電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作

1、目錄第1章 序言.31.1系統(tǒng)的研究背景及意義.31.2本課題的研究現(xiàn)狀.41.3課題的主要內(nèi)容.4第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案.42.1控制方案選擇.42.2單片機(jī)選擇.52.3溫度檢測模塊選擇.62.4顯示模塊的選擇.72.5鍵盤模塊選擇.72.6系統(tǒng)總體方案設(shè)計.8第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計. 83.1 STC89C52單片機(jī).83.2 DS18B20溫度檢測電路.113.3晶振電路.133.4復(fù)位電路.143.5按鍵電路.153.6繼電器控制電路.153.7顯示電路.16第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計. .184.1 系統(tǒng)編程語言的選擇.194.2主程序流程圖.194.3 溫度檢測子程序流程圖.2

2、04.4 液晶顯示子程序流程圖214.5 按鍵子程序流程圖.224.6 溫度控制子程序流程圖234.7系統(tǒng)的主要程序.24第5章 控制系統(tǒng)調(diào)試.255.1系統(tǒng)調(diào)試.255.2硬件模塊調(diào)試.265.3軟件仿真.26總結(jié).29參考文獻(xiàn).30附錄一 電氣原理圖2電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作摘要:隨著社會的不斷發(fā)張，人們的生活能力逐漸提高，從而對物質(zhì)的要求也越來越高，本文中所研究的便是有關(guān)于生活的“溫度”，生活中“溫度”有著異常重要的意義，因此我們研究的電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)大大解決了人們對于熱水壺的向往。我們的理念是設(shè)計一款基于單片機(jī)的電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)。這一款電熱水壺利用的設(shè)計理念是模塊化，利

3、用單片機(jī)全部的硬件外設(shè)接口把外圍硬件部分構(gòu)建起來組成一個新的體系。硬件模塊包括以下幾種：液晶顯示電路，時間電路，復(fù)位電路，鍵盤等等。模塊的單片機(jī)編程和仿真主若是為了結(jié)束系統(tǒng)控制的目標(biāo)。本文中所研究的恒溫控制系統(tǒng)不妨檢測和顯示當(dāng)前環(huán)境溫度，還能采用顯示技術(shù)利用按鍵設(shè)置溫度報警值，當(dāng)溫度低于最小值的時候，繼電器吸合、加熱器工作就會開始提高溫度，達(dá)到了溫度的最高設(shè)定值時停止加熱。恒溫控制系統(tǒng)一共由兩個溫度指示燈，一個是紅的色的，紅色燈位是溫度最高的指示燈，超過規(guī)定好的溫度最高值紅色的燈就會亮，綠色燈是為溫度最低的指示燈，低于規(guī)定好的溫度最低值綠色的燈就會亮。關(guān)鍵詞：恒溫控制子程序流程圖Electri

4、c Kettle Thermostatic Control System Design and ProductionAbsrtact: With the development of society, peoples living ability is gradually improved, and the material requirements are also higher and higher. This paper studies the temperature of life, which is of great significance. Therefore, the cons

5、tant temperature control system of electric kettle studied by us has greatly solved peoples yearning for the kettle. Our idea is to design a constant temperature control system of electric kettle based on single chip computer. The design concept of this electric kettle is modularization, which makes

6、 use of all the hardware peripheral interfaces of single chip computer to construct a new system of peripheral hardware. Hardware modules include the following: LCD display circuit, time circuit, reset circuit, keyboard and so on. MCU programming and Simulation of the module is mainly to achieve the

7、 goal of system control. The constant temperature control system studied in this paper can detect and display the current ambient temperature. It can also use the display technology to set the temperature alarm value by using keys. When the temperature is below the minimum value, the relay suction a

8、nd heater will start to increase the temperature, and stop heating when the maximum set temperature is reached. The constant temperature control system consists of two temperature indicators, one is red, the red light level is the indicator of the upper limit of temperature, the red light will turn

9、on when the upper limit of temperature exceeds the set value, the green light is the indicator of the lower limit of temperature, and the green light will turn on when the lower limit of temperature is lower than the set value. Key words: constant temperature control31無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）闡明書一、序言1.1系統(tǒng)的研究

10、背景及意義由于我國社會的發(fā)展速度快，科技能力的大大提高，經(jīng)濟(jì)增長，和溫度把控儀器在各行各業(yè)的廣泛運用，在未來智不妨化溫度控制系統(tǒng)已是現(xiàn)在溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢所向。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)開始慢慢運用到人們的平時生活上面，然而在溫度控制領(lǐng)域卻依舊是一個還沒有被徹底發(fā)展的領(lǐng)域，而且剛好又是與人們生活息息相關(guān)的一個問題。面對這種實際的生活需求，設(shè)計了一個溫度控制系統(tǒng)，在未來可不妨有更好的市場前景?！皽囟取痹谖覀兊纳钪袩o處不在，每時每刻都有著溫度的存在，在自然中、在我們的日常生活中、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中、在工業(yè)制造等各個其他領(lǐng)域里。譬如在自然中，由動物的繁衍生長，就像母雞孵蛋，就會要求由一個恒定

