基于89s52的飲水機加熱控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計 課程名稱 單片機課程設(shè)計題目名稱 基于89s52的飲水機加熱控制系統(tǒng)學生學院 材料與能源學院專業(yè)班級11級學號 311000 學生姓名 陳 指導教師 劉 本人制作后發(fā)現(xiàn)按鈕還是不夠穩(wěn)定，10次可能就有1次按錯，不過基本沒影響，希望后人完善2013年12月31日目錄廣東工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書- 2 -一、課程設(shè)計的內(nèi)容- 2 -二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)- 2 -三、課程設(shè)計應完成的工作- 3 -四、課程設(shè)計進程安排- 3 -五、應收集的資料及主要參考文獻- 3 -基于stc89c52單片機的高檔飲水機加熱控制系統(tǒng)設(shè)計報告- 4 -摘要：- 4 -關(guān)鍵字- 4 -一、引言：- 4

2、-1.1概述- 4 -1.2 課題意義- 4 -1.3設(shè)計方案- 5 -二系統(tǒng)總體方案介紹- 5 -2.1 系統(tǒng)組成框圖- 5 -2.2 主要設(shè)計軟件- 6 -三硬件設(shè)計- 6 -3.1各部分硬件設(shè)計及其原理- 6 -3.1.1 stc89c52簡介- 6 -3.1.2 兩位共陽極數(shù)碼管顯示電路設(shè)計與原理- 7 -3.1.3 時鐘振蕩電路- 8 -3.1.4溫度傳感器監(jiān)測電路- 8 -3.1.5繼電器控制電路- 9 -3.1.6加熱方式選擇電路- 9 -3.2 硬件總電路圖- 10 -四軟件設(shè)計- 11 -五心得總結(jié)- 12 -六參考文獻- 13 -七、附錄：- 13 -附錄1：源程序- 13

3、 -附錄二：實物圖- 21 -廣東工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱基于at89s52的高檔飲水機加熱控制系統(tǒng)學生學院材料與能源學院專業(yè)班級11級姓 名陳學 號3111001、 課程設(shè)計的內(nèi)容用at89s52單片機制作一飲水機自動斷電系統(tǒng)：1.設(shè)計并繪制硬件電路圖；2.繪制pcb板圖并焊接好元器件；3.編寫程序并將調(diào)試好的程序固化到單片機中 二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù) 本系統(tǒng)主要由at89s52芯片，以及一組溫度傳感器組成，通過檢測水的溫度變化，判斷煮水次數(shù)，同時檢測水量的變化，在煮水次數(shù)超過一定次數(shù)而期間水量未曾變化的情況（即無人用水）下，控制繼電器斷開加熱電源。因為一般飲水機有重復加熱功能，會加

4、熱煮沸后停止加熱，等冷卻后繼續(xù)加熱，所以主要是在測量水量變化方面加以完善并配合現(xiàn)有的飲水機加熱原理進行改造，為使本系統(tǒng)更人性化和具備實用性，另外添加溫差加熱工作模式。在滿足系統(tǒng)工作斷電條件，即煮水次數(shù)滿足，水量無變化的的條件時，開啟這種工作模式。（以下假定一般飲水機自動加熱是等水溫冷卻到70度時開始，室溫為t度） 第一階段：水溫下降到40度時，再次加熱，若無人用水，停止加熱；第二階段；水溫再次下降到t+10度時再次加熱，若無人用水，停止加熱；第三階段：水溫下降到t度時，再次加熱，若無人用水，停止加熱。還可以設(shè)置時差加熱等其他加熱模式使系統(tǒng)更人性化和具有更廣的使用范圍。三、課程設(shè)計應完成的工作1

