智能型浴室混水閥控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、智能型浴室混水閥控制器的設(shè)計(jì)中文摘要隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，高新技術(shù)正在逐漸改變著人們的生活習(xí)慣，其中重要的一個(gè)方面就是，使家居呈現(xiàn)智能化。目前的家居生活中，大部分人仍使用著傳統(tǒng)的機(jī)械式淋浴系統(tǒng)，這種系統(tǒng)不僅易于損壞，而且由于手動(dòng)調(diào)溫的不準(zhǔn)確性，還易使皮膚燙傷。因此設(shè)計(jì)出能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫的家居用品來(lái)滿足人們的需求、推進(jìn)人們的健康生活以實(shí)現(xiàn)家居智能化具有重要意義，基于此點(diǎn)，課題設(shè)計(jì)了智能型浴室混水閥控制器來(lái)滿足這一要求。在此次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)以80c51單片機(jī)為核心控制器件，由溫度采集模塊、鍵盤(pán)模塊、數(shù)碼顯示模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊和主控制芯片5個(gè)部分組成。使用c語(yǔ)言進(jìn)行程序的編寫(xiě)，通過(guò)使用prote

2、us進(jìn)行仿真,經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由單片機(jī)對(duì)溫度采集模塊的輸出量進(jìn)行收集，按下啟動(dòng)鍵，單片機(jī)通過(guò)讀取變量和設(shè)定量進(jìn)行比較，然后把輸出量轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)并通過(guò)數(shù)碼管顯示設(shè)定水溫和出口水溫。關(guān)鍵字：ds18b20；矩陣鍵盤(pán)；80c51；步進(jìn)電機(jī)；proteus；c語(yǔ)言42the design of intelligent bathroom mixing water valve controllerabstractnew technology has entered the house gradually and make household intel

3、ligent in new era. in people's home life, most people still use traditional mechanical shower systems that easily be damaged and temperature can not be regulated accurately and also easily burn the users skin. in a bid to enable the bathroom intelligent, we design the intelligent bathroom mixing

4、 water valve to meet peoples need. this design has much practical significance in pushing forward peoples healthy life and household intelligence. the system of which the single-chip 80c51 is used as centre control part, consists of temperature collection module, keyboard module, digital display mod

5、ule, stepping motor module and main control chip five parts. c language used in the preparation process, through the use of simulation proteus, after a number of experiments designed to meet the basic requirements for graduation.when the system is running, the temperature acquisition by the scm modu

6、le output for the collection, press the start button, read through the scm set of variables and comparisons, and then converted to output control signals, control stepper motor and through the display of digital temperature settings and export the water temperature.keyword:ds18b20；matrix keyboard；80

7、c51；step motor；proteus；c language目 錄第一章 前 言11.1論文的來(lái)源及研究背景11.2傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥11.2.1傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥的工作原理11.2.2傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥存在的問(wèn)題21.3.智能型浴室混水閥21.3.1智能型浴室混水閥控制器基本組成及其工作原理21.3.2 研究?jī)?nèi)容3第二章 系統(tǒng)方案的選擇及論證42.1 系統(tǒng)的功能要求42.2 各模塊方案選擇及論證42.3.1單片機(jī)42.3.2鍵盤(pán)輸入模塊42.3.3溫度顯示模塊52.3.4溫度采集模塊52.3.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)52.3.6 系統(tǒng)的硬件框圖6第三章 硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)73.1單片機(jī)73.3.1 80

8、c51簡(jiǎn)介73.1.2 80c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)93.2鍵盤(pán)輸入模塊113.2.1鍵盤(pán)接線和按鍵功能分配113.2.2鍵盤(pán)的掃描原理113.2.3 鍵盤(pán)的工作方式123.3溫度顯示模塊133.3.1 led顯示原理133.3.2 串行顯示電路和74ls164簡(jiǎn)介143.4溫度采集模塊153.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊163.5.1步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介163.5.2步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)173.5.3 步進(jìn)電機(jī)在控制上的特點(diǎn)173.5.4步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器原理183.5.4 l297和l298簡(jiǎn)介183.5.5 l297和l298構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路20第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真214.1 軟件開(kāi)發(fā)與仿真調(diào)試環(huán)境和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹

9、214.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想214.3 子程序描述及其流程圖224.3.1 溫度讀取子程序234.3.2 鍵盤(pán)掃描子程序234.3.3 步進(jìn)電機(jī)升降溫控制子程序244.4.4 系統(tǒng)總體仿真圖25總 結(jié)26致 謝27參考文獻(xiàn)28附 錄29第一章 前 言單片機(jī)的出現(xiàn)至今已經(jīng)有了30多年的歷史了；單片機(jī)嵌入式技術(shù)也經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，以計(jì)算機(jī)和軟件為核心的數(shù)字化技術(shù)取得了迅猛發(fā)展，不僅廣泛滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、軍事、交通、通信等相關(guān)行業(yè)，而且也深入到家電、娛樂(lè)、藝術(shù)、社會(huì)文化等各個(gè)領(lǐng)域，并掀起了一場(chǎng)數(shù)字化技術(shù)革命。作為新型工業(yè)發(fā)展的新型控制器，單片機(jī)具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性價(jià)比