11、的溫度。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，譬如溫室種植的蔬菜大棚，利用恒定的溫度環(huán)境為植物的健康發(fā)展提供了有利的環(huán)境，而且利用恒定的溫度還不妨種植反季的蔬果。在工業(yè)制造中，譬如化工方面、電力方面、冶煉金屬方面等等。就像發(fā)電廠的鍋爐溫度一定要控制在恒定的范疇內(nèi)。化工生產(chǎn)中，化學(xué)反應(yīng)的過程一定要在適宜的溫度環(huán)境下才不妨進(jìn)行正常反應(yīng)。冶煉金屬過程中，金屬必要達(dá)到了目標(biāo)熔點才不妨發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)。所以說在每一種昂不同的行業(yè)中，“溫度”都起到了至關(guān)重要的作用。1.2本課題的研究現(xiàn)狀由于社會不斷地快速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也發(fā)生了很大的改變，對生活方式的生活水平要求也是越來越高，而本文中要研究的便是關(guān)于電熱水壺控溫控制系

12、統(tǒng)，水是一種在我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮倩蛘哒f最重要的物質(zhì)，在不同的環(huán)境不同的需求下對水溫度的要求也是不一樣的，就譬如人們每每飲用的水，泡茶所運用的水，洗澡泡腳的水所必要的溫度都是不一樣。然而普通的電熱水壺就只能做到一次性加熱，卻不不妨有恒溫的功能，當(dāng)人們有所需求時有就必須重新再去加熱，不但為生活帶來不便和麻煩。而且不不妨恒溫也不不妨自己隨心設(shè)定。因此，本文為了方便大家不妨運用控溫?zé)崴畨囟芯吭O(shè)計了電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)。1.3課題的主要內(nèi)容本文最主要的是研究和設(shè)計電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)，采用恒溫控制系統(tǒng)使溫度結(jié)束監(jiān)控和檢測，這個恒溫控制系統(tǒng)不妨檢測和顯示目前的環(huán)境溫度和采用顯示，就不妨利用按鍵設(shè)置溫

13、度的報警值，在溫度低于設(shè)定的最小值的時候，繼電器吸合然后加熱器工作開始工作加熱，直到將溫度達(dá)到了設(shè)定最高值的時候停止加熱。在溫度超過設(shè)定的溫度最高值的時候，繼電器就會斷開，加熱器從而結(jié)束工作。兩個溫度指示燈分別為紅色和綠色，紅色的燈為溫度最高的指示燈，當(dāng)溫度超過規(guī)定好的溫度的最高值使紅色的燈就會亮，綠色的燈為溫度最低的指示燈，當(dāng)溫度低于溫度設(shè)定最低值的時候綠色的燈就會亮。二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1控制方案選擇方案一:利用模擬電子電路控制這個方案便是利用模擬電子電路來進(jìn)行設(shè)計，結(jié)束了控制效果的需求。這樣的傳統(tǒng)方法的電路不經(jīng)簡單而且易于實施，不過在控制過程時運用模擬方法還使存在著一些缺陷，很難去增

14、高控制的精度，而且不好去實現(xiàn)實際應(yīng)用的過程中對溫度控制的一些要求。方案二：利用單片機(jī)控制這個方案利用的是單片機(jī)然后用單片機(jī)去結(jié)束控制目標(biāo)。利用單片機(jī)的功能特點以及強(qiáng)大的設(shè)計技術(shù)，接著采用軟件的設(shè)計，從而結(jié)束對溫度變化的緊密控制。其次，單片機(jī)設(shè)計即方便鍵盤設(shè)置和數(shù)字屏幕顯示的功能的目標(biāo)必要。更是在綜合全面因素的方面來分析，單片機(jī)的技術(shù)強(qiáng)大而且價格劃算異常符合現(xiàn)在實際的市場需求。2.2單片機(jī)選擇單片機(jī)便是指單片微型計算機(jī)，簡單的說，單片機(jī)便是一臺簡化版的計算機(jī)，不過相比將就會發(fā)現(xiàn)單片機(jī)有良多的優(yōu)點，譬如單片機(jī)的價格低、占用空間較小、重量輕、還擁有異常強(qiáng)大的功能、自從1970年第一代4位單片機(jī)誕生開

15、始，人們就已經(jīng)開始意識到單片機(jī)的市場價值和未來存在的潛在能力，所以單片機(jī)就開始以迅猛的速度在發(fā)展，先入境單片機(jī)已經(jīng)開始了廣泛的運用。在系統(tǒng)設(shè)計中單片機(jī)有這異常重要的作用，單片機(jī)是控制系統(tǒng)的核心部分，因此單片機(jī)的型號選擇也是舉足輕重的，這不但關(guān)系到相應(yīng)的電路設(shè)計和軟件設(shè)計而且就根本的設(shè)計而現(xiàn)在市面上流通的大多單片機(jī)在功能上都不妨滿足設(shè)計要求，而且在設(shè)計恒溫控制系統(tǒng)時主要有這兩種方案。方案一:STC89C52 在運用51系列單片機(jī)是大多數(shù)人的選擇，他的影響也是很重大的，他的內(nèi)核采用的是MCS-51。STC89C52是深圳一家叫宏景的公司設(shè)計和研發(fā)出來的一款產(chǎn)品，它也采用了經(jīng)典MCS-51內(nèi)核，在傳

