熱水器水溫控制器設(shè)計(jì)1

1、本科生課程設(shè)計(jì)（論文）遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）題目：題目： 熱水器水溫控制器設(shè)計(jì)熱水器水溫控制器設(shè)計(jì) 院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 111902011111902011 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 吳小強(qiáng)吳小強(qiáng) 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 孟德威孟德威 起止時(shí)間：起止時(shí)間： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%

2、以百分制計(jì)算學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目熱水器水溫控制器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)其功能是實(shí)時(shí)檢控水的溫度，將水的溫度控制在允許范圍內(nèi)（070） ，溫度可由使用者可任意設(shè)定并顯示。使用電阻絲加熱，加熱功率 1kW。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：硬件電路設(shè)計(jì)：1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 溫度傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)3. 顯示電路及控制電路設(shè)計(jì)4. 電源設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)：1.編程程序流程圖 2.程序編寫(xiě)進(jìn)度計(jì)劃第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設(shè)計(jì)方案的確定第 4 天 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 5 天溫度傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)第 6 天顯示

3、電路及控制電路設(shè)計(jì)第 7 天 程序流程圖設(shè)計(jì)第 8 天 軟件編寫(xiě)與調(diào)試第 9 天 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)完成第 10 天 答辯指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II摘 要隨著微機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對(duì)溫度的控制水平。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一套熱水器水溫控制器系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)在 070范圍內(nèi)設(shè)定控制溫度，且 70時(shí)高溫報(bào)警，十進(jìn)制數(shù)碼管顯示溫度，在 PC 機(jī)上顯示溫度曲線(xiàn)等功能，并具有較快響應(yīng)與較小的超調(diào)。整個(gè)系統(tǒng)核心為 51 單片機(jī)，包括傳感器，按鍵輸入電路，

4、LED 顯示電路，上位機(jī)通信電路以及控制加熱器的繼電器驅(qū)動(dòng)電路。利用 ADC0809 的 8 位精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器，完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)采樣與模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)數(shù)字濾波消除系統(tǒng)干擾，并對(duì)溫度值進(jìn)行運(yùn)算處理，以調(diào)節(jié)加熱功率大小。同時(shí)在下位機(jī)上通過(guò)數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，通過(guò) USB 接口傳送信息至上位機(jī)，可以直接在 PC 端，觀察溫度的變化曲線(xiàn)，并根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和處理，由此完成對(duì)水溫的采樣和控制其功能是實(shí)時(shí)檢控水的溫度，將水的溫度控制在允許范圍內(nèi)（070） ，溫度可由使用者可任意設(shè)定并顯示。使用電阻絲加熱，加熱功率 1kW。簡(jiǎn)述了設(shè)計(jì)中各單元電路的工作原理。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度控制；A/D

5、轉(zhuǎn)換器本科生課程設(shè)計(jì)（論文）III目 錄第 1 章 緒論 .41.1 熱水器水溫控制器概況 .41.2 本文研究?jī)?nèi)容 .4第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .52.1 熱水器水溫控制器總體設(shè)計(jì)方案 .52.2 CPU 的選擇 .62.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 .32.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì) .72.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) .72.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 .8第 3 章 熱水器水溫控制器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) .103.1 熱水器水溫控制器傳感器的選擇 .103.2 熱水器水溫控制器檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì) .103.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇 .113.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖.113.3 熱水器水溫顯示輸出接口電路

6、設(shè)計(jì) .123.4 人機(jī)對(duì)話(huà)接口電路設(shè)計(jì) .4第 4 章 熱水器水溫控制器軟件設(shè)計(jì) .134.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 .134.2 流程圖設(shè)計(jì) .14第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 .165.1 系統(tǒng)原理圖 .165.2 系統(tǒng)原理綜述 .17第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .18本科生課程設(shè)計(jì)（論文）IV參考文獻(xiàn) .19第 1 章 緒論1.1 熱水器水溫控制器概況熱水器水溫控制器應(yīng)用于熱水器的溫度控制，功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控水的溫度，將水的溫度控制在允許范圍內(nèi)（070）溫度可由使用者任意設(shè)定，低于設(shè)定值時(shí)啟動(dòng)加熱裝置，當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定值時(shí)，停止加熱。主要研究單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，以及實(shí)時(shí)的采集的及時(shí)性，對(duì)于 51 單