10、高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點(diǎn),在自動(dòng)化裝置、智能儀器儀表、過(guò)程控制、通信、家用電器等許多領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。1.1論文的來(lái)源及研究背景21世紀(jì)是信息的社會(huì)，更是現(xiàn)代化的社會(huì)。目前，賓館、家庭以及公共浴室中廣泛使用著機(jī)械式混水閥，雖然達(dá)到了外形設(shè)計(jì)多種多樣、美觀大方的效果，但是使用者對(duì)水溫的調(diào)節(jié)都是通過(guò)手動(dòng)控制機(jī)械式混水閥中熱水管道與冷水管道閥門(mén)的開(kāi)啟比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。其操作過(guò)程往往需要操作者通過(guò)肢體觸覺(jué)來(lái)反映混合后水溫是否合適，不僅使用很不方便，而且容易導(dǎo)致混水閥門(mén)的使用壽命縮短，出水忽冷忽熱、不容易調(diào)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)智能技術(shù)的發(fā)展，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)智能型浴室混水閥控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)

11、出水口水溫、水流速度以及淋浴頭水流方式的控制具有實(shí)際的使用價(jià)值，對(duì)推進(jìn)人們的健康生活與家居智能化以及節(jié)水都具有現(xiàn)實(shí)意義1。1.2傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥1.2.1傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥的工作原理在傳統(tǒng)的浴室供水系統(tǒng)中，機(jī)械式混水閥在一般情況下由一個(gè)冷水進(jìn)水口、一個(gè)熱水進(jìn)水口和一個(gè)溫水出水口構(gòu)成，而冷、熱水的進(jìn)水管道都是各自獨(dú)立的，通過(guò)一個(gè)混水閥或兩個(gè)混水閥來(lái)調(diào)節(jié)水溫，使用者通過(guò)調(diào)節(jié)混水閥旋鈕來(lái)選擇適合自己洗浴的水溫。如圖1所示：圖1 傳統(tǒng)型控制器1.2.2傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥存在的問(wèn)題在日常生活中，使用傳統(tǒng)式機(jī)械混水閥洗浴時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)微弱燙傷，混水閥損壞等事情。這是由于通過(guò)機(jī)械式混水閥需要手動(dòng)調(diào)節(jié)并嘗試水溫，隨著

12、冷熱水溫差的波動(dòng)以及冷熱水管道各自的壓力不同（壓力的不同將導(dǎo)致水流速度的變化），需要不斷的調(diào)試水溫，將給洗浴帶來(lái)極大的不便。1.3.智能型浴室混水閥1.3.1智能型浴室混水閥控制器基本組成及其工作原理基本組成智能型浴室混水閥控制器采用單片機(jī)作為主控制芯片。總控制電路由溫度采集模塊、溫度顯示模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、主控制芯片和電源模塊六部分組成。工作原理調(diào)溫時(shí)使用者首先按下鍵盤(pán)“開(kāi)始”鍵，輸入淋浴溫度，按下“確定”鍵后，在冷水進(jìn)水管和熱水進(jìn)水管兩處的步進(jìn)電機(jī)根據(jù)設(shè)定的溫度及在兩進(jìn)水管處的溫度傳感器傳回的溫度信息來(lái)調(diào)節(jié)兩進(jìn)水管的進(jìn)水量來(lái)達(dá)到調(diào)溫的目的，同時(shí)

13、通過(guò)溫度顯示模塊將出水口的溫度傳感器檢測(cè)的溫水溫度顯示出來(lái)。系統(tǒng)運(yùn)行中由溫水出水管處的溫度傳感器檢測(cè)到的溫度反饋到控制芯片，然后和設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較來(lái)調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)量，進(jìn)而動(dòng)態(tài)的控制冷熱水進(jìn)水管的進(jìn)水量，以此來(lái)達(dá)到溫度平衡。使用者淋浴完畢，按下“關(guān)閉”鍵后，單片機(jī)控制冷熱水進(jìn)水管處兩步進(jìn)電機(jī)關(guān)閉冷熱水進(jìn)水管停止供水。1.3.2 研究?jī)?nèi)容智能型浴室混水閥控制器的設(shè)計(jì)要達(dá)到一些相關(guān)的指標(biāo)：第一：每個(gè)人對(duì)洗浴水溫都會(huì)有一個(gè)想要的范圍，設(shè)計(jì)時(shí)要達(dá)到一個(gè)合適的水溫；第二：設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮系統(tǒng)所要達(dá)到的功能要求，力爭(zhēng)做到硬件和軟件劃分合理；第三：在硬件設(shè)計(jì)時(shí)要從器件的性能、價(jià)格、可擴(kuò)展性、實(shí)用性、編