16、統(tǒng)51單片機(jī)上又加入了人良多的改進(jìn)，開發(fā)了更多的功能，使指令和代碼都統(tǒng)統(tǒng)向下兼容，并多了良多優(yōu)點，譬如價格劃算、技術(shù)高級、操作更簡易等等。方案2：STC12C5A60S2單片機(jī)。STC12C5A60S2 51單片機(jī)是屬于增強(qiáng)型的單片機(jī)，它擁有強(qiáng)大的功能，還有強(qiáng)大的抗干擾能力，具備了成熟的技術(shù)條件和硬件資源，外圍接口的電路也很簡單，運用起來也很便捷， 配置和編程都很高級，擁有強(qiáng)大的適用性和合適的性價比。分析上述兩種類型，再根據(jù)本文恒溫控制系統(tǒng)的具體必要結(jié)合來看，本文對單片機(jī)的要求具體系統(tǒng)性能不是很高，STC89C52單片機(jī)就已經(jīng)異常充足的滿足了本文中的控制要求，同時也為了能夠減少系統(tǒng)設(shè)計的難度和

17、減少實際的花費成本，文中決定選擇方案一。2.3溫度檢測模塊選擇方案一：熱敏電路在做溫度測量電路設(shè)計的時候，單片機(jī)能夠利用熱敏電阻器所具備的熱效應(yīng)特性和電流或電壓的變化依據(jù)測量的溫度改變的值去做相應(yīng)的變動，通過A / D轉(zhuǎn)換以后，利用單片機(jī)處理得到的數(shù)據(jù) ，再利用顯示電路顯示獲取的處理過的數(shù)據(jù)，就能達(dá)到了功能上的目標(biāo)要求，不過要運用到A / D轉(zhuǎn)換電路，才能在設(shè)計溫度感應(yīng)的電路上更為簡便。方案二:DS18B20傳感器硬件接口DSB1820溫度傳感器有它特殊的接口方式，當(dāng)DS18B20和單片通信的時候，結(jié)束單片機(jī)和溫度傳感器的雙向通信只要有一根線就行，使電路更加簡單。溫度傳感器在運用的過程中不用連

18、接分外的外圍元件，因為全部的傳感器和轉(zhuǎn)換電路都會集成在三極管集成電路里面。2.4顯示模塊的選擇方案一：LED數(shù)碼管顯示把多個LED發(fā)光二極管結(jié)合構(gòu)成了LED數(shù)碼管顯示的裝置。 按照它的用法把它分為共陽級和共陰級兩種類型，在它的內(nèi)部運用八只LED發(fā)光二級管，一共有七段碼和一個小數(shù)點。 所以，我們總是把數(shù)碼管叫做八段LED數(shù)字顯示器。 這種顯示器的顯示方式主要有動態(tài)和靜態(tài)兩種顯示方式。在面對顯示簡單的條件下，就只用顯示單個字符，每每運用靜態(tài)顯示，在面對需求顯示比較多的字符的的條件下，每每就會運用動態(tài)顯示。 在動態(tài)顯示中，單片機(jī)的IO端口主要作用使掃描和保存IO端口。方案二：LCD1602顯示LCD

19、1602是LCD顯示屏中最普遍的的顯示屏，按照顯示屏的大小不妨分成三類，一類是顯示一行一共有16個字符，第二類是顯示2行一共有16個字符，第三類是顯示2行一共有20個字符，每每最經(jīng)常用的便是到是2行共16個字符的的那一類。2行共16個字符有功耗低，體積小，內(nèi)容多等等良多的優(yōu)點，目前廣泛的應(yīng)用于低功耗的系統(tǒng)和儀器中。因為本文中的設(shè)計內(nèi)容相對來說比較多，所以方案一就會被排除，在通過比較所選另外兩種方案，方案二更加的經(jīng)濟(jì)實惠，控制方法也比方案一更簡單一些，所以在本設(shè)計中就選擇了方案二。2.5鍵盤模塊選擇鍵盤是輸入數(shù)據(jù)的最基礎(chǔ)的硬件設(shè)備，鍵盤每每分為兩類，一類是有編碼鍵盤，另一類是沒有編碼的鍵盤，在本

20、設(shè)計中我們選擇的是目前技術(shù)相對成熟并且價格較低的沒有編碼的鍵盤，而沒有編碼的鍵盤有有以下幾種：獨立的按鍵電路，鍵盤終止型，電路矩陣鍵盤的電路等等。按照上述的分類和它們各自的功能，我們設(shè)計出了兩種方案，具體如下：方案一：獨立的按鍵獨立的鍵盤比較適合用于輸入端口較多而且按鍵較少的工作環(huán)境，也不妨被快速的移用，工作過程中鍵和鍵之間都是相互獨立的，完全不會影響彼此的工作狀態(tài)。所以本設(shè)計只用按鍵進(jìn)行簡單的操作，對按鍵數(shù)量的要求也不高，并運用獨立的按鍵的編程異常簡單，一方面也大大降低了相關(guān)程序的內(nèi)容和按鍵的次數(shù)，操作也變得更為便捷方案二：矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤就比較適合按鍵相對來說比較多，而且輸入端口比較少

