畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī)電熱水器控制與加熱部分的設(shè)計(jì)

1、 電熱水器控制與加熱部分的設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)說明書簡(jiǎn)述了熱水器的發(fā)展歷史，闡述了家用電熱水器控制電路的構(gòu)成及工作原理。整個(gè)控制電路主要由電源電路、按鍵輸入電路、溫度檢測(cè)電路、led顯示電路、單片機(jī)控制器和蜂鳴器模擬加熱電路組成。其中的溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)采用了溫度/頻率轉(zhuǎn)換測(cè)溫法，直接將溫度信息轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，用單片機(jī)測(cè)出頻率大小，從而間接測(cè)出溫度值，溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單可靠，成本低廉。加熱電路設(shè)計(jì)由于實(shí)際加熱水溫難以實(shí)現(xiàn)，故使用蜂鳴器模擬加熱，重在表現(xiàn)設(shè)計(jì)思路。直流穩(wěn)壓電源部分則是為整個(gè)控制電路提供能量。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括主函數(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

2、溫度檢測(cè)函數(shù)程序的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)說明書著重闡述了系統(tǒng)的工作原理、硬件構(gòu)成、各部分的主要功能和軟件的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：電熱水器；stc89c52；控制電路electric water heaters,controland heating part of the designabstract : the design of this statement on the water heater development history, elaborated the home electric water heater control circuit composition and working pr

3、inciple. the control circuit is mainly composed of a power supply circuit, a key input circuit, temperature detection circuit, led display circuit, single-chip computer controller and a buzzer simulation heating circuit. the temperature detection circuit design uses a temperature / frequency convers

4、ion measurement method, the temperature information is converted to frequency signal, using single chip microcomputer to measure the frequency of size, thereby indirectly measured temperature values, the temperature / frequency conversion circuit is simple and reliable, low cost. heating circuit des

5、ign due to the actual temperature of heated water is difficult to achieve, so use the buzzer simulation heating, focusing on the performance of design thinking. dc regulated power supply part is for the entire control circuit provides energy. system program design mainly includes the main function p

6、rocedures, display scanning function program, key scan processing subroutine, heating control function and temperature detecting function of program design. design focuses on the working principle of the system, hardware composition, main function of every part and the structure of software and the

7、realization of.key words: electrical water heater ; stc89c52; control circuit目 錄1 概 述4 1.1 論證方案52 系統(tǒng)器件的選用6 2.1 單片機(jī)stc89c526 2.1.1 功能特性描述6 2.1.2 單片機(jī)的工作方式9 2.2 數(shù)碼管10 2.2.1 數(shù)碼管的基本組成10 2.2.2 多位數(shù)碼管的顯示123 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)12 3.1 直流穩(wěn)壓電源電路13 3.2 顯示電路13 3.3 加熱電路與模擬加熱電路14 3.4 溫度檢測(cè)電路154 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)16 4.1 主函數(shù)165 結(jié)束語18參考文獻(xiàn)1

8、9致 謝20附 錄21附錄1程序清單22附錄2 電路原理圖27電熱水器控制與加熱部分的分設(shè)計(jì)1 概 述目前市場(chǎng)上的熱水器品種主要有電熱水器、太陽能熱水器、燃?xì)鉄崴?。?duì)中國(guó)市場(chǎng)的具體情況而言，由于太陽能熱水器的使用受天氣限制，使用范圍狹窄；燃?xì)鉄崴饔捎谝蕴烊粴獾葹槿剂?，而燃料供?yīng)又難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生活需求，且對(duì)環(huán)境不利，因此電熱水器越來越受到消費(fèi)者的青睞。家用電熱水器就是讓通過機(jī)體的水流轉(zhuǎn)化成理想水溫的熱水器。它的問世是家用電熱器領(lǐng)域的一次新的進(jìn)步，它彌補(bǔ)了其它熱水器的不足，使之成為傳統(tǒng)型熱水器的替代品。家用電熱水器在歐美國(guó)家已經(jīng)有數(shù)十年歷史，省時(shí)、節(jié)能、方便、環(huán)保等特性已得到廣大用戶

