度的實(shí)時(shí)值和給定的溫度中間值，第二行顯示當(dāng)前濕度值和系統(tǒng)給定的中間的濕度值。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7、LCD顯示器模塊電路硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.繼電器控制電路 6.報(bào)警模塊 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.實(shí)時(shí)時(shí)鐘 本設(shè)計(jì)采用串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。DS1302時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM。它經(jīng)過一個(gè)簡單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、日、周、月和年等信息。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.總體流程圖軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.測溫程序流程圖軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.控制局部流程圖小結(jié)系統(tǒng)以8051單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)電熱水器溫度控制系統(tǒng)，對實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行采集顯示，并通過判斷其是否越限對其采取相應(yīng)的措施使其降到或升到適宜的范圍。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)、溫度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等5局部組成。用戶預(yù)先輸入溫度報(bào)警上下限值到程序中，該值作為系統(tǒng)閾值。溫度傳感器采集實(shí)時(shí)溫度后傳輸給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)比較采集到的數(shù)值超出所設(shè)定閾值時(shí)，驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，并為