基于51单片机的电热水器控制器

1、. . . . 单片机课程设计论文 题目名称：基于51单片机的电热水器加热器 学生学院：信息工程学院 专业班级：10级光机电测控（2）班 学 号：3110002573 3110002574 3110002575 3110002576 组员： 指导教师：王桂棠 2013年 1月18日13 / 15目录1设计目的和要求11.1 设计目的11.2 设计要求12硬件电路设计12.1总体方案设计12.2器件选择22.2.1 单片机的选择22.2.2 DS18B20简介22.3 单元电路设计32.3.1晶振电路32.3.2继电器电路42.3.3 数码管部分42.4整体电路53.软件设计63.1 主程序流程

2、图63.2主程序64、电路仿真调试114.1 原理图的绘制114.2仿真结果121设计目的和要求1.1 设计目的(1) 通过设计，查阅相关资料，掌握如何利用单片机设计产品。(2) 通过本课程设计巩固并扩展单片机课程的基本概念、基本理论、分析方法和实现方法。结合Proteus和Keil软件等，学习单片机产品的设计方法，有效地将理论和实际紧密结合，培养创新思维和设计能力，增强软件编程实现能力和解决实际问题的能力。(3) 学习Proteus软件，掌握Proteus中各种芯片的功能以与模拟。由于Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难

3、以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养实践精神、创造精神的平台。1.2 设计要求制作一个可测量液体温度的，并可自动将其加热到预订温度的电热水器控制器。2硬件电路设计2.1总体方案设计图1总体方案图该电路以STC89C52单片机为核心，通过DS18B20数字温度传感器采集的信号数据与单片机通信，通过单片机进行数据处理和换算算法，得到水温，然后运行控制算法，得到预订水温与实时水温的关系，通过控制加热电路调节水温，通过驱动数码管显示实时温度和预定温度。2.2器件选择2.2.1 单片机的选择STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片

4、上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运

5、作频率35MHz，6T/12T可选。故可以选择STC89C52单片机2.2.2DS18B202.2.2.1 DS18B20温度传感特性 1.适应电压围宽 2.独特的单总线结构 3.支持多点组网功能 4.在使用中不需要任何外围元件 5.测温围-55C+125C 6.可编程分辨率达912位，温度精度高，分别为0.5C,0.25C0.125C 7.转换速度快，实时性能好 8.直接输出数字信号 9.负压特性2.2.2.2应用围 冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等控制领域 缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测控 汽车空调，冰箱，冷柜中低温干燥箱 供热，制冷管道，液体管道热量计量，中央空调

6、分户热能计量2.2.2.3引脚介绍 DS18B20硬件电路如下所示：2.2.2.4 工作原理 DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820一样，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不 同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器

7、1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。2.3 单元电路设计2.3.1晶振电路单片机需要一个时间基准来为各种操作提供秩序，此电路叫时钟电路，采用不同的接线方式可以获得不同时钟电路，有部时钟电路和外部时钟电路，如图4.3所示，外部时钟电路会使电路复杂，故采用的是部时钟电路。时钟电路在单片机的外部通过XTAL1,XTAL2这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容,构成稳定的自激振荡器.本系

8、统采用的为11.0592MHz的晶振,一个机器周期为1us,C1,C2为30uF。2.3.2继电器电路单片机I/O口接一个三极管，通过控制三极管基极电压控制三极管开断，从而控制继电器的驱动。电路如下所示：2.3.3数码管显示部分通过单片机I/O口驱动两位共阳数码管，实现温度显示，原理图如下所示：2.2.4 整体电路3.软件设计3.1 主程序流程图图 8 主程序流程图3.2主程序#include<reg52.h>#include<stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code t

9、able=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar table1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x08,0x03,0x66,0x21,0x06,0x0e,0x0c,0x09,0x11;sbit ds=P33; /ds为DS18B20uint temp;/全局变量表示整形温度uint c=0;/定义i为全局变量，用于设定预定水温uint i=0;sbit plus=P10;sbit mix=P11