9、認(rèn)可。目前，隨著全國(guó)電網(wǎng)的大幅改造，電價(jià)的大幅度下調(diào)，以及用電設(shè)施的完善，均為電熱水器的普及提供了有利的條件。據(jù)國(guó)務(wù)院近年來發(fā)布的調(diào)查結(jié)果顯示，目前電熱水器取代燃?xì)鉄崴饕颜紦?jù)了國(guó)內(nèi)熱水器市場(chǎng)大約65%的市場(chǎng)份額，并呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從增長(zhǎng)速度來看，家用電熱水器年增長(zhǎng)率高達(dá)35%。為此，進(jìn)行家用電熱水器的技術(shù)改進(jìn)和完善，提高其能量利用率，對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源，都有不可忽視的重要意義。家用電熱水器無需儲(chǔ)水罐，熱水即開即用，減少了電能浪費(fèi)，應(yīng)用價(jià)值極高。另外還具有體積小、安裝方便、水溫恒定、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。其設(shè)計(jì)功能要求如下：用2位共陽數(shù)碼管顯示水溫。溫度檢測(cè)顯示范圍為2560,精度為2。設(shè)置

10、一個(gè)工作指示燈，使加熱時(shí)發(fā)亮。 設(shè)置3個(gè)輕觸開關(guān)，分別表示“加熱”、“+”、“”鍵。1.1 論證方案目前，隨著全國(guó)電網(wǎng)的改造，電價(jià)的大幅度下調(diào)，以及用電設(shè)施的改善，均為電熱水器的大幅普及提供了有利的條件。據(jù)國(guó)務(wù)院近年發(fā)布的調(diào)查結(jié)果顯示，目前電熱水器取代燃?xì)鉄崴饕呀?jīng)占據(jù)了國(guó)內(nèi)熱水器市場(chǎng)大約65%的市場(chǎng)份額，并呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從增長(zhǎng)速度來看，家用電熱水器年增長(zhǎng)率高達(dá)35%。為此，進(jìn)行家用電熱水器的技術(shù)改進(jìn)和完善，提高其能量利用率，對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源，都有不可忽視的重要意義。按照快熱式電熱水器的設(shè)計(jì)功能要求，設(shè)計(jì)采用如圖 1-1 所示的模塊組成系統(tǒng)，即由溫度檢測(cè)電路、按鍵輸入電路、電源電路、

11、單片機(jī)控制器、led顯示電路和模擬加熱控制電路組成，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。圖1-1快熱式電熱水器系統(tǒng)組成框圖為了達(dá)到快熱的效果，快熱式電熱水器取消了儲(chǔ)水罐，使得冷水在進(jìn)入加熱管后立即被加熱，這要求加熱管有較大的功率，家用電熱水器一般采用簡(jiǎn)單方便的電熱絲加熱。對(duì)于加熱功率的控制，比較理想的方法是采用可控硅來控制功率，電路簡(jiǎn)單而且控制方便。2 系統(tǒng)器件的選用2.1 單片機(jī)stc89c52stc89c52是一個(gè)低電壓、高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)

12、生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)內(nèi)置通用8位中央處理器，內(nèi)置功能強(qiáng)大的單片微機(jī)的stc89c52為課題的具體設(shè)計(jì)提供了高性價(jià)比的解決方案。stc89c52是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，stc89c52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。2.1.1 功能特性描述stc89c52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線

13、，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)，stc89c52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。a) 主要功能特性 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 4k可反復(fù)擦寫(1000次)flash rom 32個(gè)雙向i/o口 可編程uarl通道 兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 全靜態(tài)操作0-24mhz 1個(gè)串行中斷 128x8bit內(nèi)部ram 兩個(gè)外部中斷源 共6

