基于单片机的电热水器温度控制系统设计Word格式文档下载.docx

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Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnologyandproduction,andinlife,thetemperaturehasbecomeafrequentlyoccurringwords.Temperaturemeasurementandcontrolofproductionhasalsobecomeanimportantpartoflife.Physicalprocessesandchemicalreactionsinthechemical,petroleum,metallurgyandotherproductionareas,thetemperatureisoftenaveryimportantquantitythatneedstobecontrolledaccurately.Inadditiontothesesectors,thetemperaturecontrolsystemisalsowidelyusedinotherareas,isaveryversatileclassofindustrialcontrolsystems.

Inthispaper,thedesignoftheelectricwaterheatertemperaturecontrolsystemusingAT89C51microcontrollercore,useAT89C51existinginterfacestoconnectperipheralhardwaremodule,andthroughDS18B20temperaturesensoraccuratelydetectsthecurrenttemperature,DS1302real-timeclockchipdisplayfunction,andthemeasuredtemperaturedatatothemicrocontrollerforanalysis.ByLCD1602displayandreal-timetemperature.Amongthem,thesystemsoftwaredesign,pre-designedupperandlowerlimitvalues​​weregoodthedesiredtemperature,andthroughtheupperandlowercontrolbuzzeralarm,andthenthroughtherelayofftodeterminewhethertheheatingwireheating,simplecontrolofthetemperaturereachthepre-setrange.

Keywords:

AT89C51microcontroller,temperaturecontrol,LCDdisplay

目录

第一章绪论 4

1.1引言 4

1.2研究的背景及意义 4

1.3本文的主要研究内容和研究对象 5

第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 6

2.1电热水器控制系统功能说明 6

2.2整体设计方案 6

第三章系统硬件结构设计 7

3.1系统整体设计线路图 7

3.2最小系统介绍 7

3.3温度采集电路方案 10

3.4继电器控制电路 14

3.5键盘电路 14

3.6实时时钟电路 15

3.7显示电路 17

3.8温度报警电路 23

第四章系统软件设计 24

4.1编程软件及编程语言的介绍 24

4.2主程序工作流程图 24

4.3各模块子程序流程图 26

第五章系统的仿真 27

5.1仿真软件 27

5.2系统的仿真运行与分析 28

第六章总结与展望 30

参考文献 31

致谢 32

毕业设计小结 33

附录 34

附录一：

电热水器温度控制系统电路图 34

附录二：

系统软件编程 34

第一章绪论

1.1引言

热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。

目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器.就中国的具体情况而言,由于太阳能热水器的使用受天气原因的限制,使用范围狭窄；

燃气热水器由于以石油、天然气为燃料，而燃料供应量又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因此电热水器越来越受到消费者的青睐。

根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长期以来占优势的燃气热水器。

该中心预计，在城市电网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头。

目前市场上的电热水器又连续水流式和贮水式，前者虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，大多数家庭供电线路难以承受。

而市场上传统的机械式电热水器控制功能不完善,而且精度低、可靠性差，生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋向于智能化和数字化，因此我们采用ATMEL生产的TC89S51单片机作为控制中心设计了这款智能家用电热水器。

1.2研究的背景及意义

由于消费水平的提高和人们对生活品质要求的提高，热水器已由一个高档的奢侈品成为一种必备的家庭用具，受到越来越多人的青睐。

而电热水器已经成为今后热水器市场的发展方向。

因为气价涨了，而电价却降了；

电热水器使用安全、卫生、又无污染。

今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头，其产品质量、技术水平、服务规范将不断提升，价格也会下降。

我国过去的热水器市场一直以燃气热水器为主，近年来电热水器逐渐占据了部分市场成为主导，并且代表了未来的发展趋势。

随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。

伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对其原理稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

例如：

在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

1.3本文的主要研究内容和研究对象

当今，单片机的技术已经非常成熟了，它集成度高、功能强、存储量大、速度快、抗干扰性强和指令丰富等的优点，使它的应用遍及各个领域。

本系统设计一个基于用AT89C51的水温控制系统，能在一定的范围内采集监控水温，控制精度有所提升，同时具有较好的快速性，报警，显示等功能且价格低廉，具有很高的工程应用价值和现实意义。

整体设计思路：

采用单片机AT89C51为核心。

用温度传感器DS18B20采集温度变化信号，通过单片机处理后监控温度，并完成液晶显示、报警等操作；

其中传感器用于检测实时水温，LCD显示屏用于显示采集的温度数值，当水温超过设定值时，报警装置进行报警，加热器停止加热；

当水温低于设定值时，加热开关断开，温度回落。

第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计

2.1电热水器控制系统功能说明

本课题采用单片机为主控芯片来设计电热水器温度控制系统，主要功能如下：

1．测量并采集热水器内的温度，并通过显示器实时显示水温，显示范围为0℃~90℃；

2．正常状态下实时显示时钟；

3．在温度未达到或超过设定值时报警系统作用；

4．当温度低于设定值时，电热丝进行加热；

当温度超过设定值时，加热开关停止加热，温度下降。

2.2整体设计方案

其中传感器用于检测实时水温，LCD显示屏用于显示采集的温度数值，当温度低于设定值时，电热丝进行加热；

当水温高于设定值时，加热停止，温度回落。

微控制器模块

AT89C51

LCD显示电路

水温采集装置

键盘电路

报警电路

复位电路

加热开关

实时时钟

图2-1系统硬件方案

第三章系统硬件结构设计

3.1系统整体设计线路图

图3-1系统整体电路图

3.2最小系统介绍

单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。

最小系统原理图如图3-2所示。

图3-2最小系统电路图

3.2.1复位电路

复位电路是一种用来使电路恢复到起始状态的电路设备，它的操作原理与计算机有着异曲同工之妙，只是启动原理和手段有所不同。

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。

89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。

当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。

单片机系统的复位方式有：

手动按钮复位和上电复位。

1、手动按钮复位

手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。

一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。

当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。

由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。

2、上电复位

AT89C51的上电复位电路即只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。

对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1uF。

上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。

为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。