基于AT89S51单片机的智能电热水器的设计

目录第一部分过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书二、本科毕业设计（论文）开题报告三、本科毕业设计（论文）进展情况记录四、本科毕业设计（论文）中期报告五、毕业设计（论文）指导教师评阅表六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表第二部分设计说明书八、设计说明书2007届本科生毕业设计（论文）资料第一部分过程管理资料2007届毕业设计（论文）课题任务书院(系)：电气与信息工程学院专业：电子信息工程指导教师戴圣伟学生姓名牛军课题名称基于AT89S51单片机的智能电热水器的设计内容及任务以AT89S51单片机为中心，设计一个智能型家用电热水器的控制电路。硬件设计任务：（1）原理图设计：包括电源模块、单片机模块、ISP在线编程接口、键盘模块、数码管及指示灯显示模块、水温、水位检测模块、报警输出模块。（2）PCB板设计与制作：如实验条件许可，设计并制作单面或双面PCB板。（3）样品制作与调试：包括元器件采购、电路焊接、通电调试、功能检测。软件设计任务：（1）源程序设计：用汇编语言或C语言编写源程序。（2）程序编译与下载：用编译器对源程序进行调试及编译，通过ISP接口将形成的二进制目标程序下载到AT89S51单片机上。（3）功能调试：用样品板运行程序，检查其功能是否达到设计要求。如没有达到设计要求，应修改源程序，重新编译、下载、调试，最后达到设计要求。拟达到的要求或技术指标设计要求：（1）用两位数码管显示水温，两位数码管显示预设温度。（2）水温检测显示范围为00～99℃，精度为±1℃。（3）温度预设范围为30～60℃，当检测温度低于预设温度1℃时，开始加热；检测温度高于预设温度1℃时，停止加热。（4）设置3个程序按键：。·电源开关键：电源关闭时，4个数码管熄灭，加热元件断电，但单片机系统正常工作，热水器面板上的电源指示灯点亮。电源开启后，根据上次设定的温度（220V总电源不能关闭）自动进入工作状态。如220V总电源关闭后再开机，预设温度自动定为40℃。·温度+键：每按一次该键，预设温度加1℃，当预设温度加到60℃时，按该键不起作用。·温度-键：每按一次该键，预设温度减1℃，当预设温度减到30℃时，按该键不起作用。（5）设置3个面板指示灯：·电源指示灯（红）：接通220V电源，该指示灯点亮。·加热指示灯（绿）：加热元件工作时，该指示灯被点亮。·报警指示灯（黄）：当热水器出现异常情况时，该指示灯被点亮。（6）报警设置：·高温报警：当检测温度高于65℃时，自动报警。·低温报警：当检测温度低于0℃时，自动报警。·缺水报警：当储水箱内缺水时，自动报警。（7）设置一个蜂鸣器，当热水器出现异常情况而报警时，由蜂鸣器发出报警声，并自动切断加热元件的供电。进度安排起止日期工作内容2006年放假前写开题报告2007年3月理解AT89S51工作原理、引脚功能，掌握单片机最小系统的设计和制作方法。收集并整理资料，构思并形成完整的设计方案、硬件组成方框图、软件流程图。2007年4月上半月硬件设计：要求设计出电原理图和PCB板图，有实验条件时，要求制作电路板和系统样品。2007年4月下半月软件设计：按设计要求编写和调试程序，并仿真运行。有条件时，在制作的样品上调试运行。2007年5月完成毕业设计论文毕业之前完成论文答辩及总结报告主要参考资料[1]《单片机应用技术》，吴国经主编，中国电力出版社2004.1[2]《MCS-51单片机原理及实用技术》，张振荣等编著，人民邮电出版社2000.8[3]《基于单片机的智能系统设计与实现》，沈红卫著，电子工业出版社2005.1[4]《单片机C程序设计实例指导》，李光飞等著，北京航空航天大学出版社2005.9[5]《51系列单片机设计实例》，楼然苗等编著，北京航空航天大学出版社2003.3[6]《单片机课程设计实例指导》，李光飞等著，北京航空航天大学出版社2004.11[7]电子制作网站、中国EDA技术网[8]AT89S51单片机资料，From:教研室意见签名：年月日院(系)主管领导意见签名：年月日湖南工业大学本科毕业设计（论文）开题报告（2007届）学院、系：电气与信息工程学院专业：电子信息工程学生姓名：牛军班级：034学号0340120403指导教师姓名：戴圣伟职称讲师2007年1月12日题目：基于AT89S51单片机的智能电热水器的设计1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。