14、個(gè)中斷源 可直接驅(qū)動(dòng)led 3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能b) stc89c52單片微機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)stc89c52單片微機(jī)內(nèi)部由cpu、4kb的fperom ，128b的ram，兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0和t1，4個(gè)8位的i/o端p0、p1、p2、p3等組成。單片微機(jī)內(nèi)部最核心的部分是cpu，它是單片微機(jī)的大腦和心臟。cpu的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及位操作處理等，cpu按其功能可分為運(yùn)算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器pc、指令儲(chǔ)存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對(duì)來

15、自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件alu、累加器acc、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器psw、bcd碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內(nèi)增加了一個(gè)通用寄存器b和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能。c) stc89c52單片微機(jī)引腳說明引腳功能描述：vcc：供電電壓gnd：接地p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8個(gè)ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址

16、的第八位。在flash編程時(shí)，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)flash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0口輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4個(gè)ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣

17、故。p2口當(dāng)用作外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時(shí)，被外部拉低p3口將將用上拉電阻輸出電流。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定

18、的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作，該位置位后，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無效。：程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)89c51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。 ea/vp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器，ea端必需保持低電

19、平（接地）。如ea端為高電平，cpu則執(zhí)行內(nèi)部存儲(chǔ)器的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vp。rst：復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳上將出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。xtal1：振蕩器的反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal2：振蕩器的反相放大器的輸出端。圖2-1 stc89c52引腳封裝圖d）時(shí)鐘振蕩器stc89c52中有一個(gè)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(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體和陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。振蕩

20、電路見圖2-2所示。 (a)內(nèi)部振蕩電路 (b) 外部振蕩電路圖2-2 振蕩電路外接石英晶體（或陶瓷諧振器）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(duì)外接電容c1、c2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，應(yīng)選30pf10pf，而如選擇陶瓷諧振器應(yīng)選擇40pf10pf。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)的時(shí)間應(yīng)符合技術(shù)條件的要求。2.1.2 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式包括：復(fù)位方

21、式、程序執(zhí)行方式、單步執(zhí)行方式、低功耗操作方式以及eprom編程和校驗(yàn)方式。a) 復(fù)位方式rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為24個(gè)振蕩周期以上。若時(shí)鐘頻率為6mhz，則復(fù)位信號(hào)至少持續(xù)4s以上，才可以使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手工復(fù)位兩種。b) 程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式，所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部rom、外部rom，或者同時(shí)放在內(nèi)、外rom中。則應(yīng)使 =0；否則，可令=1。由于復(fù)位之后 pc=0000h，所以程序的執(zhí)行總是從地址0000h開始的。但真正的程序一般不可能從 0000h 開始存放，因此，需要在 000

22、0h 單元存放一條轉(zhuǎn)移指令，從而使程序轉(zhuǎn)移到真正的程序入口地址。c) 單步執(zhí)行方式單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處于外加脈沖（通常用一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令的執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。單步執(zhí)行方式可以利用8051的中斷控制實(shí)現(xiàn)。其中斷系統(tǒng)規(guī)定：從中斷服務(wù)程序返回以后，至少要執(zhí)行一條指令后才能重新進(jìn)入中斷。將外加脈沖加到int0輸入，平時(shí)為低電平。通過編程規(guī)定int0信號(hào)是低電平有效，因此不來脈沖時(shí)總是處于響應(yīng)中斷的狀態(tài)。因此，只有int0上來一個(gè)正脈沖，才能通過第一、第二兩條指令返回主程序并執(zhí)行一條指令。由于int0此時(shí)已回到0，故重新進(jìn)入中斷，在第一條指令處等待正脈沖的到來

