毕业设计暖气控制器的研究Word文件下载.doc
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2012年6月6日
大学本科生毕业论文(设计)
TheDesignofControllingnodesforHeatingsavingBasedonMCU
35
摘要
根据目前国内水循环供暖的现状,通过了解供暖的模式,以及供暖的特点,设计了一款暖气节能控制器,它的出现实现了水循环供暖的智能控制,节约了宝贵的能源,有利于保护自然环境。
它的核心部件AT89C51,是一款低电压、低功耗、高性能的8位微处理器,内部的5个中断源,4组I/O口及可编程串行通道使得方案设计更灵活。
温度传感器使用具有单线接口方式的DS18B20,它的使用大大简化了电路结构,并提高了数据采集效率。
它的抗干扰能力强,节能环保,界面简单易懂,并且易于安装,维护,操作,从而有利于市场推广。
关键词暖气节能控制器AT89C51单片机DS18B20
Abstract
Accordingtothecurrentstatusquoofthedomesticwater-cycleheating,Ihavedesignedaheatingenergy-savingcontrollerbyunderstandingtheheatingmode,andthecharacteristicsoftheheating.Theinventionmakestheintelligentcontrolofthewater-cycleheatingbecomeareality,savingvaluableenergyandprotectingthenaturalenvironment.ThecorecomponentofthisdeviceistheAT89C51(alowvoltage,lowpower,high-performance8-bitmicroprocessor)withfiveinterruptsources,fourI/Oportsandaprogrammableserial,makingthedesignprocessmoreflexible.ThedigitaltemperaturesensorDS18B20withsingle-wireinterface,whichsimplifiesthecircuitstructure,improvetheefficiencyofdataacquisition.Theinventionhasexcellentanti-interferenceability,energysavinganditsinterfaceisstreamlineandeasytounderstand,andeasytoinstall,maintain,operate,thuscontributingtothemarketPromotion.
KeywordsheatingsavingcontrollerAT89C51ofMCUDS18B20
目录
绪论 1
1.1暖气控制器简介 1
1.1.1发展现状 1
1.1.2发展前景 1
1.1.3设计方案 1
第二章暖气控制器的硬件设计 3
2.1AT89C51单片机 3
2.1.1总述 3
2.1.2 管脚介绍 4
2.1.3AT89C51的硬件结构框图 7
2.2DS18B20温度传感器 7
2.2.1DS18B20概述 7
2.1.2DS18B20的主要特点 8
2.1.3DS18B20的电路符号及管脚排列 8
2.1.4DS18B20的硬件结构框图 10
2.2.2DS18B20访问流程 10
2.2.3DS18B20的温度转换操作 12
2.2.4C51模拟单总线操作子函数 12
2.3键盘接口 14
2.3.1键盘接口简介 14
2.4C51液晶显示LCD 16
2.4.1LCD概述 16
2.4.2控制驱动器ST7290 16
2.4.3LCD控制器指令集 20
2.4.5LCD液晶显示器:
NH12864M的管脚图 23
2.5电动阀门之电磁阀 24
2.6热释电红外传感器 25
第3章暖气控制器的软件设计 27
3.1程序总体设计 27
3.1.1液晶显示的程序设计 27
3.1.2数字温度传感器的程序设计 28
3.1.3矩阵键盘的程序设计 28
结束语 30
谢辞 31
参考文献 32
附录 33
绪论
1.1暖气控制器简介
1.1.1发展现状
目前,全国很多地区普遍使用传统的水循环供暖方式提供集体供暖,但是,此供暖方式不便于分户温控和计量,即室内温度无法根据人的意愿实现灵活、梯度、柔和变化,从而使广大用户承受额外的经济负担。
国内庞大的供暖系统不仅产生过多的废气、废水,严重加剧了环境负担,而且导致了严重的资源浪费。
所以,我们要从用户源头实现资源节省,为此,我们要设计一款暖气智能节点控制节能系统,其特点是可以根据不同用户的不同需求实现自由控制暖气目的,创新点是用户可以在不同时间段,能随心所欲的选择合适的供暖温度,达到节能的目的,再进一步的可以让用户通过电话进行远程实时控制,实现人性化设计。
由于国内的传统水循环供暖方式是以集体为供暖单位,对单独用户不提供节暖节能设备,从而缺乏对个体户的实时控制,并且市场上也没有一套完善的第三方节暖节能设备。
所以这是本领域在趋向于完美过程中的一个漏洞,我们能够在此机遇下设计出一款适时的产品。