5、. 熟悉仿真軟件使用，設(shè)計好各模塊后電腦上進行仿真2. 仿真無誤后列出清單，購買材料和元件，部分材料需進行加工（除了各種芯片外，了解下有無其他方便的諸如5v電源接口等的器件）3.根據(jù)元件的實際針腳情況，進行二次排線布局，方便焊接4.焊接5進行模擬測試四、課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1硬件、軟件設(shè)計大學城工學三號館30812月2327日2焊接電路板大學城工學三號館30812月2830日3軟件、硬件調(diào)試大學城工學三號館30812月301月1日4撰寫說明書宿舍1月1日5答辯大學城工學三號館1051月2日五、應收集的資料及主要參考文獻1、ds18b20驅(qū)動運行方法及內(nèi)部工作原理2、單

6、片機運行基本接線電路發(fā)出任務(wù)書日期： 2013 年 12 月 24 日 指導教師簽名：計劃完成日期： 2013 年 1 月2 日 基層教學單位責任人簽章：主管院長簽章：基于stc89c52單片機的高檔飲水機加熱控制系統(tǒng)設(shè)計報告摘要：本次課程設(shè)計的目標是通過52單片機芯片控制溫度傳感器ds18b20獲得溫度數(shù)據(jù)，并結(jié)合實際飲水機使用情況和問題，設(shè)置多種加熱模式，實現(xiàn)不同加熱要求。舉一反三，通過運用其他傳感器，修改一定的程序和電路圖，可用于其他電器如洗衣機等的使用。 關(guān)鍵字加熱控制；stc89c52單片機；ds18b20；編程一、引言： 傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)代科技不可缺少的一部分，傳感器就像人的五官，

7、可以獲得如圖像信息，聲音信息，壓力信息，溫度信息等各種外界信息。通過傳感器，可以實現(xiàn)機器對外界環(huán)境的檢測進而做出判斷和反應。溫度作為各種元器件、機器、動物等正常工作或生活的條件，使得溫度的檢測和控制非常重要。1.1概述本設(shè)計是以stc89c52芯片的電路為基礎(chǔ)，結(jié)合溫度監(jiān)測模塊，擴展成為可以控制什么時候進行加熱的加熱控制系統(tǒng)。本設(shè)計針對加熱控制系統(tǒng)與飲水機的結(jié)合，設(shè)計成飲水機加熱控制系統(tǒng)， 1.2 課題意義加熱控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對溫度的控制，確保環(huán)境或物體達到指定的溫度或者保持指定的溫度，而本設(shè)計的加熱系統(tǒng)有多重加熱模式，其中除了基本的煮沸功能外，還有時間段加熱功能、溫水功能和智能加熱功能，通過

8、后面幾個功能，可以實現(xiàn)飲水機的節(jié)能工作和防止千滾水的要求，同時又不妨礙正常的飲水。1.3設(shè)計方案 主要的元件有89s52芯片，ds18b20溫度傳感器芯片，兩位數(shù)碼管，繼電器、led燈和按鈕。希望達成的目標：1、 監(jiān)測環(huán)境溫度，并顯示在數(shù)碼管上2、 可以通過按鈕，選擇4種不同的工作模式（假設(shè)室溫25度，加熱代表繼電器導通，待機代表繼電器截止）模式0：先加熱到95度，進入待機狀態(tài)，冷卻到65度時加熱，并95度時待機，循環(huán)下去。模式1：每隔20分鐘加熱一次，加熱到95度時待機。模式2：加熱到75度后待機，之后當溫度低于60度時開始加熱，加熱到75讀待機。即當溫度小于60度時就加熱到75度，然后冷卻

9、到60度就繼續(xù)加熱，循環(huán)下去。使溫度維持在65度左右。模式3：首先監(jiān)測環(huán)境溫度并記下，然后加熱到95度，開始從階段逐步走到階段。待機到65度時加熱到95度待機到50度后加熱到95度待機到40度后加熱到95度待機到室溫時加熱到95度。同時設(shè)置出水口開關(guān)監(jiān)測，任何階段如果有用水的話，加熱到95度時重新跳到階段（此模式用于省電和防止無人用水時的千滾水現(xiàn)象）3、 各種工作模式下，可以控制繼電器的吸附和放開4、 各種工作情況由led燈的亮滅反映二系統(tǒng)總體方案介紹2.1 系統(tǒng)組成框圖加熱的結(jié)構(gòu)以stc89c52單片機為控制核心、溫度監(jiān)測模塊、時鐘復位電路、繼電器控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊組成、模式選擇模塊。