21、的工作場景，按鍵布局不妨分成行線和列線，而且行線和列線之間有交叉點，每每來講，有4 * 4,8 * 8,4 * 8幾種規(guī)格，用為這個設(shè)計只用到4個按鍵，由于矩陣式鍵盤的按鍵數(shù)多，因此這個方案不太適用于這個設(shè)計。本文中恒溫控制系統(tǒng)采用的按鍵數(shù)相對較少，所以選擇了方案一2.6系統(tǒng)總體方案設(shè)計圖2.6系統(tǒng)總體設(shè)計方案利用查閱的相關(guān)資料，這個恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計模擬了眼下最流行的設(shè)計方案，再加上了自己的創(chuàng)新改革。總的設(shè)計方案是由硬件模塊和軟件模塊而組成的，硬件模塊部分分別有液晶顯示電路、時間電路、鍵盤、復(fù)位電路、單片機(jī)、溫度傳感器等等。軟件模塊部分也有為達(dá)成系統(tǒng)控制功能而進(jìn)行的的單片機(jī)編程和仿真的任務(wù)。三

22、、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1STC89C52單片機(jī)單片機(jī)便是采用先進(jìn)的科技技術(shù)把中央處理器及存儲器還有輸入輸出設(shè)備等等東西集成在一個小小的芯片上，簡單來所便是等同于一臺微型計算機(jī)。本設(shè)計中，選擇了由深圳宏晶科技公司出產(chǎn)的名為STC89C52RC的單片機(jī)作為主要部件。從它的型號名稱上就不妨簡單的清楚這款單片機(jī)，“STC”所表達(dá)的意思便是它的生產(chǎn)廠家宏晶公司，“89”所表達(dá)的便是單片機(jī)的產(chǎn)品系列和工作周期; “C”所表達(dá)的是它工作電壓的范疇; “52”所表達(dá)的是它內(nèi)部程序存儲空間最大為8K; “RC”所表達(dá)的是它內(nèi)部存儲器大小是512個字節(jié)?，F(xiàn)在市場上的主流單片機(jī)有以下三種類型：8位單片機(jī)、16位單片

23、機(jī)和32位的單片機(jī)，這次的設(shè)計選擇的是8位單片機(jī)。在這個恒溫控制系統(tǒng)當(dāng)中，我們采用了STC89C52單片機(jī)來當(dāng)整個控制系統(tǒng)中最核心的部分，最先是因為他的功耗相對較低而去選擇的，以往研發(fā)制造的單片機(jī)它們的額定功耗都在100 mw左右，但這一款單片機(jī)的額定功耗卻僅僅只有60 mw。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)化的現(xiàn)在，大家的環(huán)保意識也同時跟著在進(jìn)步，人們一直努力向低功耗方向持續(xù)發(fā)展，而當(dāng)中也包含一些值得我們重視的技術(shù)，譬如HMOS技術(shù)?，F(xiàn)在HMOS技術(shù)已經(jīng)是單片機(jī)制造商最不能失去的高科技技術(shù)，利用率異常的高。它最主要的便是利用的高密度金屬氧化物，也便是高密度金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)和一種和他相輔相成的技術(shù)稱為CH

24、MOS的高密度金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)，STC89C52單片機(jī)利用了HMOS和CHMOS兩種設(shè)計而結(jié)合去研究的技術(shù)。在這個系列的單片機(jī)中STC89C52算是一種比較低端的型號，因為它只有最基本的的一些設(shè)備，譬如中央處理器、ROM和RAM、輸入/輸出設(shè)備等等其他的外圍設(shè)備。不過在高端系列的51單片機(jī)卻不但有低端系列基礎(chǔ)設(shè)備，還同時融入了更多新的的功能，就像擁有PWM脈寬調(diào)制功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換功能和WDT看門狗功能等等，都是新研制的高科技技術(shù)。本恒溫控制系統(tǒng)中，因為在片機(jī)的運用功能方面沒有太大的要求，因此不必要去運用那些高級增強(qiáng)型51單片機(jī)，往往簡單的一塊STC89C52就能夠達(dá)到了控制需求的目標(biāo)。STC

25、89C52單片機(jī)內(nèi)核選擇了和MCS-51一樣的內(nèi)核，他的程序代碼和工作指令都不妨和C51的單片機(jī)做到兼容。 STC89C52的時鐘周期是12個小時，它的工作頻率為040MHz，這也就代表STC89C52和每每的8051的工作頻率080MHz差距很小，不過在正兒八經(jīng)的工作中STC89C52的工作頻率是48MHz，本單片機(jī)的正常工作溫度指標(biāo)有以下兩級：工業(yè)級-40+85和商業(yè)級075。STC89C52單片機(jī)有8K的ROM和512字節(jié)RAM兩種能夠供讓運用者運用。單片機(jī)一共有32個所運用的I/O端口，在單片機(jī)按下復(fù)位鍵復(fù)位以后，P0口的輸出方式為漏級開路電路，開漏輸出對驅(qū)動負(fù)載的能力不是很強(qiáng)，在單片

26、機(jī)目標(biāo)帶動一部分大功耗比較大的負(fù)載時，應(yīng)該注意要求和上一個10k的上拉電阻。P1、P2、P3、I/O口的工作方式有強(qiáng)上拉和弱上拉兩種方式。STC89C52單片機(jī)一共有三個計數(shù)器和定時器分別是T0、T1、T2。關(guān)于外部終止有四種觸發(fā)模式分別是：高電平觸發(fā)，低電平觸發(fā)，下降沿觸發(fā)和上升沿觸發(fā)。不過電源喚醒模式含有觸發(fā)終止形式和外部終止喚醒功能。STC89C52還包括掉電保護(hù)的功能，他的嘴主要任務(wù)便是避免因為電源突然終止遺失部分重要數(shù)據(jù)。單片機(jī)也包括了兩種低功耗模式來增強(qiáng)系統(tǒng)的運用時間，那便是省電保持模式和休眠運行模式。STC89C52的引腳功能圖如圖3.1所示圖3.1 STC89C52管腳功能圖管

