《基于单片机控制的饮水机加热系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机控制的饮水机加热系统设计（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 I 摘 要 随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地深入，同时带动传 统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机 往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬 件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 本文介绍了单片机应用于电加热饮水机的一种设计方法， 该电加热饮水机具 有自动化程度高、安全性好、功能多、使用方便、功率小、加热快、可靠性高等 特点。它以单片机 AT80C51 为核心，通过 3 个数码管显示温度和 4 个按键实现 人机对话， 使用单总线温度转换芯片 DS18B20 实时采集温度并通过数码管显示， 并提供
2、各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止 加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。并详细地论述 了以单 K 机为处理器的电加热饮水机的硬件、软件设计、系统编程和抗干扰设 计等方面的问题。 本系统以ATMEL公司的AT80C51单片机为核心， 由DS18B20、 信号处理电路、键盘控制电路、LED 显示电路、输出控制电路等构成。 关键词：关键词： 温度转换；LED 显示电路；单片机 ；键盘控制电路 II ABSTRACT Along with the computer in the social sector penetration and MCU ap
3、plication is continuously thorough , and push the traditional control test on the new beneficial update. In real time detection and automatic control of the microcomputer application system , the MCU is often as a core component to use, only MCU aspects knowledge is not enough , should according to
4、the specific hardware structure , and the specific application of the characteristics of the object software combination to be perfect . This paper introduced a single-chip microcomputer which used in electric heating water dispenser as a design method, the electric heating water dispenser with a hi
5、gh degree of automation, security and multi-functional easy to use， small power， heating quickly , and high reliability. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature convers
6、ion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and contr
7、ol the operating mode . The paper described in detail by the single-chip processor power for heating water dispenser hardware，software design, system design, programming and anti-jamming problems. The controller ATMEL Corporation AT80C51 single-chip microcomputer as the core, by the DS18B20, signal
8、processing circuit， keyboard control circuit，LED display circuit，put control circuit, etc. key words：temperature conversion；LED display circuit；keyboard single-chip microcomputer ；control circuit 青岛理工大学毕业设计 I 目 录 摘 要. I ABSTRACT II 第 1 章 绪 论 1 1.1 研究的目的及意义 1 1.2 单片机的发展趋势 2 1.3 主要研究的内容 3 第 2 章 系统总体的设
9、计 4 2.1 硬件总体的设计 4 2.2 总体方案论证 5 2.3 各部分电路方案论证 5 第 3 章 硬件系统设计 7 3.1 硬件电路分析和设计 7 3.1.1 单片机最小系统电路 7 3.1.2 键盘电路 9 3.1.3 数码管及指示灯显示电路 11 3.1.4 温度采集电路 12 3.1.5 电源电路 19 3.1.6 报警电路设计 19 3.1.7 加热管控制电路设计 20 3.2 系统硬件总图 21 3.3 LED 数码管显示电路 22 第 4 章 系统总设计 24 4.1 主程序流程图 25 4.2 各个模块的流程图 27 4.2.1 读取温度 DS18B20 模块的流程 27
