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1、单片机设计报告课 程 设 计 课程名称 单片机课程设计题目名称 基于89s52的饮水机加热控制系统学生学院 材料与能源学院专业班级11级学号 311000 学生姓名 陈 指导教师 刘 本人制作后发现按钮还是不够稳定，10次可能就有1次按错，不过基本没影响，希望后人完善2013年12月31日目录广东工业大学课程设计任务书- 2 -一、课程设计的内容- 2 -二、课程设计的要求与数据- 2 -三、课程设计应完成的工作- 3 -四、课程设计进程安排- 3 -五、应收集的资料及主要参考文献- 3 -基于STC89C52单片机的高档饮水机加热控制系统设计报告- 4 -摘要：- 4 -关键字- 4 -一、
2、引言：- 4 -1.1概述- 4 -1.2 课题意义- 4 -1.3设计方案- 5 -二系统总体方案介绍- 5 -2.1 系统组成框图- 5 -2.2 主要设计软件- 6 -三硬件设计- 6 -3.1各部分硬件设计及其原理- 6 -3.1.1 STC89C52简介- 6 -3.1.2 两位共阳极数码管显示电路设计与原理- 7 -3.1.3 时钟振荡电路- 8 -3.1.4温度传感器监测电路- 8 -3.1.5继电器控制电路- 9 -3.1.6加热方式选择电路- 9 -3.2 硬件总电路图- 10 -四软件设计- 11 -五心得总结- 12 -六参考文献- 13 -七、附录：- 13 -附录1：
3、源程序- 13 -附录二：实物图- 21 -广东工业大学课程设计任务书题目名称基于AT89S52的高档饮水机加热控制系统学生学院材料与能源学院专业班级11级姓 名陈学 号311100一、 课程设计的内容用AT89S52单片机制作一饮水机自动断电系统：1.设计并绘制硬件电路图；2.绘制PCB板图并焊接好元器件；3.编写程序并将调试好的程序固化到单片机中 二、课程设计的要求与数据 本系统主要由AT89S52芯片，以及一组温度传感器组成，通过检测水的温度变化，判断煮水次数，同时检测水量的变化，在煮水次数超过一定次数而期间水量未曾变化的情况（即无人用水）下，控制继电器断开加热电源。因为一般饮水机有重复
4、加热功能，会加热煮沸后停止加热，等冷却后继续加热，所以主要是在测量水量变化方面加以完善并配合现有的饮水机加热原理进行改造，为使本系统更人性化和具备实用性，另外添加温差加热工作模式。在满足系统工作断电条件，即煮水次数满足，水量无变化的的条件时，开启这种工作模式。（以下假定一般饮水机自动加热是等水温冷却到70度时开始，室温为t度） 第一阶段：水温下降到40度时，再次加热，若无人用水，停止加热；第二阶段；水温再次下降到t+10度时再次加热，若无人用水，停止加热；第三阶段：水温下降到t度时，再次加热，若无人用水，停止加热。还可以设置时差加热等其他加热模式使系统更人性化和具有更广的使用范围。三、课程设计
5、应完成的工作1. 熟悉仿真软件使用，设计好各模块后电脑上进行仿真2. 仿真无误后列出清单，购买材料和元件，部分材料需进行加工（除了各种芯片外，了解下有无其他方便的诸如5v电源接口等的器件）3.根据元件的实际针脚情况，进行二次排线布局，方便焊接4.焊接5进行模拟测试四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1硬件、软件设计大学城工学三号馆30812月2327日2焊接电路板大学城工学三号馆30812月2830日3软件、硬件调试大学城工学三号馆30812月301月1日4撰写说明书宿舍1月1日5答辩大学城工学三号馆1051月2日五、应收集的资料及主要参考文献1、DS18B20驱动运行方法及内部
6、工作原理2、单片机运行基本接线电路发出任务书日期： 2013 年 12 月 24 日 指导教师签名：计划完成日期： 2013 年 1 月2 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：基于STC89C52单片机的高档饮水机加热控制系统设计报告摘要：本次课程设计的目标是通过52单片机芯片控制温度传感器DS18B20获得温度数据，并结合实际饮水机使用情况和问题，设置多种加热模式，实现不同加热要求。举一反三，通过运用其他传感器，修改一定的程序和电路图，可用于其他电器如洗衣机等的使用。 关键字加热控制；STC89C52单片机；DS18B20；编程一、引言： 传感器已经成为现代科技不可缺少的一部分，传感器
7、就像人的五官，可以获得如图像信息，声音信息，压力信息，温度信息等各种外界信息。通过传感器，可以实现机器对外界环境的检测进而做出判断和反应。温度作为各种元器件、机器、动物等正常工作或生活的条件，使得温度的检测和控制非常重要。1.1概述本设计是以STC89C52芯片的电路为基础，结合温度监测模块，扩展成为可以控制什么时候进行加热的加热控制系统。本设计针对加热控制系统与饮水机的结合，设计成饮水机加热控制系统， 1.2 课题意义加热控制系统可以实现对温度的控制，确保环境或物体达到指定的温度或者保持指定的温度，而本设计的加热系统有多重加热模式，其中除了基本的煮沸功能外，还有时间段加热功能、温水功能和智能