27、腳40（pin40）VCC：引腳電源接正，連4.05.0V電壓。管腳20（pin40）GND: 引腳接地端口P0，占用pin3239的8個引腳。這8個引腳結(jié)構(gòu)是千篇一律的，他的每個引腳都含有輸出鎖存器、輸出控制電路、輸出驅(qū)動電路、電子模擬開關(guān)MUX和兩個三態(tài)緩沖器。PO端口含有分時復(fù)用輸出低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線的功能。P0端口是漏極開路電路輸出，PO是輸出端口，引腳不妨驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載，當(dāng)端口P0寫入“1”的時候，能夠作為高阻抗?fàn)顟B(tài)輸入數(shù)據(jù)。P0端口也能夠作為分時復(fù)用低8位地址數(shù)據(jù)總線在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器的時候。這個時候在P0口內(nèi)部上拉電阻讓它在有效上。在Flash ROM編

28、程的時候，P0端口就有接收指令字節(jié)的任務(wù)，輸出指令字節(jié)就有校驗程序的任務(wù)。端口P1占用pin18共8個引腳。8個引腳結(jié)構(gòu)是千篇一律的，每一個引腳都有上拉電阻、鎖存器和控制電路三種功能。P1端口時8位和行每每用作通用I0口。不妨驅(qū)動4個TTL負(fù)載。P1端口還能夠去做位處理，各個位都能夠單獨輸入輸出數(shù)據(jù)。端口P2占用pin2128共8個引腳。8個引腳結(jié)構(gòu)是千篇一律的，每個引腳都有輸出鎖存器、上拉電阻、輸出控制電路、電子模擬開關(guān)MUX。P2端口每每去做通用I0口或者作為高8位地址線當(dāng)必要擴(kuò)展外部存儲器的時候工作。端口P3占用pin1017共8個引腳。8個引腳結(jié)構(gòu)是千篇一律的，每個引腳擁有輸出鎖存器、

29、第二功能輸出控制電路、上拉電阻、輸入/輸出驅(qū)動電路。P2端口通每每是作通用I0口，能夠工作與于位操作和特定的第二功能。3.2 DS18B20溫度檢測電路溫度傳感器的種類有良多。DS18B20溫度傳感器憑借高精度和高可靠性的良好的工作表現(xiàn)而被選擇運用。 它不但體積超小，硬件價格低，抗干擾能力強(qiáng)，而且精度高，功能也很強(qiáng)大。DSB18B20的主要特性：他最高的分辨率為12位分辨率，精度能夠達(dá)土0.5攝氏度；單總線數(shù)據(jù)通信更為便捷；全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換和輸出；檢測溫度的范疇是55C +125C (67F +257F)，12位分辨率的最大工作周期是750毫秒，有良多的封裝形式用來去搭配各種硬件系統(tǒng)內(nèi)置產(chǎn)品序列

30、號，更容易機(jī)連接寄生工作方式DS18B20的引腳和功能如下圖3.2-1所示圖3.2-1DS18B20引腳分布GND是電源接地引腳，VDD是外接電源輸入端引腳，I/O是數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括有： 64位ROM、溫度靈敏元件、電源、寄存器、高速緩存器、高低溫觸發(fā)器等等。本文選擇DS18B2溫度傳感器作為電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)的溫度檢測模塊，DS18B2溫度傳感器與單片機(jī)連接時電路異常的簡單易懂，他的電路接線方式如下圖3.2-2所示：圖3.2-2 溫度傳感器電路接線圖根據(jù)上圖不妨看出，DS18B2溫度傳感器有3個引腳，1引腳連接GND，2引腳是數(shù)據(jù)通信引腳，目的加大他的信號輸出

31、能力，在這個引腳和電源VCC中間加上一個10K的上拉電阻，如圖R3所示，3引腳接電源正極。3.3晶振電路陶瓷振蕩器和電容器C2和C3連接在放大器的反饋回路中，變成和連接振蕩電路。盡管外部電容器C3和C2的要求不是很嚴(yán)厲，但電容器的尺寸對振蕩頻率的判斷、振蕩器工作的穩(wěn)定性、啟動振蕩的難度和溫度穩(wěn)定性影響不大。如果我們必要運用石英晶體，我們理當(dāng)挑選30 PF 10 PF電容器，不過當(dāng)我們運用陶瓷振蕩器，我們就該挑選40 PF 10 PF電容器。在STC89C52中，內(nèi)部振蕩器擁有高增益反向放大器，引腳XTAL 1和XTAL 2分別是放大器的輸入端和輸出端。放大器與外部石英晶體以及陶瓷振蕩器就會變化