10、按鍵負責選擇不同的工作模式，單片機負責接收溫度傳感器的監(jiān)測到的溫度并處理成10進制數(shù)，數(shù)碼管顯示監(jiān)測到的溫度，繼電器由溫度和當前工作模式?jīng)Q定是否開啟。系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示。溫度傳感器單片機加熱模式0加熱模式1加熱模式2加熱模式3數(shù)碼管模式選擇繼電器定時器（模式1）外部中斷（模式3）圖2.1 系統(tǒng)組成框圖2.2 主要設(shè)計軟件keil編程軟件對加熱控制系統(tǒng)的程序進行編程并調(diào)試isis仿真軟件上進行仿真和調(diào)試 三硬件設(shè)計3.1各部分硬件設(shè)計及其原理3.1.1 stc89c52簡介stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。在單芯片上，擁

11、有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4kb eeprom，max810復位電路，2個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作

12、頻率35mhz，6t/12t可選。外形及引腳排列如圖3.1.1所示圖3.1.1 stc89c52系列單片機3.1.2 兩位共陽極數(shù)碼管顯示電路設(shè)計與原理兩位數(shù)碼管相比兩個數(shù)碼管，可以節(jié)省他們之間的連線，更加方便，控制方式只需要控制1或2端為高電平，需要顯示的段位為低電平即可，并通過動態(tài)顯示的方法，使左邊的數(shù)碼管（1）顯示10位數(shù)，右邊（2）顯示個位數(shù)。需要注意的是，這種數(shù)碼管的引腳分布與一個數(shù)碼管不同。使數(shù)碼管有引腳的一面面正對自己，上面的5個引腳由左到右分別為d,e,c,b,1,下面由左到右為2，f,a,dp.g.圖3.2.1兩位共陽極數(shù)碼管接線圖3.1.3 時鐘振蕩電路stc89c52中有

13、一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然振蕩器。外接石英晶體及電容c1、c2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容c1，c2雖然沒有什么嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，電容推薦使用30pf10pf，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40pf10pf。石英晶振器電路圖如下：圖3.2.3 單片機外部振蕩電路3.1.4溫度傳感器監(jiān)測電路 溫度傳感器的接線非常簡單，只需接上vcc和地，并

14、將dq端接到雙向口上即可（p2的不行），另外，溫度傳感器在一開始工作時不穩(wěn)定，如果需要讀取一開始的環(huán)境溫度的話，需要添加一定的延遲時間（約1s）。圖3.2.4 ds18b20溫度傳感器接線圖3.1.5繼電器控制電路 繼電器的工作原理為線圈導通時，線圈會將貼片吸附，使雙線開關(guān)導通線2，不導通時默認導通線1。為了使驅(qū)動繼電器，需要用三極管將驅(qū)動電流放大，同時為了避免截止時線圈產(chǎn)生較大電流擊穿三極管，加入整流二極管。圖中電路只需要讓三極管b極為0即可導通線圈，為正時截止。圖3.2.1繼電器工作接線圖3.1.6加熱方式選擇電路 加熱方式選擇電路由簡單的按鈕1（p3.0）和按鈕2(p3.1）以及4個le

15、d燈組成。需要通過編程，在按鈕1按下時進入工作模式選擇模式，通過按鈕2切換工作模式，并由4個led燈對應4個不同的工作模式。當選擇好工作模式后，再按下按鈕1，單片機就會根據(jù)編好的程序和選擇的工作模式，控制其他工作模塊的工作。圖3.2.6工作模式選擇模塊接線圖3.2 硬件總電路圖總體硬件電路實現(xiàn)功能如下，如圖3.3所示，實際接線時led和數(shù)碼管都需要加上限流電阻，單片機芯片也要接上vcc和地、圖3.3.1 總電路圖四軟件設(shè)計本次課程設(shè)計的難點在于ds18b20溫度傳感器的驅(qū)動程序，因此軟件設(shè)計方面主要講這個，其余的程序說明會在程序附錄里注釋說明。首先需要簡單說明下ds18b20的一些主要內(nèi)部結(jié)構(gòu)