8、加热功能，通过后面几个功能，可以实现饮水机的节能工作和防止千滚水的要求，同时又不妨碍正常的饮水。1.3设计方案 主要的元件有89s52芯片，DS18B20温度传感器芯片，两位数码管，继电器、led灯和按钮。希望达成的目标：1、 监测环境温度，并显示在数码管上2、 可以通过按钮，选择4种不同的工作模式（假设室温25度，加热代表继电器导通，待机代表继电器截止）模式0：先加热到95度，进入待机状态，冷却到65度时加热，并95度时待机，循环下去。模式1：每隔20分钟加热一次，加热到95度时待机。模式2：加热到75度后待机，之后当温度低于60度时开始加热，加热到75读待机。即当温度小于60度时就加热到7
9、5度，然后冷却到60度就继续加热，循环下去。使温度维持在65度左右。模式3：首先监测环境温度并记下，然后加热到95度，开始从阶段逐步走到阶段。待机到65度时加热到95度待机到50度后加热到95度待机到40度后加热到95度待机到室温时加热到95度。同时设置出水口开关监测，任何阶段如果有用水的话，加热到95度时重新跳到阶段（此模式用于省电和防止无人用水时的千滚水现象）3、 各种工作模式下，可以控制继电器的吸附和放开4、 各种工作情况由led灯的亮灭反映二系统总体方案介绍2.1 系统组成框图加热的结构以STC89C52单片机为控制核心、温度监测模块、时钟复位电路、继电器控制模块、数码管显示模块组成、
10、模式选择模块。按键负责选择不同的工作模式，单片机负责接收温度传感器的监测到的温度并处理成10进制数，数码管显示监测到的温度，继电器由温度和当前工作模式决定是否开启。系统组成框图如图2.1所示。温度传感器单片机加热模式0加热模式1加热模式2加热模式3数码管模式选择继电器定时器（模式1）外部中断（模式3）图2.1 系统组成框图2.2 主要设计软件KEIL编程软件对加热控制系统的程序进行编程并调试ISIS仿真软件上进行仿真和调试 三硬件设计3.1各部分硬件设计及其原理3.1.1 STC89C52简介STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。
11、在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位
12、为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。外形及引脚排列如图3.1.1所示图3.1.1 STC89C52系列单片机3.1.2 两位共阳极数码管显示电路设计与原理两位数码管相比两个数码管，可以节省他们之间的连线，更加方便，控制方式只需要控制1或2端为高电平，需要显示的段位为低电平即可，并通过动态显示的方法，使左边的数码管（1）显示10位数，右边（2）显示个位数。需要注意的是，这种数码管的引脚分布与一个数码管不同。使数码管有引脚的一面面正对自己，上面的5个引脚由左到右分别为d,e,c,b,1,下面由左到右为2，f,a,dp.g.图3.2.1两位共阳极数码管接线图3.1.3 时钟振荡电路STC
13、89C52中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或者陶瓷谐振器一起构成自然振荡器。外接石英晶体及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1，C2虽然没有什么严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，电容推荐使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF10PF。石英晶振器电路图如下：图3.2.3 单片机外部振荡电路3.1.4温度传感器监测电路 温度传感器的接线非常简单，只需接上
14、vcc和地，并将dq端接到双向口上即可（p2的不行），另外，温度传感器在一开始工作时不稳定，如果需要读取一开始的环境温度的话，需要添加一定的延迟时间（约1s）。图3.2.4 DS18B20温度传感器接线图3.1.5继电器控制电路 继电器的工作原理为线圈导通时，线圈会将贴片吸附，使双线开关导通线2，不导通时默认导通线1。为了使驱动继电器，需要用三极管将驱动电流放大，同时为了避免截止时线圈产生较大电流击穿三极管，加入整流二极管。图中电路只需要让三极管B极为0即可导通线圈，为正时截止。图3.2.1继电器工作接线图3.1.6加热方式选择电路 加热方式选择电路由简单的按钮1（p3.0）和按钮2(p3.1）以及4个led灯组成。需要通过编程，在按钮1按下时进入工作模式选择模式，通过按钮2切换工作模式，并由4个led灯对应4个不同的工作模式。当选择好工作模式后，再按下按钮1，单片机就会根据编好的程序和选择的工作模式，控制其他工作模块的工作。图3.2.6工作模式选择模块接线图3.2 硬件总电路图总体硬件电路实现功能如下，如图3.3所示，实际接线时led和数码管都需要加上限流电阻，单片机芯片也要接上vcc和地、图3.3.1 总电路图四软件设计本次课程设计的难点在于DS18B20
