基于單片機(jī)的電熱水器畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告基于單片機(jī)的電熱水器畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告基于單片機(jī)的電熱水器畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目：家電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè):自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）班級(jí):數(shù)控XX學(xué)號(hào)：XXXXXXX學(xué)生姓名:XXX指導(dǎo)教師:XXX實(shí)驗(yàn)師2014年3月6日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告學(xué)生姓名XXX學(xué)號(hào)XX專業(yè)自動(dòng)化指導(dǎo)教師XXX職稱實(shí)驗(yàn)師所在院系自動(dòng)化學(xué)院課題來(lái)源自擬課題課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題名稱家電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義

內(nèi)容：要求控制器采用單片機(jī)AT89S52，溫度傳感器使用DS18B20芯片，用LED顯示當(dāng)前溫度，設(shè)定溫度和當(dāng)前時(shí)間。編程實(shí)現(xiàn)如下功能：分標(biāo)準(zhǔn)模式和低功率兩種模式加熱，可設(shè)置時(shí)間和加熱溫度，最高溫度為75度，當(dāng)水溫比設(shè)定溫度低5度時(shí)，自動(dòng)加熱。設(shè)計(jì)應(yīng)完成系統(tǒng)的電路原理圖,繪制電路板圖，完成相關(guān)程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。意義：家電熱水器智能化是時(shí)代發(fā)展的需求,智能化只是為了使用更加方便簡(jiǎn)易，功能更加完善,因而它最終能迎合人們的消費(fèi)需求.與傳統(tǒng)的生活方式相比較,家電智能化可為人們帶來(lái)更為愜意、輕松的生活.智能家電的簡(jiǎn)化操作，使用效率的明顯提高，節(jié)約能源，提高使用安全性。本設(shè)計(jì)是以水溫為研究對(duì)象，以單片機(jī)為主要元件，結(jié)合溫度傳感器器、AD、DA等器件,進(jìn)行電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)溫度調(diào)節(jié)器,能夠方便大家調(diào)節(jié)理想溫度，并通過(guò)溫度顯示器顯示當(dāng)前溫度,方便調(diào)節(jié)，并且設(shè)置報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)智能熱水器的可靠性.該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，靈活的鍵盤(pán)控制方式來(lái)設(shè)定功能等參數(shù)增加了系統(tǒng)的靈活性，對(duì)水溫的采集和顯示增加了系統(tǒng)的實(shí)用性.應(yīng)該說(shuō)本實(shí)例是真實(shí)點(diǎn)熱水器控制系統(tǒng)的一個(gè)小的縮影，整個(gè)系統(tǒng)的框架具有不錯(cuò)的應(yīng)用價(jià)值，可以在此基礎(chǔ)上，增加多種傳感器和其他一些智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能齊全的電熱水器控制系統(tǒng)。文獻(xiàn)綜述單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。通常在芯片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等.單片機(jī)特點(diǎn)：（1）優(yōu)異的性能價(jià)格比.（2）高、體積小、可靠性高。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了計(jì)算機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施,適合在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制功能強(qiáng).為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)種均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作及位處理功能,單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。（4)低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置叫典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。文獻(xiàn)告訴我們?cè)撊绾胃鶕?jù)課題要求選出的單片機(jī)，并對(duì)其特性做出了詳細(xì)的解釋。還讓我了解到MCS—51單片機(jī)的特性并針對(duì)課題能夠很好的運(yùn)用這些知識(shí)。該熱水器采用52系列的單片機(jī)作為控制中心，它具有抗干擾能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn).本設(shè)計(jì)方案較為簡(jiǎn)單，但只要稍加改進(jìn)并完善，即可投入批量生產(chǎn)。AT89S52

的特點(diǎn):與MCS—51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、1000次擦寫(xiě)周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33MHz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、32個(gè)可編程I/O口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符

