已阅读5页,还剩71页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )I目 录摘 要 .IABSTRACT.II第 1 章 引 言 .1第 2 章 系 统 功 能 需 求 分 析 与 设 计 方 案 选 择 .32.1 系 统 功 能 需 求 分 析 .32.2 方 案 选 择 .32.3 本 章 小 结 .6第 3 章 硬 件 系 统 设 计 .73.1 电 源 电 路 .73.2 单 片 机 最 小 系 统 说 明 .83.3 温 度 检 测 电 路 .93.4 人 机 交 互 电 路 .103.4.1 键 盘 接 口 电 路 .103.4.2 显 示 电 路 .103.5 红 外 一 体 接 收 模 块 .133.6 报 警 电 路 .133.7 本 章 小 结 .13第 4 章 软 件 系 统 设 计 .154.1 主 程 序 流 程 图 .154.2 液 晶 显 示 程 序 设 计 .15太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )II4.2.1 写 操 作 时 序 图 .154.2.2 初 始 化 程 序 .164.2.3 向 LCD1602 发 送 数 据 程 序 设 计 .174.3 按 键 扫 描 程 序 设 计 .174.4 温 度 控 制 程 序 设 计 .184.4.1 初 始 化 DS18B20.184.4.2 读 取 DS18B20 当 前 温 度 .194.5 控 制 程 序 策 略 设 计 .194.6 本 章 小 结 .21第 5 章 仿 真 与 调 试 .22第 6 章 总 结 .26致 谢 .28参 考 文 献 .30附 录 .1太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )I摘 要本 设 计 完 成 了 基 于 单 片 机 控 制 的 家 用 电 热 水 器 控 制 系 统 的 设 计 。 系 统 选 STC89C51单 片 机 作 为 控 制 器 , 利 用 DS18B20 数 字 温 度 传 感 器 实 时 检 测 当 前 水 温 , 以 串 行 通 行 的方 式 反 馈 给 单 片 机 搭 建 了 硬 件 平 台 ; 利 用 C 语 言 完 成 温 度 控 制 系 统 软 件 开 发 ; 借 助protuse 平 台 进 行 了 模 拟 仿 真 , 仿 真 结 果 表 明 : 该 系 统 实 行 方 案 简 单 易 行 , 可 以 实 现 检 测水 温 、 加 热 、 红 外 遥 控 等 功 能 。关 键 词 : STC89C51, DS18B20, 红 外 遥 控太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )IIABSTRACTThis design finishes designing of the household electric water heater control system based on the control of single-chip microcomputer. In this system, STC89C51 single-chip microcomputer is used as controller and DS18B20 digital temperature sensor is used to conduct field test of current water temperature. It also uses the way of serial and passage to give feedback to single-chip microcomputer to set up hardware platform. Besides, C Programming Language is used to develop temperature control system software. It also uses the protuse platform to conduct simulation. The simulation result shows that this system is simple and feasible of this execution program and it also achieves the function of detecting water