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1、南通农业职业技术学院 毕业论文（设计）课题名称 电热水壶控制系统的设计专业及班级应用电子技术 电子3092学号 0962302223姓名 戚光利指导老师 顾诚甦年 月 日正文第 1 页 共 36 页电热水壶控制系统的设计摘 要本论文设计介绍了MCS-51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。通过电加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过ADC0809将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LED显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统。单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、
2、A/D转换电路、光电隔离电路、键盘及显示电路和温度加热电路。整个系统的关键电路是单片机控制电路，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入信号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。关键词 单片机 温度控制 控制器Design of control system for electric heating kettleAbstractThe thesis introducts the method of use the series of MCS-51 one-chip comput
3、er which is the control chip to control the work of kettle heat with electric energy. Through electric heated circle, the water will be heated, then sample the temperature of the water. The sampling signal will set the mimic to the system of single chip computer through ADC0809, after is processed b
4、y the computer and controlled by the keyboard, it will be showed by LED monitor, at the same time, the system can control the temperature beyond the setting, the system of alarm will run. The hardware of the one-chip computer controls the thermos which includes 8051 chips, 8255 chips, one-chip compu
5、ter control circuit that address latch ,etc. make up temperature-measure circuit , circuit is changes by A/D, light-electricity and isolation circuit, keyboard and shows circuit、temperature heated circuit .The key circuit of the whole system is a control circuit of one-chip computer, finish the inpu
6、t and output of the signal conversion, can measure temperature sampled signal of input circuit which will deal with after processing then set to display and show to go on to outputting through A/D converter ADC0809, and can control the temperature through the keyboard, after heating and exceeding de
7、signated temperature in water, at the same time, the buzzer is sound so as to alarm.Keywords One-chip computer Temperature control Controller.目 录1 引言12 电热水壶控制系统总体概述22.1 电热水壶的工作情况22.2 MCS-51单片机控制的总体介绍 23电热水壶控制系统的硬件设计 33.1温度检测电路和A/D转换器的电路 33.2 单片机8051芯片介绍和主要电路 83.3 8255输出口扩展 143.4 单片机的抗干扰电路 163.5 键盘及显
8、示电路 183.6 加热电路和报警装置 234电热水壶控制系统的软件设计 254.1 总的程序设计框图 254.2 8255的程序设计 264.3 键盘和显示接口电路程序设计27全文结论34致谢35参考文献36电热水壶控制系统的设计 1 引言Intel公司在MCS-48系列单片微机的基础上，采用HMOS技术，研制出了8位高档的MCS-51系列产品微机。该微机型在性能上有了很大的改进和提高：片内程序存贮器容量扩大了一倍，外部程序存贮器的寻址空间扩大到64K字节。片内数据存贮器扩大了一倍，外部数据存贮器的空间达到64K字节。并行I/O口线增加到32，且可进行位处理。MCS-51设有两个16位的定时
9、器/计数器，且可程序设定多种工作方式。设有一个全双工串行I/O口，可程序设定4种工作方式，设有4个8位的通用工作寄存器区，可适应多级中断和子程序嵌套的情况，这样可避免寄存器内容进行栈保护操作，提高了中断响应速度，加速了子程序的调用，设有两个内部中断源和两个外部中断源，一个串行口中断源，可程序设定中断优先级，堆栈位置可允许设定，深度可在允许范围内选用。MCS-51指令系统增强了加，减，乘，除，比较，堆栈操作，因而运算功能大大加强。所设置的灵活的跳转指令，不仅能充分满足了实际应用的需要，而且可尽量减少程序存贮空间的占用，MCS-51内部设有可直接进行位寻址的存贮器、位处理指令、位处理累加和运算器等
10、，因而为一种功能极强的位处理机。这为控制方面的应用和逻辑运算提供了很大方便。从以上可见，MCS-51系列单片微机具有很强的功能，使用范围广，既可构成功能很强的复杂系统，也可组成较简单的应用系统。目前，单片机在家电，工业生产等领域的应用非常广泛，为了适应不同产品对单片机的不同要求，半导体生产厂家生产出了各种规格的单片机。本文介绍了一种以MCS-51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。温度检测电路由热电偶、运算放大器，温度传感器AD590等组成，直接输出电流（1A/K）经运算放大器LM358进行I/V转化后，可得到电压输出，输出电压为100mV/，经A/D转换通道送到微处理器中。A
11、/D转换一般都设置在前向通道中，它将外界输入的模拟信号转换成计算机数据总线能接受的数字量。工程上常用的隔离方法有光电隔离器、变压器、继电器和集成组件等，而光电隔离器有独特优点得到广泛应用。由于该器件是通过电光电这种转换来实现对输出设备进行控制的，彼此之间没有电气连接，因而起到隔离作用，隔离电压与光电隔离器的结构有关。经实际运行表明，该方案安全、可靠，完全能够满足实际需要。2 电热水壶控制系统总体概述2.1 电热水壶的工作情况对于常规的电热水壶，只要接通电源，就开始加热，直到水沸腾后通过蒸汽来产生声音报警。这种设计有下面几个方面的不足：1. 如水壶中没水，电源误接通时也会一直加热，容易引起事故。
12、2. 当只需要加热到沸点以下某一温度时，不能及时给出声音报警信号。3. 当水加热沸腾后不能自动停止工作。针对以上不足，在本设计方案中，用MC-51单片机作为控制芯片，管理整个电热水壶的工作情况，构成了一个闭环控制系统，而且增加了三个按键和六位数码管显示。它的工作情况和常规的热水壶相比，有下面几个方面的特点：1. 有三个按键，可用来设置希望加热到的温度即报警的温度。上电复位后，设置温度初值为20度，每按一下按键，温度设置值就会增加1度，整个温度设置值在20100度之间循环。2. 这个按键还具有启动电热水壶开始工作的作用。当每次电源接通后，只有按键按下过之后，电热水壶才开始加热，这样，可以防止电源
13、误接通时电热水壶一直加热，引发事故。3. 当加热到设置温度时，单片机会控制停止加热，并通过蜂鸣器给出声音提示。4. 三位数码管在设置温度操作时显示当前设置的温度，另三位数码管其余时间实时显示电热水壶中水的实际温度。2.2 MCS-51单片机控制的总体介绍硬件设计的总电路连接框图如下图：图1-1 硬件设计的总电路连接框图单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、光电隔离电路、键盘及显示电路和温度加热电路。整个系统的关键电路是单片机控制电路，是整个控制的核心，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入的信
14、号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过键盘对温度进行控制，如此同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。并对其中部分电路编制子程序，以及相应的软件设计。3 电热水壶控制系统的硬件设计3.1 温度检测电路和A/D转换器的电路3.1.1 AD590温度传感器的概念AD590是一种二端式的集成温度传感器。图2-1-1 AD590引脚图其主要技术参数有：1. 测温范围为-55+150。2. 工作电压为+4+30V，由于AD590是一种恒流源形式的温度传感器，只需在其二端加上一定工作电压则其输出电流随温度变化而变化，其线性电流输出为1A/。K，即温度每变化1，其输出电流变化1A；它以热力学温标零点作为零输出点，因此在25时，其输出电流为298.2A。3. 精度：经过激光平衡调整，AD590的校准精度可达+和-0.5，全温区范围线性度可达+和-0.3（AD590M）当其在