.[1］[2][10]DS18B20簡(jiǎn)介(1）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20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。（2)在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍:+3.0～+5。5V。（4)測(cè)溫范圍：—55～+125℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5℃。（5）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式.（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。(7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫.（8)負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。[5]一種新型的可編程溫度傳感器DS18B20，他能代替模擬溫度傳感器和信號(hào)處理電路，直接與單片機(jī)溝通，完成溫度采集和數(shù)據(jù)處理。DS18B20與52系列單片機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，具有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心。外圍電路分為2種類型：輸入通道、輸出通道。其中溫度輸入通道采用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行輸入采樣。溫度傳感器能夠有效地自動(dòng)檢測(cè)各節(jié)點(diǎn)的溫度，一旦出現(xiàn)溫度異常情況，立刻上傳報(bào)警，通知維護(hù)人員及時(shí)排除隱患，就能把故障消除在萌芽狀態(tài)，從而達(dá)到安全供電的目的。［4][6］［7］

采用CH451來(lái)實(shí)現(xiàn)LED的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。CH451內(nèi)置RC震蕩電路，可以直接動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或者64位LED,具有BCD譯碼或不譯碼功能,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)、各數(shù)字獨(dú)立閃爍燈控制功能CH451內(nèi)置大電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于30mA,字電流不小于160mA，并有16級(jí)亮度控制功能；在外部接口方面，CH451可選擇簡(jiǎn)潔的1線串行接口或高速4線串行接口,且內(nèi)置上電復(fù)位，可提供高電平有效復(fù)位和低電平有效復(fù)位兩種輸出，同時(shí)內(nèi)置看門狗電路。［8]［9］ProterDXP2004應(yīng)用與實(shí)訓(xùn)》是學(xué)習(xí)ProtelDXP2004電路板設(shè)計(jì)軟件的入門圖書(shū).全書(shū)共分10個(gè)項(xiàng)目，主要包括認(rèn)識(shí)ProtelDXP2004、原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、原理圖設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)提高、元件與元件庫(kù)、電氣規(guī)則檢查及相關(guān)報(bào)表、PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、PCB設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)提高、元件封裝與元件封裝庫(kù)等內(nèi)容?！禤rotelDXP2004應(yīng)用與實(shí)訓(xùn)》以實(shí)際操作為例，采用一步一圖的形式，全面、形象地向讀者介紹了電路原理圖及印制板的設(shè)計(jì)全過(guò)程.［3]參考文獻(xiàn)：［1]《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》.何立民。北京航空航天大學(xué)出版社。2004。3［2]《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.劉守義.西安電子科技大學(xué)出版社。2002。8[3]《ProtelDXP2004應(yīng)用與實(shí)訓(xùn)》.倪燕

?？茖W(xué)出版社.2007。9[4］張海.基于AT89C51和DS18B20的最簡(jiǎn)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］?！冬F(xiàn)代電子技術(shù)》.2007(9).［5］張德江，姜寶林等。數(shù)字溫度計(jì)DS18B20及其應(yīng)用[J]?！都止W(xué)院學(xué)報(bào)》.2001（6）［6］關(guān)健成，何碧霞.基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J］。自動(dòng)化應(yīng)用，2010（10)：64-68［7］張平川,許興廣.基于單片機(jī)電熱水器模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J］。2007(10）:145—146［8］季曉芳,張春來(lái)。家用電熱水器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究［J]。電子測(cè)試,2009（10）：77-81［9]李銀華。家用電熱水器模糊控制器的設(shè)計(jì)[J］。家用電器科技,1999（3）:23—24[10］HuangDinpjin，F(xiàn)eiHan，LiLiang，ZhuYunzhou。DesignforN+IFault-tolerantIntegratedolarController[J].Automation&Instrumentation,2010(10):151—154研究?jī)?nèi)容目前熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo)?？鞜崾郊矣秒姛崴鳠o(wú)需儲(chǔ)水罐，熱水即開(kāi)即用，無(wú)需預(yù)熱，減少了電能的浪費(fèi),應(yīng)用價(jià)值極高。另外還具有體積小、使用安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管顯示水溫，有功率檔調(diào)節(jié)，出水溫度自動(dòng)控制。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括加熱控制、溫度檢測(cè)等電路的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)包括主函數(shù)程序、顯示掃描子函數(shù)程序、按鍵掃描處理子程序、加熱控制函數(shù)程序與溫度檢測(cè)函數(shù)程序等的設(shè)計(jì)。