还有就是国外对于智能家具的研究开发起步较早,技术相对成熟,但满足我们要求的产品却寥寥无几,况且价格不菲,相关技术又实行垄断,所以完全限制了国外产品的大规模装配。
随着社会的发展,人类文明的进步,人们的生活越来越趋向于智能,节能环保及便捷。
控制器将为生活节奏快速的城市居民提供优越的服务。
“十二五”规划明确提出“绿色发展、建设资源节约型、环境友好型社会”,所以,建立一个绿色发展,资源节约的供暖系统势在必行,大势所趋。
1.1.2发展前景
首先,由于现在电子信息技术的不断发展,使得家具智能化成为现实,并为其提供了可靠的技术保障,和广阔的发展空间。
比如说,在国内新型的产物--物联网,就是对此最有利的印证。
其次,由于人类消费观念的提升,人们越来越重视节能环保产品。
所以,家具开发设计趋向于节能环保是顺应历史潮流,是符合现代人类文明发展规律的。
1.1.3设计方案
控制器以单片机AT89C51为核心,外围电路有温度传感器DS18B20,矩阵键盘,LCD电路,红外遥控,响应电路。
具体结构框图如图1
第二章暖气控制器的硬件设计
2.1AT89C51单片机
2.1.1总述
单片微型计算机简称单片机,又称为微控制器(MCU)是微型计算机家族的重要成员,它是一块集成的电路芯片,通过采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU,只读存储器ROM、随机存储器RAM、多组I/O口和串口通道、定时/计时器等部件集成到一块SI片上的一个小型而完美的计算机系统。
单片机AT89C51是一款低电压,高性能CMOS8位微处理器,诞生于美国ATMEL公司,AT89C51采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术生产,存储器结构采用哈佛型结构,即将程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)分开,它们有各自独立的存储空间、寻址机构和寻址方式,并且与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚完全兼容。
由于AT89C51单片机具有开发应用方便,功能全,体积小,廉价等优点,具有超强的MCU领域竞争力,在未来的工业界,科技界将得到广泛的发展。
AT89C51的主要功能特点:
l8位微控制器;
l与MCS-51指令系统完全兼容;
l可编程FLASH存储器4K字节,存储器保存数据可达十年;
l特殊功能寄存器区;
l128×
8位内部RAM(MS-52系列有256字节RAM);
l4个8位并行可编程输入/输出口线(P1、P2、P3、P4);
l2个16位定时/计数器(MS-52系列拥有3个);
l2个优先级的五个中断源结构(2个外部中断+2个定时/计数器+1个全双工串口);
l全双工的可编程串行通道;
l具有布尔运算能力;
l全静态操作:
0Hz-24Hz;
2.1.2 管脚介绍
图2.1AT89C51的管脚图
第39~32引脚P0口:
P0口是一组漏极开路的三态双向口,即地址总线和数据总线分时复用。
作为输出口时,每一个管脚都能够驱动8个LSTTL门电路。
当“1”被写入P0口时,每个管脚都能够作为高阻抗输入端。
P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时,转换地址和数据总线复用,并在这时激活内部的上拉电阻。
P0口在闪烁编程时,P0口接收指令,在程序校验时,输出指令,需要接电阻。
图2.2P0口位结构图
第1~8引脚P1口:
P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。
对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。
因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。
闪烁编程时和程序校验时,P1口接收低8位地址。
第28~21引脚P2口:
P2口也是一个准双向口,它有两种使用功能:
一种是当系统不扩展外部存储器时,作普通I/O口使用,其功能和原理与P0口第一功能相同,只是作为输出口时不需外接上拉电阻;
另一种是当系统外扩存储器时,P2口作系统扩展的地址总线口使用,输出高8位的地址A7~A15,与P0口第二功能输出的低8位地址相配合,共同访问外部程序或数据存储器(64KB),但它只确定地址并不能像P0口那样还可以传送存储器的读写数据。
第10~17引脚P3口:
P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/O口,P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。
对P3口写如“1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。
P3口除了作为一般的I/O口外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示:
表2.1AT89C51的P3口功能定义
引脚
第二功能
功能说明
P3.0
RXD
串行数据输入端
P3.1
TXD
串行数据输出端
P3.2
外部中断0中断请求信号输入端
P3.3
外部中断1中断请求信号输入端
P3.4
T0
定时/