temperature, heating and infrared remote control and so on.Keywords: STC89C51, DS18B20, infrared remote control太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )1第 1 章 引言随 着 科 学 技 术 的 发 展 , 城 镇 居 民 家 庭 多 数 以 更 加 安 全 方 便 的 电 热 水 器 代 替 了 燃 气 热水 器 ; 从 前 风 光 无 限 的 燃 气 热 水 器 因 污 染 原 因 和 安 全 问 题 逐 渐 退 出 了 我 们 的 视 线 ; 新 兴的 太 阳 能 热 水 器 虽 然 受 到 安 装 条 件 和 天 气 原 因 的 限 制 , 但 其 安 全 、 节 约 、 环 保 的 特 性 广受 消 费 者 青 睐 , 发 展 态 势 迅 猛 。 电 热 水 器 相 较 于 燃 气 热 水 器 和 太 阳 能 热 水 器 的 优 点 : 便于 安 装 , 不 受 外 部 天 气 的 影 响 , 不 受 楼 层 和 供 水 管 道 的 限 制 , 加 热 速 度 快 也 更 加 有 安 全保 障 , 正 是 因 为 这 些 优 点 大 部 分 家 庭 选 择 电 热 水 器 。 由 于 技 术 在 不 断 的 发 展 , 对 各 种 嵌入 式 设 备 的 要 求 也 越 来 越 高 了 , 与 此 同 时 热 水 器 的 智 能 化 发 展 也 非 常 迅 速 。 人 们 已 经 不能 满 足 传 统 热 水 器 非 智 能 的 操 作 方 式 , 再 这 样 的 背 景 下 , 本 次 设 计 将 要 设 计 一 款 智 能 化的 热 水 器 设 备 。 通 过 热 水 器 智 能 的 调 控 可 以 完 成 自 动 断 电 的 安 全 功 能 , 同 时 设 置 的 有 红外 遥 控 的 功 能 , 可 以 满 足 用 户 的 遥 感 的 要 求 。 快 捷 方 便 , 使 人 们 洗 浴 时 能 放 心 享 受 , 安全 便 捷 , 其 性 能 满 足 人 们 对 现 代 生 活 快 节 奏 的 需 求 。STC89C51 的 内 部 资 源 非 常 丰 富 , 而 且 功 能 强 大 。 STC89C51 集 成 以 下 功 能STC89C52 最 后 一 个 字 符 “1”代 表 了 该 存 储 芯 片 的 Flash 容 量 大 小 为 4k 字 节 。 同 时 它 内部 集 成 256 字 节 片 内 RAM, RAM 主 要 用 于 程 序 变 量 的 存 储 , 256 字 节 可 以 适 用 于 小 型的 程 序 运 行 。 32 个 数 据 I/O 接 口 , 这 些 接 口 在 用 于 普 通 功 能 时 用 来 完 成 数 据 通 信 。 这 些I/O 口 有 的 还 有 复 用 功 能 , 这 在 后 面 会 介 绍 到 。 1 个 看 门 狗 定 时 器 , 起 到 监 测 程 序 运 行状 况 的 作 用 。 2 个 数 据 指 针 , 一 个 堆 栈 指 针 , 一 个 程 序 PC 指 针 。 三 个 16 位 定 时 器 ,大 部 分 要 配 合 中 断 来 实 现 定 时 功 能 , 主 要 作 用 是 计 时 的 。 三 个 16 位 计 数 器 , 用 于 监 测脉 冲 跳 变 次 数 或 者 其 他 计 数 。 6 个 中 断 源 , 中 断 在 单 片 机 的 内 部 资 源 中 占 有 很 重 要 的 部分 , 有 了 中 断 程 序 可 以 高 效 率 的 执 行 。 全 双 工 串 行 口 , 通 过 串 口 来 和 其 他 主 机 通 信 , 起到 通 讯 作 用 。 1借 助 于 STC89C51 单 片 机 的 强 大 功 能 , 来 控 制 真 个 系 统 的 协 调 运 行 ,STC89C51 单 片 机 作 为 此 次 系 统 的 控 制 芯 片 , 通 过 围 连 接 显 示 模 块 以 、 数 据 输 入 模 块 ,红 外 线 传 输 模 块 以 及 报 警 电 路 完 成 此 次 的 系 统 设 计 。本 设 计 第 一 章 主 要 描 述 了 加 热 电 热 水 器 控 制 系 统 的 应 用 背 景 、 目 的 和 意 义 ; 第 二 章是 控 制 系 统 的 需 求 分 析 和 设 计 方 案 的 选 择 , 主 要 包 括 控 制 器 方 面 的 选 择 ; 第 三 章 介 绍 了控 制 系 统 硬 件 电 路 的 设 计 ; 第 四 章 主 介 绍 了 控 制 系 统 软 件 方 面 的 设 计 ; 第 五 章 进 行 了 控制 系 统 的 仿 真 和 测 试 ; 第 六 章 主 要 是 对 该 系 统 存 在 的 问 题 以 及 解 决 的 方 案 进 行 总 结 。