32、成自激振蕩器算作反饋元件。振蕩器電路在下列圖3.3中表示。圖3.3 晶振電路接線圖3.4復(fù)位電路復(fù)位電路的功能是復(fù)位。微控制器開機(jī)后，對微控制器的存儲器進(jìn)行復(fù)位，讓他的參數(shù)回到初始位置，回到標(biāo)準(zhǔn)程序狀態(tài)，來防備因某種原因變成的程序紊亂。單片機(jī)的復(fù)位電路包括兩種：電源復(fù)位電路和密鑰復(fù)位電路.電源復(fù)位電路采用電容充電來實現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)電源接通時，電容器上的電壓就不能再改變。RST引腳高度高，復(fù)位啟動。電容器C一直充電，電阻R上的電壓降逐漸減小。當(dāng)電容器C完全充電時，電路就變成開路，同時結(jié)束復(fù)位狀態(tài)。鍵復(fù)位電路擁有與電源復(fù)位電路擁有一樣的功率復(fù)位功能，而且也能通過按下按鈕去復(fù)位。當(dāng)按下按鈕時，RST終端

33、將產(chǎn)生較高的電平。按下按鈕的時間也就決定重置時間。采用手動加復(fù)位電路實現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。本文中選擇案件復(fù)位電路。他的接線圖如下圖3.4所示圖3.4 復(fù)位電路接線圖3.5按鍵電路按鍵時電子系統(tǒng)設(shè)計中最常用的作為人機(jī)交互的方式，也是最基本的交換方式，也便是說一個輸入開關(guān)按鍵的數(shù)量是單片機(jī)系統(tǒng)，在按下按鍵的時候，就代表著用戶向單片機(jī)發(fā)號指令，用來結(jié)束控制系統(tǒng)運行的最終目的。最普遍的按鍵電路有兩種，一種是獨立按鍵另一種時矩陣按鍵。兩者比較分析后法相，獨立按鈕界面比較簡單，軟件的編程也相對來說簡單。這種鍵控電路比較適合用來在輸入?yún)?shù)較少的系統(tǒng)中運用。不過，矩陣鍵相比來所復(fù)雜多了，更適合相對復(fù)雜的功能中，要

34、求多個輸入變量的，就譬如說密碼輸入或者數(shù)字輸入。恒溫控系統(tǒng)中必要的按鍵數(shù)量不多，因此選擇獨立的按鍵，這個系統(tǒng)的連接單獨的按鈕方式也是很便捷的，設(shè)置功能按鍵的一端去連單片機(jī)的一側(cè)，增加功能按鍵一端連到單片機(jī)的另一側(cè)，減少功能按鍵一端接到單片機(jī)的另一側(cè)，每個按鍵的另一端全部連接到GND上，他的硬件連線圖如圖3.5所表達(dá)圖3.5 按鍵電路接線圖3.6繼電器控制電路電熱水壺恒溫控值的系統(tǒng)中，由于單片機(jī)驅(qū)動負(fù)載的能力不高，又因為熱水器工作過程中必要比較大的功耗，所以單片機(jī)的驅(qū)動能力壓根就沒有達(dá)到了熱水器的目標(biāo)需求，在本恒溫控制系統(tǒng)中，因為這些因素我們就選擇了繼電器控制電路間接地控制加熱器，他的繼電器控制

35、電路連接圖如圖3.6所表達(dá)：圖3.6 繼電器控制電路經(jīng)過對上述圖的研究分析我們不妨得出在繼電器得到電的時候，繼電器馬上就會吸合讓電熱器的電路導(dǎo)通,當(dāng)電熱器開始運作，單片機(jī)的IO口驅(qū)動負(fù)載的能力不強(qiáng)，沒辦法控制繼電器繼續(xù)運轉(zhuǎn)，所以在這里添加一個三極管，而單片機(jī)就只必要利用間接控制三極管的導(dǎo)通來控制繼電器的導(dǎo)通就不妨了，晶體管的導(dǎo)通電流從繼電器正極流向陰極，繼電器吸合。由于控制晶體管的導(dǎo)通所需求的電流不大，又恰好單片機(jī)的IO端口驅(qū)動負(fù)載能力不妨驅(qū)動三極管。根據(jù)圖看，LED D1是指示燈。在繼電器導(dǎo)通的時候，LED D1也就會隨著亮起。圖中R5和R6便是為分壓電阻及限流電阻，由于LED D1的額定電

36、壓值是2V，但三極管導(dǎo)通時受到的電壓是5V，因此需求串聯(lián)上1 k電阻為LED D1分壓。三極管基極連接到單片機(jī)的 P3.2端口，運用加熱器時必須要將P3.2的控制為低電平導(dǎo)通。3.7顯示電路在電子設(shè)計的過程中，LCD 1602液晶顯示屏每每很容易看到。它不但能顯示數(shù)字，還能顯示LED數(shù)碼管無法顯示的符號和字母。液晶顯示器是我們生活中不可缺少的東西，它總是在任何地方被我們運用著，如計算器、電視、電腦等等。電子設(shè)備能利用顯示屏來提高人機(jī)交互的特性.我們的日常生活中大多會通過手機(jī)屏幕，就譬如說，我們能夠利用和手機(jī)屏幕交互來結(jié)束一系列的命令去做目標(biāo)功能需求。因此，對于控制系統(tǒng)來說，屏幕的重要性是異常大