7、片機(jī)可以有更好更高的了解及應(yīng)用，對(duì)以后的工作研發(fā)或是現(xiàn)場(chǎng)控制有著基本的要求。1.2 本文研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)熱水器水溫控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控水的溫度，將水的溫度控制在允許范圍內(nèi)（070） ，溫度可由使用者可任意設(shè)定并顯示。使用電阻絲加熱，加熱功率1kW。硬件電路設(shè)計(jì)：1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 溫度傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)3. 顯示電路及控制電路設(shè)計(jì)4. 繼電器控制部分5. 按鍵電路6. 報(bào)警部分軟件設(shè)計(jì)：1.編程程序流程圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 熱水器水溫控制器總體設(shè)計(jì)方案圖 2.1 過(guò)程層原理框圖因?yàn)?80C51 單

8、片機(jī)內(nèi)部自帶 8K 的 ROM 和 256 字節(jié)的 RAM，因此不必構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展電路。單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括單片機(jī)的選擇、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)和復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖 2.1 所示。1單片機(jī)選擇由于系統(tǒng)屬于小型，對(duì)于精度和速度方面上都不是有著太高的要求所以選擇51 系列單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)課設(shè)所要求的目的，對(duì)于信息期間的普及化和小型化，產(chǎn)業(yè)化，其價(jià)格是日益降低，所以選擇 AT89C51 單片機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)：有一得性能價(jià)格比，集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強(qiáng)大、低功耗、低電壓、便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品、2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)51 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部有一個(gè)高增益反向

9、放大放大器，用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳 XTALI 和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在 XTALI 和 XTAL2 兩端跨接警惕或陶瓷諧 單片機(jī)AT89C51LED 數(shù)碼顯示加熱裝置復(fù)位電路報(bào)警裝置溫度傳感器本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器，振蕩器的頻率范圍 024MHz。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。外部時(shí)鐘用于特殊的環(huán)境所以不予考慮及介紹。3復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位

10、電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RESET 引腳出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使 RESET 引腳保持 10ms 以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠地復(fù)位。采用上電復(fù)位電路和按鍵脈沖復(fù)位結(jié)合的方式。2.2 CPU 的選擇本設(shè)計(jì)采用 Intel 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)（如圖 2.2），AT89C51 是一種低功耗，高性能的單片機(jī)，性?xún)r(jià)比非常高，采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，89C51 單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)有 Flash 存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash 存儲(chǔ)器是一種可以電擦

11、除和電寫(xiě)入的閃速存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)記 Flash ROM） ，讀寫(xiě)方便。因此得到廣泛應(yīng)用。 圖 2.2 AT89C51 單片機(jī) E A /V P31X 119X 218R E SE T9R D17W R16IN T 012IN T 113T 014T 115P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1 67P1 78P0 039P0 138P0 237P0 336P0 435P0 534P0 633P0 732P2 021P2 122P2 223P2 324P2 425P2 526P2 627P2 728PS E N29A L E /P30T X D11R X D10本科生課程設(shè)計(jì)

12、（論文）72.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展89C-51 型單片機(jī)片內(nèi)有 128B 的 RAM，在實(shí)際應(yīng)用中僅靠這 256B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這種情況下可利用 MCS-51 單片機(jī)所具有的擴(kuò)展功能擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。MCS-51 系列單片機(jī)最大可擴(kuò)展 64KB。6264 是 8K8 位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，采用 CMOS 工藝制造，單一+5V 電源供電，額定功率 200mW，典型存取時(shí)間200ns，為 28 線(xiàn)雙列直插式封裝。NetLabel7NetLabel8NetLabel11NetLabel12A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122CS12