太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )2太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )3第 2 章 系 统 功 能 需 求 分 析 与 控 制 方 案 选 择根 据 预 想 所 要 达 到 的 控 制 要 求 有 : ( 1) 用 LCD1602 液 晶 显 示 水 温 、 设 置 上 下 限 和定 时 时 间 。 ( 2) 水 温 检 测 显 示 范 围 为 00 99 , 精 度 为 1 。 ( 3) 温 度 设 置 区 间 为 0度 到 99 度 , 系 统 不 断 检 测 当 前 水 温 , 如 果 水 温 高 于 用 户 设 定 的 数 值 , 则 系 统 自 动 断 电 ,不 在 加 热 。 如 果 水 温 低 于 用 户 设 定 的 数 值 , 则 系 统 不 会 断 电 , 继 续 加 热 。 (4) 设 置 4 个程 序 按 键 。 分 别 为 设 置 按 键 、 加 键 、 减 键 、 确 定 键 。 ( 5) 可 以 红 外 遥 控 , 通 过 红 外 一 体接 收 探 头 接 收 遥 控 器 信 号 , 执 行 与 主 板 按 键 同 等 功 能 。 由 此 可 以 确 定 两 种 方 案 进 行 比 较选 择 。2.1 系 统 功 能 需 求 分 析在 此 次 的 系 统 设 计 中 主 要 是 通 过 温 度 传 感 器 测 得 的 数 据 , 通 过 和 单 片 机 的 连 接 引 脚完 成 数 据 的 传 输 。 单 片 机 通 过 采 集 到 数 据 进 行 温 度 值 的 判 断 , 来 控 制 加 热 器 的 运 行 状 态 。系 统 中 的 数 据 显 示 使 用 的 是 LCD1602 液 晶 显 示 屏 , 来 显 示 实 时 温 度 的 数 值 。 报 警 指 示灯 ( 黄 ) : 当 热 水 器 出 现 异 常 情 况 时 , 该 指 示 灯 被 点 亮 。系 统 在 通 电 之 后 , 单 片 机 内 部 的 PC 指 针 指 向 程 序 运 行 的 区 域 , 首 先 开 始 的 是 温 度传 感 器 的 初 始 化 , 在 完 成 温 度 初 始 化 任 务 之 后 , 系 统 就 处 于 检 测 判 断 状 态 。 检 测 按 键 的发 生 以 及 温 度 是 否 超 出 设 定 区 域 。 首 先 进 行 温 度 数 值 的 判 断 , 接 着 继 续 检 测 温 度 按 键 ,若 无 按 键 , 则 接 着 上 一 步 的 执 行 ( 以 新 的 设 定 值 开 始 工 作 ) 。 若 有 按 键 , 则 重 新 设 定 温度 范 围 , 如 此 循 环 。2.2 方 案 选 择方 案 一 : 以 STC89C51 单 片 机 为 控 制 中 心 的 智 能 电 热 水 器 。主 控 模 块 在 整 个 系 统 中 是 最 中 心 的 部 分 , 承 担 着 统 筹 的 作 用 , 需 要 检 测 键 盘 等 各种 参 数 , 以 及 驱 动 数 码 管 的 显 示 。 2在 本 次 设 计 中 我 选 用 了 51 系 列 单 片 机 中 的STC89C51 单 片 机 作 为 系 统 的 主 控 芯 片 。 因 为 单 片 机 功 能 强 大 , 应 用 广 , 从 小 的 电 子产 品 到 大 的 工 业 控 制 都 有 很 广 泛 的 应 用 。STC89C 系 列 单 片 机 兼 容 性 很 好 。 除 了 单 片 机 内 部 扩 展 资 源 不 同 之 外 , 其 余 资 源 都相 同 。 比 如 说 52 类 型 的 单 片 机 比 51 类 型 的 单 片 机 E2PROM 扩 大 了 2 倍 , 以 及 内 部 随太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )4机 数 存 储 器 RAM 增 大 些 之 外 , 其 余 功 能 全 部 一 样 。 也 就 是 说 STC89S 系 列 单 片 机 基 础功 能 都 具 备 , 并 且 引 脚 位 置 , 中 断 地 址 , 以 及 定 时 器 方 式 都 是 一 样 的 , 唯 一 不 同 的 是 扩展 的 功 能 。 