14、程簡(jiǎn)單等一些方面綜合考慮。第四：在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)都要考慮的問(wèn)題是系統(tǒng)的抗干擾能力，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施，以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。第二章 系統(tǒng)方案的選擇及論證2.1 系統(tǒng)的功能要求（1）從鍵盤(pán)輸入設(shè)定溫度值并顯示；（2）通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)三個(gè)水管的溫度，并顯示出水口的溫水溫度；（3）控制器比較設(shè)定溫度和出口溫度是否一致，不一致就控制電機(jī)調(diào)節(jié)冷熱水的進(jìn)水量。2.2 各模塊方案選擇及論證圖2 是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖，包括了六個(gè)模塊?，F(xiàn)對(duì)其選型做簡(jiǎn)要說(shuō)明。中央處理單元（單片機(jī)）鍵盤(pán)輸入模塊溫度顯示模塊溫度采集模塊執(zhí)行單元模塊電源模塊圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.1單片機(jī)目前，生產(chǎn)單片機(jī)的公司很多，但技術(shù)成熟、芯片

15、工作穩(wěn)定性好的就少了。主流的生產(chǎn)廠家主要有：intel 公司、atmel 公司、maxim 公司等等。綜合考慮系統(tǒng)使用到的單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)資源、系統(tǒng)處理信號(hào)的種類、處理數(shù)據(jù)的速度、系統(tǒng)的 i/o口開(kāi)銷，以及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性能，本系統(tǒng)選用了intel公司的80c51單片機(jī)芯片。2.3.2鍵盤(pán)輸入模塊鍵盤(pán)作為數(shù)據(jù)輸入接口，是大部分自動(dòng)控制系統(tǒng)不可或缺的一部分。而鍵盤(pán)的接線方法主要有兩種：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少i/o口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如p1口）就可以構(gòu)成4*

16、4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。此次設(shè)計(jì)需要用鍵盤(pán)進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的輸入有兩種方法：方法一：使用兩個(gè)按鍵，每次按下自動(dòng)累計(jì)加一，進(jìn)行溫度設(shè)定。其優(yōu)點(diǎn)是使用i/o口較少，但是十分不方便。方法二：使用多個(gè)鍵對(duì)應(yīng)輸入數(shù)據(jù)，此方法輸入簡(jiǎn)單。但是使用多個(gè)按鍵輸入需要占用較多的i/o口，通過(guò)對(duì)上文的了解可知，本次設(shè)計(jì)適合選用矩陣式鍵盤(pán)2。2.3.3溫度顯示模塊該模塊主要是對(duì)出水口的溫水溫度和鍵盤(pán)設(shè)定的溫度進(jìn)行顯示，溫度由兩

17、位數(shù)據(jù)組成。目前的顯示方法有l(wèi)cd顯示、7段數(shù)碼管顯示和vga顯示等等。lcd和vga顯示器件價(jià)格都比較昂貴，并且驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，而7段數(shù)碼管具有價(jià)格便宜、原理簡(jiǎn)單、顯示數(shù)字清晰等諸多優(yōu)點(diǎn)，在大型報(bào)時(shí)屏幕、銀行利率顯示、城市霓虹燈建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。7段數(shù)碼管分為共陰和共陽(yáng)兩種，它們顯示時(shí)主要是顯示代碼不同。在本設(shè)計(jì)中就采用7段共陽(yáng)數(shù)碼管作為顯示器件。2.3.4溫度采集模塊該模塊主要是對(duì)兩個(gè)進(jìn)水管、一個(gè)出水管的溫度，即冷水、熱水和溫水的溫度進(jìn)行檢測(cè)，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在溫度采集器件中，有熱電偶、熱敏電阻、ad590、ds18b20等等溫度傳感器。熱電偶和熱敏電阻檢測(cè)電路復(fù)雜，實(shí)用的是

18、ad590和ds18b20。ad590作為模擬量溫度傳感器，需要a/d轉(zhuǎn)換模塊，將增大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，而且其價(jià)格貴。ds18b20是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司繼ds182之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，測(cè)溫范圍是55125。 最高分辨率可達(dá)0.0625°c。這個(gè)傳感器可以直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有成本低和易使用的特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)的溫度傳感器選用了ds18b20。2.3.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)中，控制對(duì)象為冷水管和熱水管的進(jìn)水量，為了準(zhǔn)確的控制進(jìn)水量，使用步進(jìn)電機(jī)，這種電機(jī)是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，不同型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角不同，但它們都能精確定位

19、。2.3.6 系統(tǒng)的硬件框圖通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行選型，確定電源模塊主要是+5v和+36v的兩個(gè)電源，溫度采集模塊是ds18b20，鍵盤(pán)輸入是4*4矩陣鍵盤(pán)，溫度顯示是數(shù)碼管，執(zhí)行單元是步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)硬件框圖如圖3所示：圖3 系統(tǒng)硬件框圖第三章 硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1單片機(jī)3.3.1 80c51簡(jiǎn)介80c51的引腳圖如圖4所示圖4 80c51引腳圖現(xiàn)就各個(gè)引腳功能簡(jiǎn)要介紹如下：(1)電源引腳：(40):接+5v電源； （20）：接地。(2)i/o總線：p0.0p0.7（p0口）：8位漏極開(kāi)路型雙向并行i/o口；p1.0p1.7（p1口）：具有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口；p2.0p2.7（p2

