基于单片机的电热水器温度控制系统设计答辩稿

基于单片机的电热水器温度控制系统设计,姓名：程贤箬指导教师：刘雪梅,,小结,系统总体分析,,研究背景,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。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。,,系统总体分析,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。,测量并采集热水器内的温度，并通过显示器实时显示水温,电热水器控制系统功能说明,正常状态下实时显示时钟,在温度未达到或超过设定值时报警系统作用,,1.总体方案设计,微控制器模块AT89C51,水温采集装置,键盘电路,复位电路,实时时钟,加热开关,报警电路,LCD显示电路,系统总体分析,,2.硬件的选择,系统总体分析,,硬件系统设计,1、中央控制模块 89C51是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器（内部数据总线为8位，外部数据总线为8位），它与MCS-96系统中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售价低廉、使用方便（48PINDIP）等优点。由于大的高度集成化已把许多常用的输入检测输出控制通道都制作在同一块硅片上，大大地灵活了外部连线，增强了系统的稳定性并且速度快（时钟12MHz），非常适合于工业环境下安装使用。因此本系统CPU选用89C51芯片。,,硬件系统设计,2.最小系统 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。,,硬件系统设计,3.温度测量 本部分电路主要通过传感器来实现对温度的测量，本系统选用DS18B20传感器。DS18B20主要由寄生电源、温度传感器、64位串行ROM单线接口、存储中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM）、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余检验码(CRC)发生器部分。其特点如下：(1)适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。(2) 独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可 实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 (3)DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内 。(4) 温度分辨力可编程。DS18B20的数字温度输出可进行912位编程。,,硬件系统设计,传感器模块电路,,硬件系统设计,4、显示模块 1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块 它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔 每行之间也有也有间隔 起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此 所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 显示模块由LCD显示构成，显示实时的温湿度和给定的中间温湿度值。其中LCD第一行显示温度的实时值和给定的温度中间值，第二行显示当前湿度值和系统给定的中间的湿度值。,,硬件系统设计,LCD显示器模块电路,,硬件系统设计,5.继电器控制电路 6.报警模块,,硬件系统设计,7.实时时钟 本设计采用串行实时时钟芯片DS1302。DS1302时钟芯片包括实时时钟/日历和31字节的静态RAM。它经过一个简单的串行接口与微处理器通信。实时时钟/日历提供秒、分、日、周、月和年等信息。,,软件系统设计,1.总体流程图,,软件系统设计,2.测温程序流程图,,软件系统设计,3.控制部分流程图,小结,,系统以8051单片机设计了一个电热水器温度控制系统，对实时温度进行采集显示，并通过判断其是否越限对其采取相应的措施使其降到或升到合适的范围。整个系统由单片机、温度传感器、显示模块、报警器、温度调节系统等5部分组成。用户预先输入温度报警上下限值到程序中，该值作为系统阈值。温度传感器采集实时温度后传输给单片机，当单片机比较采集到的数值超出所设定阈