13、0CS226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196264圖 2.3 6264 引腳圖6264 的特性及引腳信號(hào) 6264 的容量為 8KB，是 28 引腳雙列直插式芯片，采用 CMOS 工藝制造A12A0：地址線(xiàn)，可尋址 8KB 的存儲(chǔ)空間 。D7D0：數(shù)據(jù)線(xiàn)，雙向，三態(tài)。 ：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 OE：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。WECE1：片選信號(hào) 1，輸入，在讀 /寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 CE2：片選信號(hào) 2，輸入，在讀 /寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 VCC：+5V 工作電壓。GND：信號(hào)地。 6264 的操作方式 6264 的操作方式由 C

14、E1、CE2 的共同作用決定本科生課程設(shè)計(jì)（論文）82.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)從新啟動(dòng)，因此非常重要（如圖 2.4） 。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RESET 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械周期以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可靠的復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使RESET 引腳保持 10ms 以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠的復(fù)位。復(fù)位電路中電阻電容的值是根據(jù)復(fù)位信號(hào)的有效脈沖的寬度來(lái)計(jì)算電容電阻的取值的，也就是說(shuō)，假設(shè)，單片機(jī)高電平復(fù)位，而高電平至少要持續(xù) 10ms 才有效，就要根據(jù)這個(gè)時(shí)間來(lái)設(shè)置電

15、容電阻的值。 假設(shè)高電平復(fù)位有效，一充一放周期是 1.386*RC，舍去充放過(guò)程中較低的電平，一般的單片機(jī)復(fù)位脈沖寬度取值：大概為（0.71）RC ，其周期為復(fù)位脈沖寬度的倒數(shù)，因此可以根據(jù)周期確定相應(yīng)的電容電阻值。其中 R1 可以為 0，因?yàn)镽1 的作用是為了防止電流過(guò)大，保護(hù)電路。2.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)在工作時(shí)，是統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍的進(jìn)行的。這個(gè)脈沖是有單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。時(shí)鐘電路用與產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘發(fā)方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式（如圖 2.5） 。在 AT89C51 內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用

16、于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳XTSL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入和輸出端。在 XTSL1 和 XTAL2；兩端接一個(gè)晶振，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其輸出的脈沖直接送進(jìn)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。電容 C1 和 C2 通常選擇 20uf 左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)的作用，輸出震蕩范圍是 024MHZ。R 11KR 210 KS 1R E S E TC 3V C C圖 2.4 復(fù)位電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9 圖 2.5 時(shí)鐘電路2.6CPU 最小系統(tǒng)圖CPU 最小系統(tǒng)是單片機(jī)運(yùn)行工作起來(lái)所必需的最基本電路組成。它包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路（如圖 2.6） 。1.電源電路：向單片機(jī)供電。

17、其中 VCC 接+3V，GND 接地。AT89S52 單片機(jī)的工作電壓范圍為 4V5.5V，所以通常外接 5V 直流電源。2.時(shí)鐘電路：又稱(chēng)為振蕩電路，是單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。3.復(fù)位電路:確定單片機(jī)工作的初始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。圖 2.6 CPU 最小系統(tǒng)12 M20 uf20 ufEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2

18、425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD1089C51D0D1D2D3D4D5D6D7C1R1R2S1SW-PBVCCC2C3本科生課程設(shè)計(jì)（論文）10第 3 章 熱水器水溫控制器輸入輸出接口電路設(shè)計(jì)3.1 熱水器水溫控制器傳感器的選擇熱電阻傳感器主要用于測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛用于測(cè)量-200+500范圍內(nèi)的溫度.按照熱電阻的熱度不同,熱電阻可以分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩類(lèi),前者稱(chēng)為熱電阻,后者稱(chēng)為熱敏電阻。以熱電阻或熱敏電阻為主要器件制成的傳感器稱(chēng)為熱電阻傳感器或熱敏電阻傳感器。根據(jù)本設(shè)計(jì)中所需要測(cè)量的溫度范圍、敏感度、精確度