23、，從而實(shí)現(xiàn)來一個(gè)脈沖執(zhí)行一條指令的單步操作。d) 低功耗操作方式cmos型單片機(jī)有兩種低功耗操作方式：節(jié)電方式和掉電方式。在節(jié)電方式下，cpu停止工作，而ram、定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；在掉電方式下，僅給片內(nèi)ram供電，片內(nèi)所有其它的電路均不工作。2.2 數(shù)碼管2.2.1 數(shù)碼管的基本組成在各種數(shù)字系統(tǒng)中都需要將數(shù)字直觀的顯示出來。設(shè)計(jì)采用兩位的led數(shù)碼管來實(shí)時(shí)的來顯示溫度。數(shù)碼管中的每一段都當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管，8段數(shù)碼管則具有8個(gè)發(fā)光二極管。對(duì)于“共陽極”的數(shù)碼管，內(nèi)部每個(gè)發(fā)光二極管的陽極被接在一起，成為該各段的公共選通線；發(fā)光二極管的陰極則成為段選線。對(duì)于“共陰極”數(shù)碼管，則正

24、好相反，內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽極成為段選線。這兩種數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式是不同的。當(dāng)需要點(diǎn)亮“共陽極”數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接高電平（即寫邏輯1）、該段的段選線接低電平（即寫邏輯0），從而該段被點(diǎn)亮。當(dāng)需要點(diǎn)亮“共陰極”數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接低電平（即寫邏輯0）、該段的段選線接高電平（即寫邏輯1），該段被點(diǎn)亮。這樣每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)7位二進(jìn)制碼(若包括小數(shù)點(diǎn),就是8位二進(jìn)制碼,這種代碼稱為顯示代碼)。各發(fā)光二極管的排列順序?yàn)間、f、e、d、b、c、a,與顯示的各位一一對(duì)應(yīng)。一般來說在一個(gè)字節(jié)中按照a、b、c、d、e、f、g、dp的順序放置字型碼，比如在一個(gè)“共陰極”數(shù)碼管上要顯示“1

25、”，則b、c段需被點(diǎn)亮，因此在段選線中寫入60h。 7段數(shù)碼管的段位順序及引腳圖如2-3圖所示。 圖2-3 7段led數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8數(shù)碼管的段位順序及引腳圖如2-4圖所示。 圖2-4 8段led數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2.2 多位數(shù)碼管的顯示利用多個(gè)數(shù)字led顯示器可顯示多位數(shù)字。一個(gè)n位的led顯示器有n根位選線和8n根段選線。根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方式也不同。段選線控制顯示字符的字形，位選線控制顯示位的亮、暗。多位數(shù)字led顯示器的顯示控制方式有靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種形式。本設(shè)計(jì)需要實(shí)時(shí)顯示溫度，故采用動(dòng)態(tài)顯示方式。在多位led顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將

26、所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個(gè)單片機(jī)的8位i/o口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位數(shù)碼管的共陽極或共陰極分別由單片機(jī)獨(dú)立的i/o口線控制，順序循環(huán)地點(diǎn)亮每位數(shù)碼管，這樣的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式就稱為“動(dòng)態(tài)掃描”。在這種方式中，雖然每一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，但由于人眼具有一定的“視覺殘留”，只要延時(shí)時(shí)間設(shè)置恰當(dāng)，便會(huì)感覺到多位數(shù)碼管同時(shí)被點(diǎn)亮。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)快熱式熱水器控制系統(tǒng)電路框圖如圖1-1所示，由7部分電路組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)及外圍電路、電源電路、按鍵輸入電路、led顯示電路、加熱控制電路和溫度檢測(cè)電路?？刂破鞑捎貌捎贸杀镜土夜ぷ骺煽康膕tc89c52，采用12mhz晶振。stc8

27、9c52對(duì)電源要求并不嚴(yán)格，電源電路采用普通的市電降壓整流，然后經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出+5v電壓。按鍵采用輕觸小按鈕。顯示電路采用兩位共陽數(shù)碼管，1個(gè)led指示燈用于指示加熱狀態(tài)。3.1 直流穩(wěn)壓電源電路直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流、濾波及穩(wěn)壓電路所組成?；倦娐啡鐖D3-1所示。電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220v的交流電壓變換成整流濾波電路所需的交流電壓；整流電路的作用是將交流電壓變成單向脈動(dòng)的直流電壓，該電路采用單相橋式整流電路，由整流二極管d2、d3、d4、d5組成，這樣由于d3、d5和d2、d4兩對(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載上在電壓的整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過，而且方向不變；濾波電路由電容、電感