随着生活节奏的加快，人们越来越需要方便快捷的生活方式。如今，智能家电已经顺应人们的需求走进了消费者的视野。根据环境随意调节风量的空调，精确控温的冰箱，感知衣量的洗衣机，这些曾经让消费者感到功能花哨、价格昂贵的智能家电三剑客，如今却越来越受欢迎。尽管目前价格仍偏高，但其市场接受程度正在不断提高。由于价格存在较大的下调空间，智能家电的魅力将逐步凸显，家电智能化将成家电市场发展的趋势。智能技术实质上是集现代微电子技术、信息技术、精密机器加工技术和传感技术等科学理论于一身的高自动化技术。这一开拓性的技术在当今家电行业占有十分重要的地位。智能技术“嫁接”于家电产品后，人们发现家电产品会“思考”、“分析”和“记忆”，并制定出“行动”方案供人选择。在使用智能家电时，人们觉得自己的手无形地延长了，生活舒适度以及学习、办事的效率大幅度提高，整个社会氛围产生了革命性变化。在中国，智能技术最早被春兰集团“嫁接”于变频空调，后又应用于摩托车电喷发动机、全自动波轮和滚筒洗衣机、高能动力镍氢电池等产品上。前不久，春兰集团又将这项先进技术应用于最新推出的“梦幻”超豪华空调中，使空调与人通过小小的触摸屏进行信息传递，实现“人机互动”。事实上，智能技术在家电行业具有广泛的“可嫁接性”，除空调外，彩电、冰箱、热水器，甚至手机、微波炉等小家电都不同程度地应用了此项技术。可以预见，随着时间的推移，家电行业智能化发展的趋势将越来越明显，而春兰“梦幻”超豪华空调的推出，无疑对业界加大家电产品智能技术的“嫁接”力度作了进一步的提示。市场是一个适者生存的舞台，它虽有实力的比拼，但更多的是智慧的较量。在家电领域，智慧已物化为企业的自主科研成果，并集中反映在新产品的市场竞争力上。家电智能化是时代发展的需求，智能化只是为了使用更加方便简易，功能更加完善，因而它最终能迎合人们的消费需求。与传统的生活方式相比较，家电智能化可为人们带来更为惬意、轻松的生活。智能家电的简化操作，使用效率的明显提高，节约能源，提高使用安全性。在生活、工作节奏越来越快的今天，可以为人们减少家务繁琐、提高效率、节约时间，让人们有更多的时间去休息、锻炼身体、教育子女和学习。智能家电是未来生活必不可少的角色之一，它必将取得长足的发展。随着数字技术和信息技术的应用和发展，人们身在千里之外能够把家务控制在股掌之间已经不是一个憧憬，而是很有可能成为现实。拿热水器产品来讲，聪明的电脑在观察、分析、掌握我们的淋浴习惯之后，会通知电热水器中的子系统，等你回到家中之家里，你的热水器已经为你加热好了温度适宜的热水，为你冲去一天的疲惫。热水器的智能化技术是基于人们对现代家庭舒适、便利，安全以及多元化信息服务的需要而逐渐发展起来的。它一直是业内人士以及新闻媒体关注的焦点，那么智能化热水器能给我们的生活带来什么改变？它都可以具备哪些实用功能呢？新一代智能型电热水器，除了具有常规功能外，还具有电脑遥控和定时预约两大特点。它全新的智能电脑控制系统，灵巧轻便的遥控器可方便地完成各种功能的操作；它特有的两段定时预约功能，可设置使用热水的时间和温度，对热水器进行预约，到了需使用热水的时间，热水器已自动将水温加热到设置的温度，使用非常方便。如供应热水时间为晚上A时，热水温度设置为B摄氏度，关机时间设置为晚上C时，它就根据气温、水温、功率、容量和时间等参数自动运算，用经济节能的方式加热，于晚上A时准时供应B摄氏度的热水，C时准时关机。如果用户沐浴时间很有规律，用此种方式，最经济最节能；如果用户需要一天之内有两个时段都供应热水，如早上N时M分供洗漱热水，晚上J时供应沐浴热水，用以上方法，同样能方便地完成两段定时预约设置，保证满足用户的热水需求。