19、以及考慮其經(jīng)濟(jì)性，熱敏電阻傳感器為最合適的測(cè)溫元件。3.2 熱水器水溫控制器檢測(cè)接口電路設(shè)計(jì)熱敏電阻接口變換是最佳的線(xiàn)性化設(shè)計(jì)，最關(guān)鍵問(wèn)題是擬合直線(xiàn)的選擇方法問(wèn)題。選擇擬合直線(xiàn)方法不同，設(shè)計(jì)的方法也不同，測(cè)量的精度不同。本設(shè)計(jì)采用的是熱敏電阻電橋接口變換，熱敏電阻電橋與運(yùn)放級(jí)聯(lián)電路 圖 3.2 電橋與運(yùn)放級(jí)聯(lián)R 1R (T )R 3R 2R 6R 4RR 5-9+9E o本科生課程設(shè)計(jì)（論文）113.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇A/D 轉(zhuǎn)換接口是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集前向通道的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集是在模擬信號(hào)源中采集信號(hào),并將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程。因此,完成數(shù)據(jù)采集應(yīng)具備下述基本部件:模擬多

20、路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和信號(hào)調(diào)節(jié)電路,采樣/保持放大器,模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器,通道控制電路?；谝陨媳容^，綜合性?xún)r(jià)比，選擇 8 為主次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器：ADC0809 ADC0804ADC0809的功能是將輸入模擬量轉(zhuǎn)換為與其成正比例的數(shù)字量,它具有8路模擬輸入端口,地址線(xiàn)可決定對(duì)哪一路模擬輸入做AD轉(zhuǎn)換.ADC0804的功能與ADC0809基本相同，不同點(diǎn)在于它有一路輸入。對(duì)于本設(shè)計(jì)的要求是有一路的輸入信號(hào)，所以從性?xún)r(jià)比的方面考慮選擇ADC0804更優(yōu)。 3.2.2 模擬量檢測(cè)接口電路圖E A /V P31X 119X 218R E SE T9R D17W R16IN T 012IN T 11

21、3T 014T 115P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1 67P1 78P0 039P0 138P0 237P0 336P0 435P0 534P0 633P0 732P2 021P2 122P2 223P2 324P2 425P2 526P2 627P2 728PS E N29A L E / P30T X D11R X D10VCC40GND2089 C5 1D b0D b1D b2D b3D b4D b5D b6D b7C L KIN T RR DW RV CCV IN ( +)V IN ( -)C SG N DA D C 80 84V CC絲 絲 絲圖 3.

22、2 模擬量檢測(cè)接口電路D b0D b1D b2D b3D b4D b5D b6D b7C L KIN T RR DW RV CCV IN ( +)V IN ( -)C SG N DA D C 80 84本科生課程設(shè)計(jì)（論文）123.3 熱水器水溫顯示輸出接口電路設(shè)計(jì)EA/VP31X 119X 218RESET9RD17WR16IN T012IN T113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PS

23、EN29A LE/P30TXD11RXD1089C511K1K1KV CCD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7abcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgMC14543圖 3.3 熱水器水溫顯示輸出接口電路3.4 人機(jī)對(duì)話(huà)接口電路設(shè)計(jì)3.4.1 顯示接口電路設(shè)計(jì)顯示電路如圖 3.3 所示。LED 顯示塊是由發(fā)光二

24、極管顯示字段的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管共地。NetLabel1NetLabel2NetLabel3NetLabel4P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2223P2122P2324P2425P2526P2627P2728RXD10TXD11ALE P30PSEN2989C51本科生課程設(shè)計(jì)（論文）13NetLabel1NetLabel2NetLabel3NetLabel4P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2223P2122P232