28、等儲(chǔ)能元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中的交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，由于經(jīng)整流電路后輸出的波形中含有的交流分量，會(huì)影響負(fù)載電路的正常工作，這里采用截止頻率低于整流輸出電壓基波頻率的低通濾波電路；穩(wěn)壓部分選用輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器lm7805，利用三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器可以使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)采用的是市售成品+5v電源，此穩(wěn)壓電源僅作解釋說明作用。圖3-1 電源電路3.2 顯示電路顯示電路采用8段led顯示器，由于led導(dǎo)通電壓在1.5v左右，工作電流每段約為10ma，直接接在+5v電平上會(huì)使數(shù)碼管過亮導(dǎo)致?lián)p壞，

29、需接一個(gè)100300的限流電阻。段選線占用一個(gè)8位i/o口，由于各位的段選線并聯(lián),段線碼的輸出對(duì)各位來說都是相同的。因此，同一時(shí)刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話，2位led將顯示相同的字符。若要各位led能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一位的位選線處于選通狀態(tài)時(shí)，其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣。兩位led中只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其它的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。如此循環(huán)下去，就可以使各位“同時(shí)”顯示出將要顯示的字符。由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮

30、的假象，達(dá)到顯示的目的。led數(shù)碼管工作在動(dòng)態(tài)顯示方式時(shí)，段選碼端口用來輸出顯示字符的段選碼， 輸出位選碼。 不斷送待顯示字符的段選碼，不斷送出不同的位掃描碼，并使每位顯示字符停留顯示一段時(shí)間，一般為15ms。利用眼睛的視覺慣性，從顯示器上便可以見到相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)字顯示。顯示電路圖如圖3-2所示。圖3-2 數(shù)碼管顯示電路3.3 加熱電路與模擬加熱電路一般來說，加熱電路中的電加熱絲的加熱功率由雙向可控硅來控制，單片機(jī)通過光耦給可控硅觸發(fā)信號(hào)，控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制電熱絲的有效加熱功率。為了在關(guān)機(jī)和超溫保護(hù)的狀態(tài)下能可靠地關(guān)斷加熱電源，電路中還要加入繼電器來控制加熱電源，繼電器是一種當(dāng)輸入量達(dá)

31、到一定值時(shí)輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。圖3-3 加熱控制電路圖由于實(shí)際加熱時(shí)電加熱絲的功率非常小，難以使水有快速明顯的溫度變化，所以本設(shè)計(jì)的實(shí)物采用蜂鳴器來模擬電路正在加熱的狀態(tài)，即蜂鳴器常響時(shí)表明電路正在加熱。圖3-4 加熱控制電路圖3.4 溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)電路如圖3-5所示。本設(shè)計(jì)采用市面上通用的ds18b20溫度傳感器來組成溫度檢測(cè)電路。ds18b20的技術(shù)特點(diǎn)是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。他的測(cè)溫范圍達(dá)到了 55+125，固有測(cè)溫分辨率0.5。工作電壓35v/dc。在使用中不需要任何外圍元件。測(cè)量結(jié)果以912位

32、數(shù)字量方式串行傳送。圖3-5 溫度檢測(cè)電路圖4 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)按快熱式熱水器的功能，系統(tǒng)程序必須實(shí)現(xiàn)以下的任務(wù)：顯示掃描、按鍵掃描處理、加熱控制、溫度檢測(cè)。51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的方法就是分時(shí)復(fù)用，在程序設(shè)計(jì)時(shí)要相應(yīng)地分配好各任務(wù)的cpu占用時(shí)間。對(duì)以上幾個(gè)任務(wù)稍加分析可以看出，顯示掃描和加熱控制任務(wù)相對(duì)而言有實(shí)時(shí)要求，而溫度檢測(cè)任務(wù)則可定時(shí)（ 0.5 1 s ）實(shí)現(xiàn)。4.1 主函數(shù)系統(tǒng)在上電復(fù)位后，先對(duì)溫度寄存器賦默認(rèn)值，并進(jìn)行消除超溫標(biāo)志，設(shè)置定時(shí)器及中斷的工作方式等初始化工作。檢測(cè)k2是否按下，按下預(yù)期值加一程序初始化flag為默認(rèn)值0檢測(cè)flag的值若未到預(yù)期值則加熱檢測(cè)k3是否按下