總體方案設(shè)計(jì)電熱水器控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案包括硬件設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)方案。硬件是指以微控制器作為核心，由外接溫度測(cè)量電路、鍵盤(pán)、熱水器加熱開(kāi)關(guān)、LED顯示電路、功能指示電路、報(bào)警電路組成。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.單片機(jī)最小系統(tǒng),主要分四個(gè)部分.晶振，大小由微波爐所用單片機(jī)時(shí)鐘周期決定（用于計(jì)時(shí)，與兩個(gè)電容并聯(lián)使用,電容大小由晶振決定，一般用22PF）；復(fù)位電路（用于reset，復(fù)位）;電源(用于供電，一般用電腦的USB接口供電）；燒制程序的口（可用串口配合MAX232配合使用，也可以做個(gè)并口輸入，這個(gè)由單片機(jī)的使用種類決定，比如ATC可以并口，STC一般只用串口輸入等等)簡(jiǎn)而言之，單片機(jī)最小系統(tǒng)要有核心CPU以及相關(guān)的外圍電路，其他功能外圍電路則根據(jù)需要自己配置。2.溫度測(cè)量電路的設(shè)計(jì)：這里我們用溫度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO—92小體積封裝形式.測(cè)溫分辨率可達(dá)0。0625度，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式生產(chǎn)CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。3.LED顯示電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中需要顯示的只有時(shí)鐘和溫度兩個(gè)部分，顯示的內(nèi)容較少，所以采用LED顯示。時(shí)鐘顯示用4個(gè)LED顯示，溫度顯示采用2個(gè)LED顯示。用于LED顯示的方法很多，有用1064芯片來(lái)傳進(jìn)并出的方法，還有采用CH451的多功能芯片等，由于1064芯片封裝比較大，而且已經(jīng)停產(chǎn)等原因，本系統(tǒng)采用的是CH451來(lái)實(shí)現(xiàn)LED的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。CH451是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制，以及μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。LED的顯示采用CH451芯片驅(qū)動(dòng),CH451具有硬件實(shí)現(xiàn)的高速4線串行接口,包括4根信號(hào)線：串行數(shù)據(jù)輸入DIN、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT。其中,DIN、LOAD是帶上拉的輸入信號(hào)線，默認(rèn)是高電平；DOUT在未啟用鍵盤(pán)掃描功能時(shí)作為數(shù)據(jù)輸出線,在啟用鍵盤(pán)掃描功能后作為鍵盤(pán)中斷和數(shù)據(jù)輸出線，默認(rèn)是高電平。DIN用于提供串行數(shù)據(jù)，高電平表示位數(shù)據(jù)1，低電平表示數(shù)據(jù)0，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。4.按鍵設(shè)計(jì)；獨(dú)立式按鍵是指直接用輸入端口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路,常用于需要少量幾個(gè)按鍵的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根輸入端口引線，各鍵的工作狀態(tài)不會(huì)相互影響。采用輕觸式獨(dú)立小按鈕，即實(shí)用又方便，因?yàn)楸倦娐穼?duì)鍵盤(pán)的要求不高，所以采用這種方案。三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍵盤(pán)掃描的設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)LED顯示軟件的設(shè)計(jì)CH451的操作命令均為12位,其中高4位為標(biāo)識(shí)碼，低8位為參數(shù)，具有如下操作功能（1）空操作（2)芯片內(nèi)部復(fù)位（3）字?jǐn)?shù)據(jù)移位（4）設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)（5）設(shè)定顯示參數(shù)（6）加載字?jǐn)?shù)據(jù)研究計(jì)劃第1周分析理解課題要求，查閱資料;第2周分析理解課題要求，思考如何開(kāi)題；第3周完成開(kāi)題報(bào)告；第4周修改開(kāi)題報(bào)告,硬件原理設(shè)計(jì)；第5周硬件原理設(shè)計(jì)；第6周硬件原理設(shè)計(jì)；第7周電路板設(shè)計(jì)；第8周軟件設(shè)計(jì)；第9周軟件設(shè)計(jì)；第10周軟件設(shè)計(jì)并調(diào)試；第11周軟、硬件調(diào)試；第12周軟、硬件調(diào)試；第13周軟、硬件調(diào)試；第14周撰寫(xiě)論文；第15周修改論文,準(zhǔn)備答辯;第16周答辯；