25、4P2425P2526P2627P2728RXD10TXD11ALE P30PSEN2989C51 圖 3.4 顯示電路原理圖當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；本設(shè)計(jì)選用的顯示塊是共陰極的 LED（共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮） 。將單片機(jī) I/O 口的 8 位線(xiàn)與顯示塊的發(fā)光二極管的引出端（adp）相連，共陰極低電平有效，選通有效后 8 位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14第 4 章 熱水器水溫控制器軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯

26、示當(dāng)前測(cè)量溫度，此時(shí)加熱指示燈和保溫指示燈均不點(diǎn)亮；若此時(shí)按“自動(dòng)加熱”鍵，則單片機(jī)自動(dòng)將預(yù)加熱溫度設(shè)置為 70并開(kāi)始加熱，送出一個(gè)加熱信號(hào)，并點(diǎn)亮加熱指示燈；若按“溫度設(shè)置”鍵，則進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時(shí)數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時(shí)通過(guò)按鍵“”和“”進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按“5”遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次“溫度設(shè)置”鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開(kāi)始加熱。此時(shí)單片機(jī)通過(guò)數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度并和預(yù)設(shè)置溫度進(jìn)行對(duì)比，如果實(shí)測(cè)溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，則單片機(jī)發(fā)出停止加熱信號(hào)并熄滅加熱指示燈，點(diǎn)亮保溫指示燈，且當(dāng)超過(guò)預(yù)設(shè)溫度時(shí)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下 5 度時(shí)，單片

27、機(jī)再次發(fā)出加熱信號(hào)，同時(shí)熄滅保溫指示燈，點(diǎn)亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）154.2 流程圖設(shè)計(jì)1.主程序流程圖設(shè)計(jì) 開(kāi)始初始化讀 D18B20溫度轉(zhuǎn)換顯示溫度自動(dòng)加熱加熱溫度設(shè)置 70CY設(shè)置溫度NYN溫度+溫度-設(shè)置完成預(yù)設(shè)溫度-5預(yù)設(shè)溫度+5YN本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16 2.讀取溫度DS18B20模塊的流程 3.模擬量檢測(cè)流程圖設(shè)計(jì)啟動(dòng)采樣延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束讀取采樣電壓結(jié)束將電壓結(jié)果經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)單片機(jī)開(kāi)始開(kāi)始初始化讀取溫度值ROM 操作命令返回存儲(chǔ)操作命令DS18B2 存在嗎YN本科生課程設(shè)計(jì)（論文）17第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析5.1 系統(tǒng)原理圖圖 5.

28、1 系統(tǒng)原理圖EA/VP31X 119X 218RESET9RD17WR16IN T012IN T113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29A LE/P30TXD11RXD1089C51PN P1K1K1KV CCabcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abcdefgD 0D 1D 2D 3LDMB1abfcgdeDPYLED

29、gn1234567abcdefgabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgabfcgdeDPYLEDgn1234567abcdefgMC14543C1R1R2S1SW-PBV CCC2C3123D S18B20+5vK ?RELA Y-SPST絲絲絲3.3k3.3kV CCP3.1220VSW1SW2SW3SW4123456789CON 9V CCP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7D b0D b1D b2D b3D b4D b5D b6D b7CLKIN TRRDWRV CCV IN (+)V IN (-)CSG NDA DC8084V CC本科生課程設(shè)計(jì)（論文）185.2 系統(tǒng)原理綜述熱水器水溫控制器系統(tǒng)原理：在 070可控范圍內(nèi)控制溫度，整個(gè)系統(tǒng)核心用 51 單片機(jī)，包括傳感器，按鍵輸入電路，上位機(jī)通信電路以及控制加熱器的繼電器驅(qū)動(dòng)電路。利用 ADC0809 的 8 位精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器，完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)采樣與模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)數(shù)字濾波消除系統(tǒng)干擾，并對(duì)溫度值進(jìn)行運(yùn)算處理，以調(diào)節(jié)加熱功率大小。同時(shí)在下位機(jī)上通過(guò)數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，通過(guò) USB