20、口）：8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口；p3.0p3.7（p3口）：8位具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向i/o口，每一位又具有特殊功能。具體功能見(jiàn)表1。表1 p3口各位的第二功能p3口管腳第二功能p3.0rxd（串行輸入端）p3.1txd（串行輸出端）p3.2int0（外部中斷0輸入端，低電平有效）p3.3int1（外部中斷1輸入端，低電平有效）p3.4t0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端）p3.5t1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端）p3.6wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效）p3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效） (3)時(shí)鐘：xtal1（19）：片內(nèi)振蕩器反相放大

21、器的輸入端。xtal2（18）：片內(nèi)振蕩器反相器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。(4)控制總線：rst/vpd（9）：復(fù)位輸入信號(hào)，當(dāng)該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。當(dāng)引腳為掉電保護(hù)后備電源之輸入引腳。ale/（30）：地址鎖存允許/編程信號(hào)線。當(dāng)cpu訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale用來(lái)鎖存p0輸出的地址信號(hào)的低8位。它的頻率為振蕩器頻率的1/6。（29）：外接程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。/（31）：訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。當(dāng)=1時(shí)，cpu從片內(nèi)rom讀取指令；=0時(shí)，cpu從片外rom讀取指令。 (4)復(fù)位電路和晶振電路：為了保證單片機(jī)正常工作，必須給單片機(jī)系統(tǒng)接上復(fù)

22、位電路和晶振電路。復(fù)位電路復(fù)位電路是當(dāng)系統(tǒng)需要重新啟動(dòng)時(shí)，使程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。復(fù)位電路接在80c51單片機(jī)的9號(hào)引腳（rst/vpd），具體接線如圖5所示：圖5 復(fù)位電路晶振電路晶振電路是給系統(tǒng)提供時(shí)鐘頻率，晶振頻率越高，系統(tǒng)的運(yùn)行速度越快。單片機(jī)的晶振輸入端可以有兩種輸入方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖6所示。外部時(shí)鐘方式用得很少，當(dāng)要使用時(shí)，將xtal1接地，xtal2接外部振蕩器就行。這種接法對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，人們一般采用頻率低于12mhz的方波信號(hào)。在本系統(tǒng)中使用的晶振頻率為12mhz，這對(duì)于處理的數(shù)據(jù)不是太多的系統(tǒng)來(lái)講，已經(jīng)夠用了。電容為兩個(gè)30pf瓷片電容

23、。圖6 晶振電路3.1.2 80c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)該單片機(jī)是在一塊芯片中集成了cpu、ram、rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能i/o口等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，包括：圖7 80c51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖一個(gè)8位cpu；4kb rom或eprom；128字節(jié)ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；21個(gè)特殊功能寄存器sfr；4個(gè)8位并行i/o口，其中p0、p2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64kb rom和64kb ram；一個(gè)可編程全雙工串行口；具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，嵌套中斷結(jié)構(gòu)；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。i/o口介紹：p0、p1、p2、p3p0口（p0.0 - p0.7

24、）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向i/o口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，p0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)lsttl負(fù)載。p1口（p1.0 - p1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口，能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)lsttl負(fù)載。p2口（p2.0 - p2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。p2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)lsttl負(fù)載。p3口（p3.0 - p3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向i/o口，能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)lsttl負(fù)載3。3.2鍵盤(pán)輸入模塊3.2.1鍵盤(pán)接線和按鍵功能分配根

25、據(jù)前一章的分析可知，采用4×4的矩陣式鍵盤(pán)是最有效的。不但節(jié)省單片機(jī)的i/o口資源，而且價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用美觀，其具體接線如圖8所示。圖8 按鍵連線圖根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，我們將鍵盤(pán)分配為數(shù)字鍵（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）、功能鍵（開(kāi)始、關(guān)閉）和待定鍵四個(gè)。數(shù)字鍵用于輸入設(shè)定的淋浴溫度，功能鍵用于系統(tǒng)的輸入設(shè)定溫度后的確認(rèn)和關(guān)閉。3.2.2鍵盤(pán)的掃描原理 識(shí)別按鍵的方法很多，其中，最常見(jiàn)的方法是掃描法。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下。1、判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的

26、電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。2、判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。3.2.3 鍵盤(pán)的工作方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤(pán)掃描只是cpu的工作內(nèi)容之一。cpu對(duì)鍵盤(pán)的響應(yīng)取決于鍵盤(pán)的工作方式，鍵盤(pán)的工作方式應(yīng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中cpu的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證

27、cpu能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又不要過(guò)多占用cpu的工作時(shí)間。通常，鍵盤(pán)的工作方式有三種，即編程掃描、定時(shí)掃描和中斷掃描。1）編程掃描方式編程掃描方式是利用cpu完成其它工作的空余調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序來(lái)響應(yīng)鍵盤(pán)輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，cpu不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到cpu重新掃描鍵盤(pán)為止。鍵盤(pán)掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容： （1）判別有無(wú)鍵按下。 （2）鍵盤(pán)掃描取得閉合鍵的行、列值。 （3）用計(jì)算法或查表法得到鍵值。 （4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒(méi)釋放則繼續(xù)等待。 （5）將閉合鍵鍵號(hào)保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。2）定時(shí)掃描方式:定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的