10、; /分别定义puls，mix，zere为三个按键用于设定水温的初始值sbit zero=P12;/plus为加，mix为减，zero为清零sbit F=P10;sbit W=P17;float f_temp;sbit delay=P13;void delayms(uint xms)uint i,j;for(i=xms;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);/*初始化DS18B20*/void dsreset(void)uint i;ds=0;i=103;while(i>0)i-;ds=1;i=4;while(i>0)i-;/*read a bps data

11、*/bit tempreadbit(void)uint i;bit dat;ds=0;i+;ds=1;i+;i+;dat=ds;i=8;while(i>0)i-;return(dat);/*read a bit data*/uchar tempread(void)uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i+)j=tempreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);return(dat);/*write a bit to DS18B20*/void tempwritebyte(uchar dat)uint i;ucha

12、r j;bit testb;for(j=1;j<=8;j+)testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb)ds=0;i+;i+;ds=1;i=8;while(i>0)i-;elseds=0;i=8;while(i>0)i-;ds=1;i+;i+;/*start to get the temp from DS18B20*/void tempchange(void)dsreset();delayms(1);tempwritebyte(0xcc);/忽略ROM，直接向18B20发温度变换命令tempwritebyte(0x44);/启动1

13、8B20转换温度/*read data from register of memory*/uint get_temp()uchar a,b;dsreset();/初始化DS18B20delayms(1);tempwritebyte(0xcc);/忽略ROMtempwritebyte(0xbe);/读暂存器指令a=tempread();/读暂存器的低8位b=tempread();/读暂存器的高八位temp=b;temp<<=8;temp=temp|a;f_temp=temp*0.0625;temp=f_temp*10+0.5;f_temp=f_temp+0.05;return tem

14、p;/*display*/void display_sw(uint t) uint shi,ge,xi_1;shi=t/100;ge=t%100/10;xi_1=t%100%10;P2=0x01;P0=tableshi;delayms(5);P2=0x02;P0=table1ge;delayms(5);P2=0x04;P0=tablexi_1;delayms(5);uint key_on()if(plus=0)delayms(10);if(plus=0)if(i=100)i=0;i+;while(!plus);if(mix=0)delayms(10);if(mix=0);if(i=0)i=10

15、0;i-;while(!mix);if(zero=0)delayms(10);if(zero=0)i=0;while(!zero);return(i);void display_yd(uint x)uint ge,shi,bai;bai=x/100;shi=x%100/10;ge=x%100%10;P2=0x08;P0=tablebai;delayms(5);P2=0x10;P0=tableshi;delayms(5);P2=0x20;P0=tablege;delayms(5);void main()uint t;while(1)tempchange();t=get_temp();displa

16、y_sw(t);c=key_on();display_yd(c);if(t>=10*c)delay=0;elsedelay=1;4、电路仿真调试4.1 原理图的绘制仿真平台为Proteus软件，Proteus软件是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，能完成原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机与外围器件，是目前最好的仿真单片机与外围器件的工具。PROTEUS电路设计是在PROTEUS ISIS环境中绘制的，该编辑环境具有良好的人机交互界面，功能强大极易上手。首先通过桌面进入主程序，绘制原来图的主要任务是从

17、元件库中选取绘制电路所需要的元件。可以通过点击选择器顶端左侧的“P”或者通过命令打开，我们常用的是按钮；在查找到并放置完所有需要的器件后，我们需要接着连接元件，即在PROTEUS ISIS的编辑窗口布线。PROTEUS ISIS中没有布线模式，但用户可以在任意时刻放置连线和编辑连线。在完成绘制所需的电路图前，用户需要放置并连接断轴。在电路原理图中放置两种通用的端子，一种是接地端子一种是电源端子。当在PROTEUS ISIS编辑窗口放置元件时，每一元件都有唯一的元件标号与元件值与之对应。原件号是PROTEUS ISIS的实时注释功能自动标注的，这一功能可在菜单中设置选择是否开启。PROTEUS ISIS中也支持块操作，当用户需要对电路中的某一部分进行操作时，可以使用该功能。系统共支持块移动、块复制、块旋转、块删除等实用功能，充分利用这些功能可以极大的提高我们绘图的效率。我们绘制完所有的元件后，最后进行统一标注，PROTEUS ISIS支持注释功能，可以把我们所绘制的原理图中的器