37、的。因此，在本控制系統(tǒng)的設(shè)計中，增加了不少液晶顯示屏的好的功能。通過液晶顯示屏，我們就能明了地清楚實時溫度.在液晶顯示器出現(xiàn)之前，大家計時運用8段LED數(shù)碼管來顯示內(nèi)容的。由于電子管的運用只能顯示有限的內(nèi)容，因此在顯示屏上市后，液晶顯示屏得到了大家的熱愛?，F(xiàn)在它已經(jīng)得到了異常全面的運用和發(fā)展，運用者的數(shù)量也越來越多LCD1602液晶顯示器實物圖如圖下圖3.7-1和3.7-2所示：圖3.7-1 液晶顯示屏正面圖3.7-2液晶顯示屏背面（1）LCD1602引腳闡明如下表3.7-3所示：引腳編號引腳標(biāo)志引腳功能闡明第1引腳VSS電源負(fù)極GND第2引腳VDD電源正極VCC第3引腳VO液晶顯示偏壓信號第

38、4腳RS數(shù)據(jù)命令選擇端第5腳RW讀寫選擇端第6腳E使不妨信號端第714腳D0-D78位雙向數(shù)據(jù)端第15腳A背光正極VCC第16腳K背光負(fù)極GND表 3.7-3 LCD1602引腳闡明液晶顯示電路圖如下圖3.7-3所示圖3.7-3 顯示電路由圖不妨看出他的引腳3為控制液晶顯示屏顯示對比度的引腳，采用在負(fù)極GND和VO之間串一個010K的電阻去調(diào)整顯示屏幕的亮度值，并且這個電阻的電阻值不不妨太大或太小，電阻值如果過小就會使屏幕亮度變得太高，就會導(dǎo)致沒辦法識別字符內(nèi)容，但如果電阻值過大就會導(dǎo)致顯示亮度太低從而使字符沒辦法看清，因此在利用5V電源供電的時候，每每必須調(diào)節(jié)在2K上下。四、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

39、4.1 系統(tǒng)編程語言的選擇在單片機(jī)編程語言中，每每有匯編語言和C語言。最早的一種是匯編語言，和計算機(jī)匯編語言一樣。單片機(jī)匯編語言與計算機(jī)匯編語言擁有代碼簡潔、執(zhí)行速度快、指令執(zhí)行周期確定等優(yōu)點。當(dāng)然，它也有良多便攜性差、指令復(fù)雜、記憶及識別不便等良多缺點。而隨后出現(xiàn)的C語言。與單片機(jī)匯編語言相比，單片機(jī)C語言便是一種高級編程語言.它不但有相同的語法結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的C語言。它的語言簡單，不妨移植。其余，單片機(jī)C語言的執(zhí)行效率與單片機(jī)匯編語言異常接近，易于理解，易于開發(fā)人員學(xué)習(xí)。在MCU編程語言中，通常有匯編語言和C語言。最早的匯編語言是匯編語言，與計算機(jī)匯編語言相同。MCU匯編語言具有與計算機(jī)匯編語

40、言相同的優(yōu)點，如快速執(zhí)行速度、短而簡明的代碼、指令執(zhí)行周期的確定等。然而，它還具有復(fù)雜指令的缺點、便攜性差和對存儲器和識別的不便。后來出現(xiàn)了C語言。與MCU匯編語言相比，MCUC語言是一種高級編程語言。它具有相同的語法結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)C語言。它的語言簡單，可以移植。此外，MCUC語言的執(zhí)行效率非常接近MCU匯編語言，易于理解，易于開發(fā)人員學(xué)習(xí)。窗體頂端窗體底端4.2 主程序流程圖在此恒溫控制系統(tǒng)中，利用主程序移用每個子程序共同工作，去結(jié)束了系統(tǒng)的控制功能。他的主程序主要有初始化子程序、終止子程序、溫度檢測子程序、LCD子程序、按鍵設(shè)置子程序等。整個控制系統(tǒng)都是由主程序和子程序組成的。主程序去移用每個

41、子程序去做各部分的功能，共同實現(xiàn)電熱壺恒溫控制系統(tǒng)的全部任務(wù)。第一步要在系統(tǒng)啟動的時候，我們必要初始化控制系統(tǒng)。初始化結(jié)束后，通過鍵盤子程序設(shè)置溫度的最高和最低，用溫度檢測子程序檢測目前的的溫度值，然后用液晶顯示子程序顯示DS18B20實時測量的溫度，然后由主程序去識別當(dāng)前的溫度。無論該值是否超過規(guī)定好的溫度的上最低，若是溫度超過預(yù)設(shè)溫度的最高，則控制繼電器斷開、停止加熱開始冷卻。如果溫度低于預(yù)設(shè)溫度的最低，則控制繼電器吸氣并開始加熱。主程序流程圖如下圖4.2所示圖4.2 主程序流程圖4.3 溫度檢測子程序流程圖在電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)中，采用DS18B20溫度傳感器檢測和采集溫度。在溫度檢測時

42、，最重要的時溫度讀數(shù)子程序。控制系統(tǒng)組必要識別并提取DS18B20寄存器中的溫度數(shù)據(jù)。最后，運用冗余校驗碼(CRC)檢查溫度值，最后將其讀出到單片機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)單片機(jī)讀取DS18B20內(nèi)部寄存器信息的時侯，必要按照DS18B20的時序表進(jìn)行讀取。第一步是吧讀取溫度的指令傳送給DS18B20，然后DS18B20就會把測量的溫度值發(fā)送到單片機(jī)去做綜合的處理。最后，將測量的溫度值顯示在LCD屏幕上。溫度檢測子程序流程圖見下圖4.2圖 4.3溫度檢測子程序流程圖4.4 液晶顯示子程序流程圖本設(shè)計采用LCD 1602顯示屏模型，采用8位和端口通信協(xié)議.首先初始化LCD屏幕，再利用寫入數(shù)據(jù)和寫入命令來設(shè)計