28、定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，cpu響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。3）中斷掃描方式采用上述兩種鍵盤(pán)掃描方式時(shí)，無(wú)論是否按鍵，cpu都要定時(shí)掃描鍵盤(pán)，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，并非經(jīng)常需要鍵盤(pán)輸入，因此，cpu經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)，為提高cpu工作效率，可采用中斷掃描工作方式。其工作過(guò)程如下：當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，cpu處理自己的工作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，cpu轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤(pán)掃描子程序，并識(shí)別鍵號(hào)。3.3溫度顯示模塊 顯示模塊要完成設(shè)定溫度和溫水溫度的顯示，并且溫水的溫度要實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。為此我們選擇動(dòng)態(tài)顯示模式，

29、led選擇共陽(yáng)的7段數(shù)碼管，并且使用單片機(jī)的串口p3.0（rxd）和p3.1（txd）進(jìn)行顯示。基于這種顯示方式，我們需要選擇串行數(shù)據(jù)輸入、并行數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)芯片74ls164來(lái)驅(qū)動(dòng)led。3.3.1 led顯示原理 led顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp。將7段發(fā)光二極管陰極連在一起，稱為共陰接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮，如圖9所示。點(diǎn)亮led顯示器有兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個(gè)8位的輸出口控制，占用的硬件資源較多，一般僅用于顯示位數(shù)校少的場(chǎng)合

30、。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。對(duì)每一位顯示器而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示位的亮度跟導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。為了顯示字符，要給led顯示器提供顯示段碼（或字型代碼），段碼位對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：表2 段碼位對(duì)應(yīng)表段碼位d7d6d5d4d3d2d1d0顯示位dpgfedcba下表為十六進(jìn)制數(shù)、h、p、u和-的顯示段碼：表3 段碼顯示對(duì)應(yīng)表字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼0c03fa88771f906b837c2a45bcc6393b04fda15e49966e86795926df8e716827dh89767f807p8c738807fuc1

31、3e9906f-bf403.3.2 串行顯示電路和74ls164簡(jiǎn)介串行顯示電路由4個(gè)共陽(yáng)的7段數(shù)碼管和4片74ls164芯片組成。其工作原理基本情況如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)的p3.1引腳不斷地發(fā)出時(shí)鐘脈沖，存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)sbuf里的數(shù)據(jù)從p3.0口一位一位的移出，只要來(lái)一個(gè)脈沖，就輸出一位數(shù)據(jù)，并且對(duì)于單片機(jī)，串行移位輸出的方式是從低位開(kāi)始，即先移出低位數(shù)據(jù)d0，最后移出高位數(shù)據(jù)d7。為了實(shí)時(shí)顯示設(shè)定溫度和溫水溫度，使用1s顯示一次數(shù)據(jù)的方式。共陽(yáng)數(shù)碼管串行顯示電路如圖9所示。圖9 共陽(yáng)管串行顯示74ls164介紹：74ls164為8位數(shù)據(jù)串行輸入、并行輸出移位寄存器，采用dip14引腳封裝。其引腳圖如

32、圖10所示，功能表如表4所示。引腳a、b接在一起作為數(shù)據(jù)輸入端，移位脈沖接8號(hào)引腳clock，到分別接數(shù)碼管的a到dp。當(dāng)需要顯示多位數(shù)據(jù)時(shí)，將下一位的數(shù)據(jù)輸入端接上一個(gè)芯片的。表4 74ls164 對(duì)應(yīng)表輸入輸出清除時(shí)鐘a b lxx xl l lhlx x hh hh hl xl hx ll 圖10 74ls164引腳圖3.4溫度采集模塊在設(shè)計(jì)中，有三處的溫度需要進(jìn)行快速采集：冷水進(jìn)水管處、熱水進(jìn)水管處和溫水出水管處。日常生活中人們淋浴的溫度大約為20到50，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)溫度范圍為0到99。經(jīng)過(guò)前一章分析，這個(gè)模塊中要使用ds18b20進(jìn)行溫度采集，交給單片機(jī)處理。具體模擬如圖11。

33、圖11 ds18b20仿真連接圖3.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊3.5.1步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變得非常的簡(jiǎn)單。但它的控制電路必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)和功率驅(qū)動(dòng)電路組成。步進(jìn)電機(jī)可分為三種類型：（1）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（vr）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5°，但噪聲和振動(dòng)都很大，目

34、前這種電機(jī)已被淘汰；（2）永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm）永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角有7.5°、15°和30°；（3）混合式步進(jìn)電機(jī)（hb）混合式步進(jìn)電機(jī)兼具了永磁式和反應(yīng)式兩種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。它可以分為兩相和五相兩種，兩相的步進(jìn)角一般為1.8°，而五相的步進(jìn)角一般為0.72°。五相步進(jìn)電機(jī)控制角較佳、加減速時(shí)間較短、動(dòng)態(tài)慣性較低。它廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，我們也選擇二相的混合式步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，選擇應(yīng)用廣泛的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片l297和l298來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。3.5.2步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的