而且，它还具有断电数据保护功能，来电后自动记忆并恢复到断电前的加热状态。由于该机使用遥控器或主机都能完成全部的能操作，用户可以根据自己的生活习惯设定时间和水温等参数，使用起来十分方便，且经济节能。因此，智能电热水器是智能家电的一个重要标志，借助家电智能化的春风，它必将成为以后家电的必然发展趋势。2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。(1)选题依据：单片机采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别强。CPU可以直接对I/O口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理能力，能有针对性解决由得意到复杂各类控制任务。单片机做为嵌入式应用的微型计算机，由于其出色的性价比，极强的实用性，它取得了巨大的发展。从最早的4位单片机，到今天的16位，甚至32位单片机，单片机的应用越来越成熟，因此采用单片机设计来实现家电的智能化，即电热水器的智能化是可行的。(2)主要研究内容：本设计以AT89S51单片机为中心，设计一个智能型家用电热水器的控制电路。硬件设计：①原理图设计：包括电源模块、单片机模块、ISP在线编程接口、键盘模块、数码管及指示灯显示模块、水温、水位检测模块、报警输出模块。②PCB板设计与制作：如实验条件许可，设计并制作单面或双面PCB板。③样品制作与调试：包括元器件采购、电路焊接、通电调试、功能检测。软件设计：①源程序设计：用汇编语言或C语言编写源程序。②程序编译与下载：用编译器对源程序进行调试及编译，通过ISP接口将形成的二进制目标程序下载到AT89S51单片机上。③功能调试：用样品板运行程序，检查其功能是否达到设计要求。如没有达到设计要求，应修改源程序，重新编译、下载、调试，最后达到设计要求。(3)研究思路及方案：直流稳压电源由整流桥，滤波电路，稳压电路组成。稳压电路采用CW7805芯片，输出+5V。智能电热水器控制电路由时钟电路，复位电路，单片机，按键，数码管，漏电检测电路，传感器，蜂鸣器，继电器等部分组成。软件编写时，首先检测功能按键，先进行温度范围设置，其次检测加减按键，进行温度范围调节，然后运行程序，由传感器经过模数转换，检测水温，水温在小于设置范围1℃时，单片机控制继电器对电热水器加热。当水温超过温度设置范围1℃时，单片机控制继电器断电，停止加热。当温度超过99℃时，蜂鸣器报警。以上查询功能由比较电路指令完成。3.工作进度及具体安排。(1)2006年下学期放假前，写好开题报告。(2)2007年3月，理解AT89S51工作原理、引脚功能，掌握单片机最小系统的设计和制作方法。收集并整理资料，构思并形成完整的设计方案、硬件组成方框图、软件流程图。(3)2007年4月上半月，硬件设计：要求设计出电原理图和PCB板图，有实验条件时，要求制作电路板和系统样品。(4)2007年4月下半月，软件设计：按设计要求编写和调试程序，并仿真运行。有条件时，在制作的样品上调试运行。(5)2007年5月，完成毕业设计论文。(6)毕业之前，完成论文答辩及总结报告。4.指导教师意见。指导教师：年月日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。本科毕业设计（论文）进展情况记录毕业设计（论文）题目：基于AT89S51单片机的智能电热水器的设计班级：电子信息034学号：_0340120403学生：牛军指导教师：戴圣伟时间任务完成情况指导教师意见第周至第周指导教师签名：年月日第周至第周指导教师签名：年月日第周至第周指导教师签名：年月日注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据《课题任务书》拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。第周至第周指导教师签名：