浴室水温控制系统设计浴室水温控制系统设计单片机-机械注塑模具毕业设计（论文）

浴室水温控制系统设计,学院、系 理工学院、电子系 专业名称 通信工程专业 年 级 03 级 学生姓名 薛成钧 指导教师 孙利丽,浴室水温控制系统设计,一、单片机简介 1.1 单片机的由来 单片机，专业名称Micro Controller Unit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL 公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96 系列，我们经常说的51 系列单片机就是MCS-51，它是一种8 位的单片机，而MCS-96 系列则是一种16 位的单片机。后来INTEL 公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司，所以世界上就有许多公司生产51 系列兼容单片机，目前在我国比较流行的就是美国ATMEL 公司的89C51，它是一种带Flash ROM 的单片机。,1.2 MSC-51系列引脚图,1 VCC（40）：电源+5V。2 VSS（20）：接地，也就是GND。3 XTL1（19）和XTL2（18）：振荡电路。 单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它 的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在XTL2 上加外部时钟信号。4 PSEN（29）：片外ROM 选通信号，低电平有效。5 ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端/EPROM 编程 脉冲输入端。6 RST/VPD（9）：复位信号输入端/备用电源输入端。7 EA/VPP（31）：内/外部ROM 选择端。8 P0 口（39-32）：双向I/O 口。9 P1 口（1-8）：准双向通用I/0 口。10 P2 口（21-28）：准双向I/0 口。11 P3 口（10-17）：多用途口。,二、系统总体设计2.1设计要求 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本题目要求实现浴池的水温自动控制和用水量自动检测，要求水温的给定温度可以由操作面板上的键盘输入，也可以由远程计算机串行传送输入。,具体要求： 实现水温和用水量的自动控制水温设定温度通过键盘输入或远程串行通讯输入显示温度到小数点后1位；用水量到小数点后2位水温控制精度为0.5,2.2总体设计方案 2.2.1 硬件电路总体设计 硬件电路主要有： 主机电路、数据采集电路、键盘控制电路、控制执行电路、显示电路以及掉电保护电路。,2.2.2 软件电路总体设计 浴池水温控制系统的软件程序用汇编语言编写，主要用来对传感器采集到的数据送入单片机中的特定单元,然后一部分送去进行LED显示，另一部分与设定值进行比较,通过PID算法得到控制量并经由单片机输出去控制电动调节阀进行水温调节。 1、主程序 构造整个程序的结构，进行初始化，分配好地址，合理调用子程序。,2、子程序温度传感器和流量传感器输出为模拟信号，经过ADC0809 A/D转换为数字信号后,再通过软件换算为与其对应的温度和流量。 利用中断子程序，单片机完成A/D数据采集转换、数据滤波、显示当前温度、与设定值进行比较和调用PID算法子程序并输出控制信号等功能。 键盘中断子程序优先级最高，系统要实时响应该中断，以便进行相应的功能控制。显示子程序用来显示被测温度和流量。,三、系统硬件设计 3.1 器件选型 3.1.1 数据采集电路 温度传感器选用AD590 流量传感器选用LWGY涡轮流量传 感器 A/D转换电路选用ADC0809 3.1.2 温度调节电路 温度调节器选用电动单座调节阀 3.1.3 看门狗电路选用X5045芯片,3.2 电路设计 3.2.1 AD590外围电路设计,3.2.2 电动单座调节阀的外围电路设计,该系统工作原理如下：现假设流人的热水温度为T热、冷水温度为T冷，混合水温度为T混，显然有T冷 T混 T热。根据热力学平衡方程，Q放=Q吸有， C水m热(T热一T混)=C水m冷(T混一T冷) (1) 由式(1)可以推出， (2) 式(2)可变为: (3),显然，由式(3)可知，在T热、T冷一定的情况下，T混是的递增函数。这样，当实测温度T测小于设定温度T设时，可通过控制两个电动调节阀的流量使得增大，就可以使T测逐渐逼近T设，最后达到温度的调节。反之，T测大于T设时，通过控制两个电动调节阀，使减小，达到调节温度的目的。,当单片机检测到的T测 T设时，需要调节两个电动调节阀，使增大，这只需使控制热水电动调节阀的DAC0832的输出Vout1(控制电动调节阀1)增大，控制冷水电动调节阀的DAC0832的输出Vout2(控制电动调节阀2)不变或减小，就能实现的增大，达到调节水温的目的。,3.2.3 键盘及显示的设计键盘采用软件查询和外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。图中按键AN1，AN2，AN3，AN4的功能定义如表按键AN2与P2.2( EXTINT)相连，采用外部中断方式，并且优先级定为最高；按键AN3和AN4分别与P1.3和P1.4相连，采用软件查询的方式；AN1则为硬件复位键，与R、C构成复位电路。,功能表如下,键盘数字电路硬件部分电路图,四、系统软件设计4.2.1 主程序模块 4.2.2 温度测量子程序框图 4.2.3 调整设定温度子程序框图 显示子程序,显示子程序：程序实例（ad.asm）: ORG 0000H 伪指令，指明以下程序的起始地址MAIN1: 标号ACALL DELAY ; 延时 ACALL AD ; 调用呼叫AD子程序,;将转换的数字量屏蔽高位低位送显 MOV 31H,30H 将数据从30H口送到31H存储单元备份MOV A,30H 将数据存储A寄存器，将28送A，28=1CHANL A,#0FH 和00001111与00011100，屏蔽高4位得 00001100MOV DPTR,#SETTAB 将数据表的首地址给DPTRMOVC A,A+DPTR 取字符数据送AMOV SBUF,A 将显示的字符数据送SBUF，SBUF是与LED显示连接的接口D1: JNB TI,D1 TI不为0则转移到D1CLR TI TI清零,;将转换的数字量屏蔽低位高位送显 MOV A,30H 取数据，例如28，“1E”送A寄存器 ANL A,#0F0H 和11110000与，得高4位0001SWAP A 低4位与高4位互换，将0001送到A寄存器的低4位，得00000001MOV DPTR,#SETTAB 取字符数据首地址送DPTRMOVC A,A+DPTR 将查到的字符数据送A寄存器MOV SBUF,A 将字符送SBUF显示D2: JNB TI,D2 TI不为0则转移到D2，D2是 标号CLR TI TI清0AJMP MAIN1 返回主程序,AD: MOV DPTR,#7F00H 指向转换地址 MOV A,#03H 指向转换口 MOVX DPTR,A 转换 把从端口30H得到的数据送到地址为7F00的端口进行转换MOV R1,#64H 64H减到0所需时间是100微秒D3: DJNZ R1,D3 等100微秒转换完 MOVX A,DPTR 转换后的值给A MOV 30H,A 转换的值给30H RET,DELAY: ;延时 MOV R2,#0FFH D14: MOV R3,#0FFH D12: DJNZ R3,D12 DJNZ R2,D14 RET 返回SETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0