35、實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要

36、的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。3.5.3 步進(jìn)電機(jī)在控制上的特點(diǎn)1.步進(jìn)電機(jī)的輸出角與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，故控制輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就能控制位移量；2.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比，只要控制脈沖頻率就能調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；3.步進(jìn)電機(jī)有保持力矩，當(dāng)停止輸入脈沖時(shí)，只要維持繞組內(nèi)電流不變，電動(dòng)機(jī)軸可以保持在某固定位置上，不需要機(jī)械制動(dòng)裝置；4.改變通電相序即可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向；5.步進(jìn)電機(jī)相鄰齒之間存在誤差，但是不會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差；6.步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，使得它能夠較快的起動(dòng)和停止；7.步進(jìn)電機(jī)的確定是效率較低，帶負(fù)載能力較差，調(diào)速范圍較小。3.5.4步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器原理步進(jìn)電機(jī)控

37、制中已蘊(yùn)含了細(xì)分的機(jī)理。如三相步進(jìn)電機(jī)按abc的順序輪流通電，步進(jìn)電機(jī)為整步工作。而按aacccbbbaa的順序通電，則步進(jìn)電機(jī)為半步工作。以ab為例，若將各相電流看作是向量，則從整步到半步的變換，就是在與之間插入過(guò)渡向量，因?yàn)殡娏飨蛄康暮铣煞较驔Q定了步進(jìn)電機(jī)合成磁勢(shì)的方向，而合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度本身就是步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度。顯然，的插入改變了合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)大小，使得步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度由變?yōu)?.5 ，從而也就實(shí)現(xiàn)了2步細(xì)分。由此可見(jiàn)，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分原理就是通過(guò)等角度有規(guī)律的插入電流合成向量，從而減小合成磁勢(shì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，達(dá)到步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的目的。在三相步進(jìn)電機(jī)的a相與b相之間插入合成向量ab，則實(shí)現(xiàn)

38、了2步細(xì)分。要再實(shí)現(xiàn)4步細(xì)分，只需在a與ab之間插入3個(gè)向量，使得合成磁勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，就實(shí)現(xiàn)了4步細(xì)分。但4步細(xì)分與2步細(xì)分是不同的，由于 3個(gè)向量的插入是對(duì)電流向量的分解，故控制脈沖已變成了階梯波。細(xì)分程度越高，階梯波越復(fù)雜4。3.5.4 l297和l298簡(jiǎn)介l298為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，對(duì)于混合式二相四線的步進(jìn)電機(jī)，用l298來(lái)驅(qū)動(dòng)是行得通的。l298的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖12所示。圖12 l298內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖l297作為l298的輔助芯片，共同構(gòu)成二相或四相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，只需要控制l297的cw/ 和兩個(gè)端口，前者為正反轉(zhuǎn)控制，后者為步進(jìn)脈沖頻率，改變頻率可以改變電機(jī)的

39、速度；改變占空比可以改變電機(jī)的加速度。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖13所示:圖13 l297內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.5.5 l297和l298構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)的p3.3和p3.5控制第一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，p3.2和p3.7控制第二臺(tái)步進(jìn)電機(jī)。p3.2、p3.3接cw/ ，p3.5、p3.7接。其具體接線圖如圖14所示。圖14 l297和l298構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真4.1 軟件開(kāi)發(fā)與仿真調(diào)試環(huán)境和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言介紹對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)最早是處于匯編級(jí)的開(kāi)發(fā)階段，雖然單片機(jī)和普通計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)非常相似，但擁有自己的特殊的指令。在單片機(jī)的開(kāi)發(fā)中逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，c語(yǔ)言就是其中一種，對(duì)于習(xí)慣匯編語(yǔ)言的人來(lái)說(shuō)

40、，高級(jí)語(yǔ)言的可控性不好。但是匯編語(yǔ)言可讀性以及可維護(hù)性不強(qiáng)，特別是當(dāng)沒(méi)有進(jìn)行很好標(biāo)注時(shí)，往往自己寫(xiě)過(guò)的程序，在自己以后看時(shí)，也是看不懂啊！而且再次寫(xiě)程序時(shí)還要對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行編寫(xiě)，沒(méi)有很好的可重用性。而使用c語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，就能很好的解決這些問(wèn)題。c語(yǔ)言具有良好的模塊化，容易閱讀和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)5。對(duì)于模塊化而言，我們很容易把c語(yǔ)言的程序進(jìn)行移植，功能化的代碼很容易從一個(gè)工程移植到另一個(gè)工程，從而減少了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)員開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的時(shí)間。而且，使用c語(yǔ)言編寫(xiě)的程序更符合人們的思考習(xí)慣，更容易閱讀。c語(yǔ)言編程還有一個(gè)特點(diǎn)是使程序員盡量減少對(duì)硬件的操作。   keilc51