43、顯示坐標(biāo)，再對整個字庫去做索引，并移用有關(guān)的字符代碼將字符顯示到屏幕上去。顯示第一個字符的時候，下一個字符將以相同的方式顯示，直到顯示全部所需的字符為止。LCD顯示子程序的流程圖如圖4.3所示。圖4.4液晶屏顯示子程序流程圖4.5 按鍵子程序流程圖為了結(jié)束對溫度值的隨意設(shè)計，這次的設(shè)計添加了溫度設(shè)定鍵和溫度值加減鍵。由于這個設(shè)計中運用的鍵數(shù)不多，就挑選了硬件電路比較簡單、運用起來相對方便、程序控制也很方便的獨立密鑰電路。該功能的實現(xiàn)主若是利用定時器來終止按鈕動作狀態(tài)的實時掃描。每當(dāng)我們按下其中一個鍵時，單片機(jī)就會檢測到鍵的動作同時發(fā)出響應(yīng)。如果設(shè)置溫度按鈕時沒有任何動作，那控制系統(tǒng)就代表是溫度

44、測量模式。實時測量的溫度顯示在液晶屏幕上，當(dāng)按加減雙鍵時，系統(tǒng)不會響應(yīng)。如果設(shè)置溫度按鈕，則控制系統(tǒng)就會檢測按鈕的動作，系統(tǒng)馬上就會響應(yīng)切換到溫度最高和最低設(shè)置模式中，按下溫度來增加或減去雙鍵系統(tǒng)。規(guī)定好的溫度最高后，按下溫度設(shè)定鍵確定溫度最高和最低。同樣，采用加減鍵規(guī)定好的溫度最低，然后按下溫度鍵確定溫度最低。同時，系統(tǒng)便是去設(shè)計一個全新的溫度最高和最低。關(guān)鍵子程序流程圖如下圖4.5所示。圖4.5按鍵子程序流程圖4.6溫度控制子程序流程圖在文中電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)中，電熱水壺中溫度的控制最主要便是采用單片機(jī)去控制繼電器的導(dǎo)通順便間接的參與到電熱水壺的加熱過程中去。第一步是利用溫度傳感器檢測水

45、壺里面的目前的溫度，當(dāng)溫度比預(yù)設(shè)的溫度高時就不會繼續(xù)加熱了，相反如果水壺里面的溫度比預(yù)設(shè)的最低溫度低時，控制器機(jī)會間接控制加熱器，使加熱器工作將溫度達(dá)到了了最高預(yù)設(shè)溫度。其溫度控制子程序流程圖如下圖4.6所示。圖4.6溫度控制子程序流程圖4.7系統(tǒng)的主程序這個系統(tǒng)的程序是采用溫度控制為基礎(chǔ)的來設(shè)計的，它先是采用對全部系統(tǒng)去做初始化。在對初始化對象和溫度傳感器和其他的元件變量去做賦值，最后讓單片機(jī)控制傳感器采集信號，再將這些信號數(shù)據(jù)發(fā)給單片機(jī)去進(jìn)行處理以后把拿到的結(jié)果進(jìn)行輸出，去實結(jié)束控制目標(biāo)。其主程序如下圖4.7所示圖4.7系統(tǒng)主程序五、控制系統(tǒng)調(diào)試5.1 系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)結(jié)束電熱水壺恒溫溫度控制系

46、統(tǒng)的每個部分的設(shè)計以后，就一定要把系統(tǒng)中全部的零散部分結(jié)合為一個全新的個體，只有這樣才不妨結(jié)束系統(tǒng)的功能目標(biāo)，所以我們必須對控制系統(tǒng)去做前期調(diào)試的工作任務(wù)?？v觀全面來講前期控制系統(tǒng)調(diào)試?yán)脤@兩部分模塊的調(diào)試，找到了問題和排除了問題，從而結(jié)束了系統(tǒng)的目標(biāo)要求5.2硬件模塊調(diào)試文中的電熱水壺恒溫控制系統(tǒng)是運用溫度傳感器檢測和讀取溫度，再讓單片機(jī)感測溫度是否達(dá)到了了預(yù)設(shè)的最高值或者最低值，模塊有硬件模塊和軟件模塊兩種，硬件模塊的調(diào)試其實便是對于全部模塊的電路的連接沒有失誤，供電是不是達(dá)到了良好，而硬件的調(diào)試便是利用萬用表來檢測每個部分的電路有沒有完好的連接，就像使有沒有出現(xiàn)虛焊的狀況，這次運用的萬用表型號使寰宇中國南京 MODEL-MF-47。5.3軟件仿真軟件模塊調(diào)試最主要便是采用了仿真軟件Proteus做了系統(tǒng)的仿真技術(shù)設(shè)計，第一步使按照原理圖，把全部的元器件連接先畫出來，再連接排布好，然后把程序編譯上，輸出到仿真的單片機(jī)里面，不過仿真的步驟也不一定是順利的，仿真途中還出現(xiàn)了一些問題，譬如仿真和實物是有很大的不同的，就好比說仿真里面和