由 于 单 片 机 在 不 同 场 合 控 制 的 复 杂 度 不 一 样 , 所 以 对 单 片 机 内 部 资 源 配 置 也不 同 。 以 便 于 适 应 于 多 种 场 合 使 用 , 而 且 选 择 合 适 的 单 片 机 型 号 , 可 以 节 约 成 本 。 当 然 ,资 源 丰 富 的 单 片 机 价 格 也 要 稍 贵 一 些 。 此 类 单 片 机 以 EEPROM 电 可 檫 除 和 Flash 技 术 为 主 导 的 存 储 器 单 片 机 以 FLASH 作为 存 储 器 的 好 处 很 明 显 , Flash 可 擦 出 次 数 多 , 一 般 很 少 因 为 擦 除 程 序 超 出 擦 除 Flash次 数 而 损 害 单 片 机 的 。 单 片 机 的 存 储 器 除 了 可 以 存 储 程 序 , 还 可 以 运 行 程 序 , 但 是 不 能存 储 程 序 中 的 某 些 变 量 。 这 样 可 以 加 快 程 序 的 执 行 速 度 , 提 高 单 片 机 的 效 率 。 STC89系 列 的 单 片 机 具 有 以 下 特 性 :( 1) 单 片 机 引 出 的 多 个 I/O 口 , 使 数 据 交 换 更 加 方 便 。( 2) 采 用 静 态 时 钟 模 式 。 单 片 机 外 部 连 接 晶 振 电 路 , 通 过 晶 振 里 面 的 震 荡 电 路 给 单 片机 提 供 时 钟 脉 冲 。 时 钟 脉 冲 为 单 片 机 的 程 序 执 行 提 供 了 时 钟 节 拍 , 在 一 个 时 钟 节 拍 下 ,单 片 机 的 PC 指 针 取 一 个 指 令 执 行 , 从 而 完 成 程 序 的 顺 序 执 行 。( 3) 可 以 应 用 于 较 小 系 统 设 计 , 或 者 定 制 用 于 专 用 的 系 统 控 制 器 , 对 需 要 控 制 的 系 统提 供 一 种 便 捷 的 处 理 方 法 。( 4) 通 过 定 时 器 和 计 数 器 , 可 以 设 置 时 间 间 隔 和 记 录 电 压 变 化 次 数 。( 5) 可 以 使 用 汇 编 语 言 设 计 的 程 序 , 其 执 行 的 效 率 更 加 高 效 。 以 达 到 节 约 单 片 机 内 部宝 贵 的 资 源 为 目 的 。( 6) 单 片 机 的 品 种 多 , 可 以 选 用 不 同 内 部 资 源 部 处 理 器 , 达 到 节 约 成 本 的 目 的 。下 面 具 体 介 绍 STC89C51 芯 片 的 参 数 :STC89C51 是 一 个 8 位 微 控 制 器 , 芯 片 内 部 已 经 集 成 4K 字 节 存 储 区 域 的 Flash,可以 直 接 运 行 程 序 。 STC89S51 采 用 的 是 51 系 列 的 内 核 它 与 工 业 80C51 产 品 指 令 和 引 脚完 全 兼 容 。 单 片 机 的 P0 口 。 如 果 要 改 变 P0 口 的 输 出 电 平 值 时 , 要 在 在 单 片 机 的 相 应 寄存 器 里 写 入 数 据 1 时 , 单 片 机 就 会 把 相 对 应 的 端 口 输 出 高 电 平 。 如 果 在 相 应 的 寄 存 器 里面 写 入 0, 单 片 机 就 会 在 相 对 应 的 端 口 输 出 定 电 平 。 比 如 在 P0 的 寄 存 器 地 址 上 写 入P0=0x01, 则 P0.1 口 位 置 就 会 输 出 高 电 平 ;太 原 科 技 大 学 毕 业 设 计 ( 论 文 )5如 果 P0=0x00, 则 P0 口 位 置 就 会 输 出 低 电 平 。 同 理 , 外 部 线 路 提 供 低 电 压 则 可 以 通 过该 引 脚 读 出 低 电 压 , 单 片 机 内 部 对 该 位 的 寄 存 器 就 会 被 写 入 0。 由 于 P0 口 输 出 电 流 较小 , 所 以 需 要 上 拉 电 阻 来 提 供 驱 动 电 流 。单 片 机 的 P1 口 。 P1 口 外 部 不 用 设 置 上 拉 电 阻 , P1 口 的 能 够 提 供 20MA 的 驱 动 电流 , 所 以 可 以 直 接 对 P1 口 的 寄 存 器 写 值 。 P1 口 一 般 没 有 复 用 接 口 , 在 STC 其 他 的 单片 机 中 有 P1 口 的 复 用 引 脚 , 用 来 设 置 定 时 器 PWM 波 的 输 出 , 或 者 单 片 机 内 部 AD 电压 值 的 采 集 端 口 。 