16、，傳感器監(jiān)測到的溫度會放在圖4.1.1所示的暫存寄存器的0,1字節(jié)里，因此讀溫度就是度這里的溫度。而對暫存器的操作指令都放在指定位置，如圖4.1.2所示。12精度下，高字節(jié)和低字節(jié)存放的情況如圖4.1.3所示，需要特別注意的是，每個字節(jié)里的溫度數(shù)值是高位在后，低位在前，即如7（110110111）在里面是11101011，在處理時務(wù)必小心，同時最高5位表示為0表示數(shù)值為正，為1表示數(shù)值為負。圖4.1.1 ds18b20暫存寄存器分布圖圖4.1.2 ram指令表圖4.1.3 12精度溫度格式表該溫度傳感器的驅(qū)動程序一般需要包括初始化子程序，復位子程序，預讀數(shù)據(jù)子程序，預寫數(shù)據(jù)子程序，檢測溫度并轉(zhuǎn)

17、換成十進制子程序組成。1、 因為本課程設(shè)計主要用18b20的出廠設(shè)置，所以無需初始化程序，初始化程序主要用于控制精度，如果選擇12位精度則不需要，可以簡化許多。（不需要）2、 復位子程序主要用于檢測傳感器的好壞3、 預讀子程序用于讀取暫存器里的溫度4、 預寫子程序用于寫入預設(shè)的指令5、監(jiān)測溫度子程序用于執(zhí)行一次總的18b20高低字節(jié)溫度讀取過程，并附加計算過程轉(zhuǎn)換成直觀的十進制數(shù)。五心得總結(jié) 心得：看書不如練習好，練習不如動手好，這次課程設(shè)計，因為上課學習得比較認真，課后也有練習，所以想著最好能做一個題目里沒有的課程設(shè)計，注意到日常飲水機經(jīng)常忘記關(guān)，所以弄個這樣的加熱控制系統(tǒng)。 因為只有自己一

18、個人，所以效率很高，不用經(jīng)過討論和分工，一切想做就做，所以省了團隊合作時的各種麻煩， 通過這次課程設(shè)計，主要學習到的還是溫度傳感器的使用，通過查閱ds18b20的各種資料，覺得溫度傳感器不是很簡單，但通過各種分析、測試和計算，發(fā)現(xiàn)很多地方可以省略，所以就將覺得不用的信息和程序忽略。 其實通過這次課程設(shè)計，更深一層次的收獲還是學會怎樣學習器件的使用，比如溫度傳感器，需要用到什么就獲取自己需要的信息就好，其它不相關(guān)的可以忽略，以后學習使用其它傳感器或者器件，也應該采取這種方法，弄懂了不需要弄懂的東西只是浪費時間。因此最重要的還是確定目標，想達到什么目標，需要使用什么，需要學習什么。 總結(jié)：本次課程

19、設(shè)計的最終結(jié)果比較好，要實現(xiàn)的功能都實現(xiàn)了，只是焊接的時候不熟悉數(shù)碼管的管腳，查閱了錯誤的資料，導致焊錯，最后焊得很難看，而且雙位數(shù)碼管需要接的限流電阻應該比較小，用了750歐姆的限流電阻結(jié)果數(shù)碼管顯示很暗。還有就是5v電源接口的焊接方式不夠穩(wěn)固。六參考文獻1 單片機應用及c51程序設(shè)計，機械工業(yè)出版社，陳濤2 c程序設(shè)計，清華大學出版社，譚浩2 ds18b20全套中文資料，傳誠科技，七、附錄：附錄1：源程序#include#include#include#define uc unsigned char#define ui unsigned int#d

