电热水器控制系统课程设计报告

课程设计电热水器控制系统课程名称单片机原理及应用技术学生学院信息工程学院专业测控技术与仪器(计算机测控)班级2010级(1)班学号3110002441学生姓名彭港健指导教师邓耀华/王桂棠2012年06月21日I摘要在本次课程设计中，根据课题要求，我们组员通过查找资料、分析、讨论，最终确定下本方案。本方案主要功能是实时检测水温，当温度低于60度是自动加热，高于90度是停止加热，实现智能控制热水器的储水量。在满足基本功能的前提下，为了能使电路简单，反应快速，并尽量减低成本。电源选用5V直流电压。而从方案设计、分析，比较确定方案，到确定参数，并在原来的基础上考虑添加扩展功能，理论计算分析，以及电路原理图的绘制，电路板的焊接调试，最后的撰写设计报告，我们小组各成员一起协商讨论，分工合作，终于圆满地完成了本次的课程设计。关键词：单片机，温度传感器，LED灯，数码管，智能控制IIAbstractInthiscoursedesign,accordingtothetopicrequest,wemembersthroughthesearch,dataanalysis,discussion,andfinallydeterminedthatthisscheme.HisowncauseoftheNE555,andthecircuit,non-contactswitchcircuit,alarmanalogcircuitsandpowercircuitfourparts.Themainfunctioniscleverwaytorealizetheelectricfanprotectionandalarm,namelyinhandtouchestheelectricfanmetalshell,fanwouldimmediatelyloseelectricandalsoissuedthealarm,haswarnednottotouch;Whenpeopleleaveafewsecondsafteraboutmetalshell,fansautoreplyoperation.Meetingthebasicfunctionofthepremise,inordertoenablecircuitissimpleandquickresponse,andtrytoreducecosts.Choose6Vdcpowersupplyvoltage.Andtheschemedesign,analysis,determinedscheme,todeterminetheparameters,Andconsideraddingextendedonthebasisoforiginalfeatures,theoreticalanalysisandcircuitschematicsdrawing,weldinganddebuggingofcircuitboard,thefinalwrittendesignreport,ourconsultationswiththemembersofthegroup,Division,andfinallysuccessfullycompletedthiscoursedesign.Keywords:Single-chipmicrocomputer,Temperaturesensor,LEDlightsIII目录摘要.........................................................................................................................................IAbstract......................................................................................................................................II目录..........................................................................................................................................III前言............................................................................................................................................1一.方案详解...............................................................................................................................2二.原理流程图...........................................................................................................................4图3热水系统Protuse仿真原理图.........................................................................................5三.器件清单...............................................................................................................................6四.元器件简介...........................................................................................................................73.1芯片DS18B20...............................................................................................................73.1.1DS18B20的主要特性........................................................................................73.1.2DS18B20的外形和内部结构............................................................................83.1.3DS18B20工作原理............................................................................................83.2元件8952特性介绍.................................................................................................10五.小组作品功能展示.............................................................................................................14六．热水系统控制源程序......................................................................................................18七.遇到的问题与解决方法.....................................................................................................25八.个人心得体会.....................................................................................................................261前言科学技术的快速发展往往能给人们的生活带来很多便利，科学技术的产物——热水器，就是其中一个。随着人们生活水平的日益提高，热水器正在走进每一个家庭。我国近年来产量增长最快的家电产品之一，也正在不断发展和改进，日益满足人们生活的需求。我们这次做的是一个电热水控制系统，是通过芯片8951对热水器进行加热和加水控制，从而实现热水器的基本功能。2一.方案详解设计目标及方案选择方案一：以AT89C51单片机为控制中心的智能热水系统目前家电市场上的电热水器有连续水流式，具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，大多数家庭供电线路难以承受，而且市场上传统的机械式电热水器控制功能不完善，而且精度低、可靠性差，因此电热水器的智能化成为必然趋势。采用单片机来实现电热水器的智能化，主要是因为其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，能有针对性的结局由简单到复杂的各类控制任务。单片机作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。以AT89C51单片机为控制中心的智能电热水器AT89C51单片机具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小价格低等优点在许多行业都得到了广泛的应用。下面为硬件实现电路框图：图1基于AT89C51控制的智能热水器方案二：PIC16C72单片机为控制器件的智能电热水器PIC16C72是美国微芯公司推出的8/11位单片机，采用宽字节单周期指令，哈佛双总线和RISC结构，其数据吞吐量最高可达6MIPS，这几乎是其它大多数8位微控制器速度的4倍，128脚封装的PIC16C72单片机内集成了以下主要功能；2KB片内ROM程序存储器，128KB数据存储器；22位I/O线；5路8位A/D转化器。以PIC16C72为控制芯片的电热水器，虽然功能很强大，但是存在一些很需要改进的地方：中断的现场保护是中断应用中一个很重要的部分由PIC16C72的指令系统中设3的W寄存器和STATUS寄存器内容警校现场保护1然后再中断服务程序中对马达，继电器进行控制1漏电检查报警在中断里给出，而每50ms进入一次中断，所以发生漏电时最多50ms即可切断电源1入口中断保护控制马达控制继电器如果用直流对电机进行控制，其转速太快，过调量过大，容易引起振荡。通过以上两种设计方法的比较来看，实现电热水器的智能控制可以有很多种方法，可以采用可编程程序控制器PLC，各种单片机来师兄，但考虑到成本控制和软硬件实现难度，我们组采用方案一的控制系统设计，可以进一步提高电热水器的智能作用，能够保证持续的热水供应，并能够在异常情况下自动断电。本方案还实现对热水器水量的控制，当热水器水量较少的时候，通过处理，发出加热信号给外部电路，进行加水，同时点亮加水指示灯。当热水器内部容器水位达到一定的高度是，也就是谁快要满的时候，处理器发出一个停止加水的信号给外部电路，同时加水指示灯变暗，这样实现了对热水器的水位控制。4二.原理流程图图2热水系统流程图P3.3有下降沿？中断程序0个位增加175H+1是中断程序1十位增加176H+1P3.2有下降沿？中断结束返回中断结束返回是1820初始化1820温度