在 本 次 心 率 计 的 设 计 中 , 并 没 有 用 到 PWM 的 功 能 , 所 以 选 择 的 芯 片为 传 统 的 51 内 核 单 片 机 。 在 没 有 复 用 功 能 的 单 片 机 引 脚 , 只 有 引 脚 的 高 电 平 和 低 电 平输 入 输 出 功 能 , 以 及 对 单 片 机 引 脚 的 电 压 值 读 取 功 能 。 功 能 类 似 于 P0 口 , 如 果 要 控 制P1 口 的 电 平 输 出 值 , 就 要 对 P1 口 的 地 址 寄 存 器 写 入 数 据 。P2 口 可 以 作 为 普 通 I/O 功 能 也 可 以 用 作 第 二 功 能 。 当 P2 口 作 为 普 通 I/O 口 输 入 输出 时 , 同 P0、 P1 口 一 样 , 只 是 对 该 位 的 引 脚 输 出 高 电 平 和 低 电 平 的 操 作 。 当 P2 口 作为 第 二 功 能 使 用 时 , P2 口 作 为 外 部 存 储 区 域 的 高 八 位 地 址 线 。 当 单 片 机 的 内 部 存 储 区 的容 量 不 够 时 , 就 要 采 取 外 部 连 接 存 储 芯 片 的 办 法 来 扩 充 单 片 机 的 存 储 容 量 。 3由 于 单 片机 的 程 序 存 储 区 域 可 以 直 接 运 行 程 序 , 单 片 机 的 内 部 可 以 直 接 寻 址 找 到 程 序 所 在 的 地 址 ,在 连 接 单 片 机 外 部 外 部 存 储 芯 片 时 , 要 和 芯 片 的 读 取 地 址 相 对 应 , 所 以 外 部 存 储 的 连 接位 置 是 不 可 改 变 的 , 从 而 确 定 P2 作 为 复 用 引 脚 的 地 址 位 置 。 通 过 对 P2 口 地 址 的 访 问 ,可 以 读 取 外 部 存 储 芯 片 中 的 数 据 , 也 可 以 对 相 应 的 地 址 为 写 入 数 据 。 外 部 连 接 的 存 储 芯片 的 大 小 可 以 选 择 , 通 常 选 用 的 标 准 是 根 据 程 序 的 大 小 来 决 定 的 。P3 口 是 一 个 可 复 用 的 端 口 。 P3 口 的 第 一 功 能 是 作 为 数 据 的 输 入 输 出 , 通 过 对 P3口 的 地 址 写 入 数 据 , 从 而 控 制 高 低 电 平 的 变 化 。 当 单 片 机 设 置 了 第 二 功 能 是 , 单 片 机 的第 一 功 能 就 不 再 工 作 , 两 种 模 式 只 能 选 用 其 中 的 一 种 。另 外 P3 口 还 可 以 设 置 第 二 功 能 。 STC89C51 单 片 机 内 部 集 成 了 6 个 中 断 。 中 断 的作 用 是 使 程 序 更 高 效 的 执 行 , 其 中 两 个 外 部 中 断 通 过 外 部 引 脚 进 行 触 发 , 提 供 感 知 外 部的 电 压 变 化 进 入 中 断 。 定 时 器 一 共 有 3 个 中 断 , 这 些 中 断 是 单 片 机 的 内 部 中 断 , 根 据 设置 相 关 的 寄 存 器 来 触 发 定 时 器 中 断 。 4中 断 的 相 应 与 设 置 的 相 应 中 断 标 志 位 有 关 , 一 旦中 断 响 应 , 就 立 即 进 入 用 户 写 的 中 断 程 序 中 。 另 外 一 个 是 串 口
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 三年级数学两位数乘一位数计算题质量练习习题
- 2024年笔及其零件行业企业战略发展规划及建议
- 2024年运载火箭控制系统仿真实时处理系统项目营销方案
- 江苏省无锡市宜兴和桥二中学2024届中考生物考试模拟冲刺卷含解析
- 2024年碳酸丙烯酯项目调研分析报告
- 2024年口腔清洁用品项目经营分析报告
- 2024年胀套项目调研分析报告
- 2024年建筑防水卷材及制品项目经营分析报告
- 2024年空中交通管制设备项目招商引资报告
- 大学专科《材料力学总复习》课件
- 第25课《挑山工》(分层作业)【要点梳理+拓展延伸】四年级语文下册部编版
- 招标代理机构内部监督管理制度
- 湘潭大学毕业答辩模板
- 中国检察官职业伦理理论分析与实践
- 敬老院房屋维修工程施工方案
- 初中八年级数学课件-一次函数的图像与性质【市一等奖】
- 营销技巧与客户引流
- 2023版义务教育科学课程标准
- 军工行业保密知识传授培训
- 人教版六年级英语下册期中试卷及答案
- 阳台蔬菜种植方案
评论
0/150
提交评论