20、efine ht 25#define lt 20sbit led0=p34;/工作模式指示燈sbit led1=p35;sbit led2=p36;sbit led3=p37;sbit dq=p10; /溫度傳感器sbit jd=p20; /繼電器控制sbit k1=p30; / 開關(guān)組sbit k2=p31;sbit k3=p32;sbit k4=p33;sbit dj=p15; /待機或保溫指示燈sbit jr=p16; /加熱狀態(tài)指示燈sbit g1=p27;sbit g2=p26;char temp=0xff;/溫度值ui t=200;/加熱模式1的計時20分鐘需要循環(huán)次數(shù)ui bs;

21、/加熱時長=20*倍數(shù)ui bs0;/用于給bs裝初值uc xz=0;/用于加熱模式3返回加熱階段uc ms=0;/選擇的加熱模式0123uc pd;/用于加熱模式3中斷后的判斷uc tt1;/方式2記錄環(huán)境溫度，yschar t0;unsigned char code num10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;/-延時程序-void delay1us(ui i)/延時2us的延時程序 while(i-); void delay1ms(ui i)/延時1ms的延時程序 ui j; while(i-) for(j=0;j0

22、;i-) dq=0; dq= dat&0x01; delay1us(5); dq=1; dat=1; /-對ds讀數(shù)據(jù)-uc ds_read()uc i,dat=0; for(i=8;i0;i-) dq=0; dat=1; dq=1; if(dq) dat|=0x80; delay1us(4); return(dat);/-檢測溫度-char temp_read()uc a=0,b=0;char z8,i=0x01,j; char k=0; ds_reset();/復位 ds_write(0xcc); /括號內(nèi)的為已經(jīng)放置的指定指令了 ds_write(0x44); delay1us(100)

23、;/延時一會讓其寫入 ds_reset(); ds_write(0xcc); ds_write(0xbe); delay1us(100); a=ds_read();/溫度高字節(jié)放在a b=ds_read(); /溫度的低字節(jié)放在b temp=b4;/0000,16,32,64,s 把高字節(jié)的低四位后移4位，并加上低字節(jié)的高四位 /于是得到權(quán)為1,2,4,8,16,32,64,s的二進制數(shù)，s為正負判斷位/-溫度數(shù)值轉(zhuǎn)換-/把倒放的溫度轉(zhuǎn)化為正常的十進制 for(j=0;j8;j+) /把高位在后低位在前的溫度值轉(zhuǎn)換成低位在后高位在前 zj=temp&i; i=_crol_(i,1); k=k+

24、zj; temp=k;/因為前面已經(jīng)設(shè)置溫度和k都是有符號的，所以改變好位置后直接就能讀了， /c語言內(nèi)部有自己轉(zhuǎn)換的程序，不用再編寫二進制轉(zhuǎn)為10進制的程序 smg(); /把溫度顯示在數(shù)碼管上 return temp;/-加熱模式0:普通加熱-void heat0() uc tt0; /設(shè)置tt0來記錄環(huán)境溫度，為方便作業(yè)的驗收才弄的，實際可去掉 /以下如果有ys字眼的表示都是為驗收才設(shè)置的 temp_read(); /因為溫度傳感器在一開始工作時不穩(wěn)定，所以先預工作一下，隔1s才開始進入工作模式delay1ms(1000); tt0=temp_read();/監(jiān)測環(huán)境溫度并記錄，ys j

25、d=0;/jd為0時繼電器線圈導通，開始加熱 jr=0;/點亮加熱led燈，本設(shè)計的led燈都低電平時點亮dj=1;/熄滅待機led燈 while(temp_read()tt0+1);/在溫度下降到需要開始加熱的溫度前程序停在這 jd=0; jr=0;dj=1; while(temp_read()tt1+3) /達到上限溫度時待機 jd=1; jr=1;dj=0; /-加熱模式2：保溫65度左右-void heat2()uc tt2; /用于記錄環(huán)境溫度.ys dj=0; temp_read();delay1ms(1000);tt2=temp_read(); /把環(huán)境溫度送給tt2，ys while(1) /原理與模式0類似，只是目標溫度不同 while(temp_rea