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1、金金 华华 职职 业业 技技 术术 学学 院院J J I I N N H H U U A A P P O O L L Y Y T T E E C C H H N N I I C C毕业教学环节成果毕业教学环节成果（2014 届）题 目 热水器控制器（软件）学 院 信息工程学院 专 业 电气自动化技术 2014 年 5 月 20 日金华职业技术学院毕业教学成果金华职业技术学院毕业教学成果目目 录录摘 要 .1英文摘要 .1引言 .21 方案选择与论证 .21.1 控制器方案选择 .21.2 显示方案选择.22 硬件设计 .32.1 硬件结构.32.2 温度采集电路设计.33 软件总设计 .43.
2、1 控制软件总设计.43.2 中断程序设计.63.3 按键设计.73.3.1 功能按键设计 .73.3.2 上调按键功能设计 .83.3.3 下调按键功能设计 .103.4 DS18B20 温度测量设计 .113.5 LCD1602 液晶程序设计 .133.5.1 1602 液晶初始化程序设计 .133.5.2 LCD 写命令程序设计 .153.5.3 LCD 写数据程序设计 .163.5.4 LCD 检测忙碌程序设计 .164 调试与仿真.18结论与谢辞 .21参考文献 .22附件 1.硬件电路图.23附件 2.程序清单.241热水器控制器热水器控制器( (软件软件) )摘摘 要要：本设计是
3、以 AT89C51 为核心的热水器控制器。以温度传感器 DS18B20 作为温度采集器，DS1302 作为实时时间控制元件，使该控制器具有定时开机关机功能，方便用户使用。同时该控制器具有在一定温度范围内自动加热功能。文中详细介绍了软件设计部分，主要有：时间控制模块、温度采集程序设计模块、按键程序设计模块、显示程序设计模块等。实践证明该系统具有价格低廉，抗干扰性好，结构简单，操作方便等特点，对其他类似系统有一定的借鉴作用。关键词关键词：AT89C51 单片机 DS18B20 温度采集芯片 温度控制 Water Heater Controller（software）Abstract:This de
4、sign is the water heater controller based on AT89C51. The temperature sensor DS18B20 as the temperature collector, DS1302 as the real time control element, so that the controller has the timing on-off function, user-friendly. At the same time, the controller with automatic heating function in a cert
5、ain temperature range. This paper introduces in detail the software design part, mainly has: time control module, temperature acquisition program design module, key program design module, display module program design. The practice proves that the system has the advantages of low cost, good anti-int
6、erference performance, simple structure, convenient operation, and has certain reference function to other similar systems.Keywords: AT89C51 microcontroller DS18B20 temperature acquisition core temperature control2引言引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器。在生活中热水器的使用与温度息息相关。温度高了就需要降
7、温，温度低了要提高温度。因此温度的控制就非常的重要，因此研究温度的控制器也有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：1.传统的分立式温度传感器；2.模拟集成温度传感器；3.智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式转向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本论文阐述了智能集成温度传感器 DS18B20 的结构特征及控制方法，用温度传感器 DS18B20、AT89C51 单片机为控制器构成温度控制器装置的工作原理做了详细介绍。1 1 方案方案选择与论证选择与论证1.11.1 控制器方案选择控制器方案选择方案 1：采用 FPGA（现场可编
8、程门阵列）作为系统的控制器。FPGA 可以实现系统的各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有的器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可以利用 EDA 软件仿真、调试，易于进行功能扩展。FPGA 采用并行的输入方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。但是由于本设计对数据处理的速度要求不是很高，FPGA 高速处理的优势得不到充分的体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的操作。 方案 2：采用 ATMEL 公司的 AT89C51 作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由
9、度大，可用软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。 综上所述介绍中由于设计对数据处理的速度要求不是很高。FPGA 比 AT89C51 的成本高，AT89C51 单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大。所以选择方案2。31.2 显示方案选择显示方案选择方案 1：LCD 显示 LCD 液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。目前字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。LCD1602 液晶显示模块，它可以显示两行，每行 16 个字符，采用单+5V 电
10、源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。 方案 2：LED 显示 LED 数码管有静态显示和动态显示 2 种，静态显示不用另加外界驱动直接与单片机输出口相连，不需要单独的程序来完成显示；动态显示需加外部驱动以此增加输出电流来更好的驱动数码管显示，电路简单，成本稍高，需要特定的编程来完成动态刷新。从上述的比较中 LCD 更符合设计的需求。2 硬件设计硬件设计2.1 硬件结构硬件结构设计要求热水器控制器要有定时开机、定时关机等功能的时钟电路，要求能测量温度的温度采集电路，测量出的温度要显示在液晶显示屏上的显示电路，要有控制键能控制温度的按键电路，有加热指示的加热指示电路。单片机AT8
11、9C51 最小系统按键电路显示电路加热工作 指示电路数字时钟 电路电源电路温度采集 电路4图 2-1 系统硬件框图2.2 温度采集电路设计温度采集电路设计DS18B20 数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有 LTM8877，LTM8874 等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。根据 DS18B20 的通讯协议，主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤：（1）每一次读写之前都要对 DS18B20 进行复位，复位成功后发送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。（2）复位要求主 CPU 将数据线下