10、 4.2.2 键盘扫描处理流程 29 4.2.3 报警处理流程 31 4.3 系统源代码 31 第 5 章 系统调试 41 5.1 软件调试 41 5.1.1 软件电路故障及解决方法 41 青岛理工大学毕业设计 II 5.1.2 软件调试方法 42 5.2 系统操作说明 43 5.3 数据测试 44 第 6 章 总结与展望 46 参考文献 48 致 谢 49 附录 I 50 附录 II 56 青岛理工大学毕业设计 1 第1章 绪 论 1.1 研究的目的及意义 二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用 更是空前广泛， 伴随着科学技术和生产的不断发展，需要对各种参数进行温
11、度测 量。因此温度一词在生产生活之中出现的频率日益增多，与之相对应的，温度控 制和测量也成为了生活生产中频繁使用的词语， 同时它们在各行各业中也发挥着 重要的作用。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特 别是其中的 C51 系列单片机的出现， 由于它具有极好的稳定性，快速性和更准 确的运算精度，所以它的出现不但推动了工业的生产，也影响着人们的工作和学 习。温度控制系统在现代工业设计、工程建设及日常生活中的应用越来越广泛。 在日常人们的生活中，温度控制系统的应用和作用也体现到了各个方而，随着人 们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制 将更好的服
12、务社会。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程 控制，有些工 艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量， 因而设计一种较为理想的温 度控制系统是非常有价值的。 传统的温度采集电路相当复杂，需要经过温度采集、信号放大、滤波、AD 转换等一系列工作才能得到温度的数字量，并且这种方式不仅电路复杂，元器件 个数多，而且线性度和准确度都不理想，抗干扰能力弱。现在常用的温度传感器 芯片不但功率消耗低、准确率高，而且比传统的温度传感器有更好的线性表现， 最重要的一点是使用起来方便。 本次设计为一个基于单片机的饮水机的温度控制系统， 该系统可以实时检测 饮水机水箱的水温，并且可以通过数码管显示饮水机水箱水
13、温度数，可以通过键 盘或开关选择制冷或加热，可以人为设置水的温度的上下限，如加热，当温度在 设定的范围内时正常工作，当低于水温下限时控制加热器加热；如制冷，当温度 高于水温上限时控制压缩机制冷，当温度超过设定值时具有示警功能。 青岛理工大学毕业设计 2 1.2 单片机的发展趋势 单片机的发展趋势是向大容量、高性能化、外围电路内装化等方面发展。为 满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同需求的产品。 1CPU 的改进 (1)增加 CPU 的数据总线宽度。例如，各种 16 位单片机和 32 位单片机，其 数据处理能力要优于 8 位单片机。 。 (2)采用双 CPU 结构，以提高数据处理能力。
14、2存储器的发展 (1)片内的程序存储器现在普遍采用闪速(Flash)存储器。 Flash存储器能在+5V 下读写，既有静态 RAM 的读写操作简便，又有在掉电时数据不会丢失的优 点。使用片内 Flash 存储器，单片机可不用片外扩展程序存储器，大大简化了其 应用系统结构。 (2)加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达 128 KB 甚至更 多。 3片内 I/O 的改进 (1)增加并行口的驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输 出大电流和高电压，以便能直接驱动 LED 和 VFD(荧光显示器)。 (2)有些单片机设置了一些特殊的串行 I/O 功能，为构成分布式、网络化系统
15、 提供了方便条件。 4低功耗化 8 位单片机产品已 CMOS 化，CMOS 芯片的单片机具有功耗小的优点，而 且为了充分发挥低功耗的特点，这类单片机普遍配置有等待状态、睡眠状态、关 闭状态等工作方式。 5外围电路内装化 随着集成电路技术及工艺的不断发展， 把所需的众多外围电路全部装入单片 机内，即系统的单片化是目前单片机发展趋势之一。例如，美国 Cygnal 公司的 C8051F020 8 位单片机，内部采用流水线结构，大部分指令的完成时间为 1 或 2 个时钟周期，峰值处理能力为 25MIPS。片上集成有 8 通道 A/D、两路 D/A、两 路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交
16、叉开关和 64 个通用 I/O 青岛理工大学毕业设计 3 口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口（两个 UART、SPI）等。一片芯 片就是一个“测控”系统。 1.3 主要研究的内容 1本系统上电后数码管显示当前测量温度，此时加热指示灯和保温指示灯 均不点亮；若此时按“自动加热”键，则单片机自动将预加热温度设置为 80并 开始加热，送出一个加热信号，并点亮加热指示灯；若按“温度设置”键，则进入 预加热温度设置界面，此时数码管闪烁显示预先设置的温度，此时通过按键“” 和“”进行设置温度，预先设置的温度按“5”为梯度递增或递减，设置好温度后 再按一次“温度设置”键确定，单片机保存预先设置的温度，并开始加热； 2如果实测温度大于或等于预先设置的温度，则单片机发出停止加热信号 并熄灭加热指示灯，同时点亮保温指示灯，且当超过预设温度时发出报警； 3当温度下降到预先设置的温度以下 5 度时，单片机再次发出加热信号， 同时熄灭保温指示灯，并且点亮加热指示灯，依次循环控制； 4完成加热管控制电路、报警电路设计，重点设计好临界点问题。 青岛理工大学毕业设计 4 第