41、是美國(guó)keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。keilc51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，通過(guò)查看編譯后生成的匯編代碼，我們就能體會(huì)到keilc51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前較好的c語(yǔ)言編譯系統(tǒng)的編譯效率已經(jīng)基本達(dá)到中高級(jí)程序開(kāi)發(fā)人員的水平，尤其是用于開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)更具優(yōu)勢(shì)6。proteus是英國(guó)labcenter electronics公司研發(fā)的eda工具軟件。proteus不僅是模擬電路、數(shù)字電路、

42、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是目前世界上最先進(jìn)、最完整的多種型號(hào)微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成了從原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成pcb的完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程7。此軟件與 keilc51結(jié)合使用是設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單方便，因此選用proteus本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的仿真軟件。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對(duì)系統(tǒng)的功能要求做出如下結(jié)論：1.從鍵盤(pán)輸入設(shè)定的溫度值并顯示。2.通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到三個(gè)水管的溫度，并顯示出口溫水溫度。3.通過(guò)單片機(jī)，比較設(shè)定的溫度和出口溫水溫度是否一致，不一致就控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)冷

43、熱水的進(jìn)水量。對(duì)此要求進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后設(shè)定所需的溫度并通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，然后對(duì)系統(tǒng)的出口水溫進(jìn)行檢測(cè)并顯示出來(lái)，把設(shè)定溫度和出口檢測(cè)溫度的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)處理單元進(jìn)行處理，對(duì)溫差進(jìn)行判斷，根據(jù)溫差的情況進(jìn)行調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行情況，看看是否要對(duì)混水閥門(mén)進(jìn)行調(diào)整。依次思想進(jìn)行循環(huán)。直至檢測(cè)到系統(tǒng)停止信號(hào)，推出程序?？傮w系統(tǒng)流程圖如圖15：圖15 系統(tǒng)總體流程圖4.3 子程序描述及其流程圖根據(jù)要完成的功能，其系統(tǒng)子程序包括：溫度讀取子程序、按鍵掃描子程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制子程序（升、降溫控制）、溫差判斷子程序以及單片機(jī)的頭文件定義。其總系統(tǒng)程序見(jiàn)附錄1。4.3.1

44、 溫度讀取子程序設(shè)計(jì)中需要采用3個(gè)ds18b20溫度傳感器進(jìn)行溫度的檢測(cè)，并傳送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。程序見(jiàn)附錄3。讀取ds18b20流程圖如圖16：圖16 讀取ds18b20 流程圖4.3.2 鍵盤(pán)掃描子程序本程序主要是為了獲取設(shè)定所需要的溫度，以及啟動(dòng)和復(fù)位程序的按鍵。對(duì)按鍵進(jìn)行掃描。其流程分為按鍵掃描和判定程序。程序見(jiàn)附錄3。按鍵掃描程序其流程圖如圖17：判斷是否有鍵按下延時(shí)并消抖判斷按鍵位置再次判斷是否有鍵按下nnyy開(kāi)始返回圖17 鍵盤(pán)掃描流程圖4.3.3 步進(jìn)電機(jī)升降溫控制子程序升溫控制子程序：該程序用于當(dāng)設(shè)定溫度高于出水口水溫溫度時(shí)，要想達(dá)到希望的溫度必需增加熱水的進(jìn)水量（或者

45、減少冷水的進(jìn)水量），通過(guò)調(diào)節(jié)熱水閥的步進(jìn)電機(jī)來(lái)增大熱水或者通過(guò)調(diào)節(jié)冷水閥的步進(jìn)電機(jī)來(lái)減少冷水進(jìn)水量來(lái)提高出水口水溫。降溫控制子程序：該程序用于當(dāng)設(shè)定溫度低于出水口水溫溫度時(shí)，要想帶到希望的溫度必需減少熱水的進(jìn)水量（或者增大冷水的進(jìn)水量），通過(guò)調(diào)節(jié)熱水閥的步進(jìn)電機(jī)來(lái)減少熱水或者冷水閥的步進(jìn)電機(jī)來(lái)增加冷水進(jìn)水量來(lái)降低出水口水溫。 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)表示減少進(jìn)水量，反轉(zhuǎn)表示增加進(jìn)水量。其流程圖如圖18所示：冷水步進(jìn)電機(jī)是否反轉(zhuǎn)熱水步進(jìn)電機(jī)是否正轉(zhuǎn)冷水步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)給定量熱水步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)給定量nnnyy升溫控制子程序降溫控制子程序開(kāi)始開(kāi)始退出程序熱水步進(jìn)電機(jī)是否反轉(zhuǎn)冷水步進(jìn)電機(jī)是否正轉(zhuǎn)熱水步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)給定量冷