33、，按下預(yù)期值減一flag為0執(zhí)行檢測(cè)程序flag為0執(zhí)行檢測(cè)程序開始檢測(cè)k1是否按下，若有flag賦0值檢測(cè)k1是否按下，若有flag賦1值圖4-1 頻率測(cè)試函數(shù)程序流程圖5 結(jié)束語經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)，終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)以前知識(shí)的重溫。更是對(duì)我四年來所學(xué)知識(shí)最全面的一次考查。這次設(shè)計(jì)使我從理論學(xué)習(xí)的軌道上引向到實(shí)際工作上來，把過去所學(xué)的模擬電子線路，數(shù)字電子線路和單片機(jī)原理等課程知識(shí)結(jié)合起來，使我掌握了單片機(jī)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。這對(duì)我以后的工作生活也是一次具有實(shí)踐意義的訓(xùn)練。本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用單片機(jī)stc89c52基本上實(shí)現(xiàn)了課題的設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)中時(shí)采用數(shù)碼管顯示水溫

34、，設(shè)置溫度調(diào)節(jié)，水溫模擬加熱。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括模擬加熱控制、溫度檢測(cè)等電路的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中過程中，遇到不懂的地方，就及時(shí)的向老師和同學(xué)請(qǐng)教，以確保設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。經(jīng)過本次的設(shè)計(jì)，本人體會(huì)到綜合運(yùn)用學(xué)習(xí)知識(shí)的重要，并且也了解到豐富的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和技能是日積月累的結(jié)果。參考文獻(xiàn) 1史久貴 主編，基于altium designer的原理圖與pcb設(shè)計(jì)北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2009.112胡漢才主編，單片機(jī)原理及其界面技術(shù)，（第2版）北京：清華大學(xué)出版社20043清華大學(xué)電子教研組編，童詩白主編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，修訂4版，北京： 高等教 育出版社 2006.54清華大學(xué)電子教研組編，閻石主編 數(shù)字

35、電子技術(shù)基礎(chǔ)，修訂3版，北京：高等教育出版社 2006.55何道清、張禾主編，傳感器與傳感器技術(shù) m,科學(xué)出版社 2008年。6趙亮、候國(guó)銳主編，單片機(jī)c語言編程與實(shí)例 m，北京人民郵電出版社 2003年。7譚浩強(qiáng)主編，c程序設(shè)計(jì)（第3版），北京：清華大學(xué)出版社，2005年。8李鳳霞：c語言程序設(shè)計(jì)教程m,北京理工大學(xué)出版社 2001年。致 謝在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師*老師！從畢業(yè)設(shè)計(jì)開始到結(jié)束，無論是在學(xué)習(xí)還是在工作上龔老師都給予我無微不至的關(guān)心和精心的指導(dǎo)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中每當(dāng)我遇到困難他都細(xì)心的給我講解。龔老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、孜孜以求的

36、工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于單片機(jī)方面的知識(shí)，得到了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，更使我學(xué)到了許多課本上學(xué)不到的東西。另外，我還要特別感謝我的同學(xué)對(duì)我論文和電路圖方面的指導(dǎo)，使我得以順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫。最后，也要感謝百忙之中抽空評(píng)閱設(shè)計(jì)說明書和參加答辯的各位老師。 2012年5月附 錄附錄1 程序清單附錄2 電路原理圖附錄1 程序清單#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=