46、水步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)給定量nyy退出程序圖18 步進(jìn)電機(jī)控制流程圖4.4.4 系統(tǒng)總體仿真圖通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的選型設(shè)計(jì)，在proteus中進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，電路如圖19：圖19 系統(tǒng)總體仿真圖總 結(jié)從本次畢業(yè)設(shè)計(jì)了解：一個(gè)實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及很多復(fù)雜的內(nèi)容和問(wèn)題。在進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分綜合考慮。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)該根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的功能要求及應(yīng)用環(huán)境等確定合理、具體的功能和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性、通用性、先進(jìn)性、可維護(hù)性以及成本等進(jìn)行綜合考慮，以盡量合理并符合單片機(jī)性能及開(kāi)發(fā)工具等因素選擇合適的機(jī)型。這次設(shè)計(jì)的智能型混水閥控制器具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能夠較

47、好地滿足使用者的需要，并能夠?qū)崿F(xiàn)有效節(jié)水。其不足之處是不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混水閥出水口溫水壓力及流量的控制，為真正促進(jìn)智能型浴室混水閥的應(yīng)用，需要采用新器件以實(shí)現(xiàn)電路更加緊湊，改進(jìn)混水閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)等方面采取一定的技術(shù)措施，同時(shí)增加對(duì)混水閥出水口溫水管道的壓力以及淋浴水流方式的自動(dòng)選擇，是值得探討的問(wèn)題。在歷經(jīng)半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了如何有效地查閱文獻(xiàn)，收集資料，如何更快速地讀懂器件手冊(cè)，更進(jìn)一步鍛煉了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。另外，這半年的設(shè)計(jì)過(guò)程其實(shí)也是對(duì)我四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，使我認(rèn)識(shí)到我四年里學(xué)到了什么，還有哪些方面的能力有待提高等等。我堅(jiān)信通過(guò)這半年的學(xué)習(xí)會(huì)對(duì)我今后的工作和學(xué)習(xí)打下

48、堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 李雙喜. 智能型浴室混水閥控制器的設(shè)計(jì)j，微型機(jī)與應(yīng)用，2005，no.4：17-19.2 祁偉，鄭巍，莊志惠.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)教程m，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2007，14-36.3 賴麒文.8051單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用m，科學(xué)出版社，2002，47-88.4 張金波.三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)j，自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2002，136-178.5 賴麟文.8051單片機(jī)c語(yǔ)言徹底應(yīng)用m，科學(xué)出版社，2002，233-247.6 張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的proteus設(shè)計(jì)與仿真m，電子工業(yè)出版社，2007，67-88.7 楊振江.智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中

49、的新器件及應(yīng)用m，西安，西安電子科技大學(xué)出版社，2001，167-199.8 劉映群，張麗娜，周潤(rùn)景.proteus入門(mén)實(shí)用教程m，機(jī)械工業(yè)出版社，2007，267-332.9 唐光榮.微機(jī)應(yīng)用技術(shù)(數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù))m.北京，清華大學(xué)出版社，2000，112-134.10 黃繼昌.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例m，人民郵電出版社，1998，167-189.11 趙亮，候國(guó)銳.單片機(jī)c語(yǔ)言編程與實(shí)例m，人民郵電出版社，2003，40-47.12 倪志蓮，張怡典.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京，北京理工大學(xué)出版社m，2007，272-292.13 周潤(rùn)景，張麗娜.基于proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

50、m，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2006，321-339.附 錄附錄1#include<generaldef.h>#include<ds18b20.h>void main()int i,j=0,k=0;displaytempture();readtempture();displaytempture();inputtemp();cw1=1;cw2=1;while(1)if(tempture2>input+3)if(tempture2<tempture1)coolrun();j+;elsehotrun();k+;else if(tempture2<inp

51、ut-3)if(tempture2<tempture1)hotrun();k+;elsecoolrun();j+;else; readtempture();displaytempture();i=keyscan();if(i=15)poweroff();for(i=0;i<=j;i+)cw2=0;coolrun();for(i=0;i<=k;i+)cw1=0;hotrun();while(1);附錄2reg52.h（系統(tǒng)端口各個(gè)位定義）#ifndef _reg52_h_#define _reg52_h_sfr p0 = 0x80;sfr p1 = 0x90;sfr p2 =

52、0xa0;sfr p3 = 0xb0;sfr psw = 0xd0;sfr acc = 0xe0;sfr b = 0xf0;sfr sp = 0x81;sfr dpl = 0x82;sfr dph = 0x83;sfr pcon = 0x87;sfr tcon = 0x88;sfr tmod = 0x89;sfr tl0 = 0x8a;sfr tl1 = 0x8b;sfr th0 = 0x8c;sfr th1 = 0x8d;sfr ie = 0xa8;sfr ip = 0xb8;sfr scon = 0x98;sfr sbuf = 0x99;sfr t2con = 0xc8;sfr rcap2l = 0xca;sfr rcap2h = 0xcb;sfr tl2 = 0xcc;sfr th2 = 0xcd;sbit cy = psw7;sbit ac = psw6;sbit f0 = psw5;sbit rs1 = psw4;sbit rs0 = psw3;sbit ov = psw2;sbit p = psw0; /8052 onlysbit tf1 = tcon7;sbit tr1 = tcon6;sbit tf0 = tcon5;sbit tr0 =