基于單片機的電熱水器畢業(yè)設(shè)計開題報告

基于單片機的電熱水器畢業(yè)設(shè)計開題報告基于單片機的電熱水器畢業(yè)設(shè)計開題報告基于單片機的電熱水器畢業(yè)設(shè)計開題報告南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：家電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè):自動化（數(shù)控技術(shù)）班級:數(shù)控XX學(xué)號：XXXXXXX學(xué)生姓名:XXX指導(dǎo)教師:XXX實驗師2014年3月6日本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名XXX學(xué)號XX專業(yè)自動化指導(dǎo)教師XXX職稱實驗師所在院系自動化學(xué)院課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程設(shè)計課題名稱家電熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義

內(nèi)容：要求控制器采用單片機AT89S52，溫度傳感器使用DS18B20芯片，用LED顯示當(dāng)前溫度，設(shè)定溫度和當(dāng)前時間。編程實現(xiàn)如下功能：分標(biāo)準(zhǔn)模式和低功率兩種模式加熱，可設(shè)置時間和加熱溫度，最高溫度為75度，當(dāng)水溫比設(shè)定溫度低5度時，自動加熱。設(shè)計應(yīng)完成系統(tǒng)的電路原理圖,繪制電路板圖，完成相關(guān)程序的設(shè)計及調(diào)試。意義：家電熱水器智能化是時代發(fā)展的需求,智能化只是為了使用更加方便簡易，功能更加完善,因而它最終能迎合人們的消費需求.與傳統(tǒng)的生活方式相比較,家電智能化可為人們帶來更為愜意、輕松的生活.智能家電的簡化操作，使用效率的明顯提高，節(jié)約能源，提高使用安全性。本設(shè)計是以水溫為研究對象，以單片機為主要元件，結(jié)合溫度傳感器器、AD、DA等器件,進行電熱水器系統(tǒng)的設(shè)計。通過溫度調(diào)節(jié)器,能夠方便大家調(diào)節(jié)理想溫度，并通過溫度顯示器顯示當(dāng)前溫度,方便調(diào)節(jié)，并且設(shè)置報警電路，實現(xiàn)智能熱水器的可靠性.該系統(tǒng)具有簡單、經(jīng)濟的特點，靈活的鍵盤控制方式來設(shè)定功能等參數(shù)增加了系統(tǒng)的靈活性，對水溫的采集和顯示增加了系統(tǒng)的實用性.應(yīng)該說本實例是真實點熱水器控制系統(tǒng)的一個小的縮影，整個系統(tǒng)的框架具有不錯的應(yīng)用價值，可以在此基礎(chǔ)上，增加多種傳感器和其他一些智能化設(shè)計，實現(xiàn)一個功能齊全的電熱水器控制系統(tǒng)。文獻綜述單片機是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機。通常在芯片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定時/計數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等.單片機特點：（1）優(yōu)異的性能價格比.（2）高、體積小、可靠性高。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了計算機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施,適合在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制功能強.為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)種均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作及位處理功能,單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。（4)低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置叫典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。文獻告訴我們該如何根據(jù)課題要求選出的單片機，并對其特性做出了詳細(xì)的解釋。還讓我了解到MCS—51單片機的特性并針對課題能夠很好的運用這些知識。該熱水器采用52系列的單片機作為控制中心，它具有抗干擾能力強，性能穩(wěn)定等優(yōu)點.本設(shè)計方案較為簡單，但只要稍加改進并完善，即可投入批量生產(chǎn)。AT89S52

的特點:與MCS—51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33MHz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符

.[1］[2][10]DS18B20簡介(1）獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2)在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍:+3.0～+5。5V。（4)測溫范圍：—55～+125℃。固有測溫分辨率為0.5℃。（5）通過編程可實現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式.（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。(7）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫.（8)負(fù)壓特性，電源極性接反時,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。[5]一種新型的可編程溫度傳感器DS18B20，他能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路，直接與單片機溝通，完成溫度采集和數(shù)據(jù)處理。DS18B20與52系列單片機結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，具有廣泛的應(yīng)用前景。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心。外圍電路分為2種類型：輸入通道、輸出通道。其中溫度輸入通道采用DS18B20溫度傳感器進行輸入采樣。溫度傳感器能夠有效地自動檢測各節(jié)點的溫度，一旦出現(xiàn)溫度異常情況，立刻上傳報警，通知維護人員及時排除隱患，就能把故障消除在萌芽狀態(tài)，從而達到安全供電的目的。［4][6］［7］

采用CH451來實現(xiàn)LED的驅(qū)動設(shè)計。CH451內(nèi)置RC震蕩電路，可以直接動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64位LED,具有BCD譯碼或不譯碼功能,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)、各數(shù)字獨立閃爍燈控制功能CH451內(nèi)置大電流驅(qū)動級，段電流不小于30mA,字電流不小于160mA，并有16級亮度控制功能；在外部接口方面，CH451可選擇簡潔的1線串行接口或高速4線串行接口,且內(nèi)置上電復(fù)位，可提供高電平有效復(fù)位和低電平有效復(fù)位兩種輸出，同時內(nèi)置看門狗電路。［8]［9］ProterDXP2004應(yīng)用與實訓(xùn)》是學(xué)習(xí)ProtelDXP2004電路板設(shè)計軟件的入門圖書.全書共分10個項目，主要包括認(rèn)識ProtelDXP2004、原理圖設(shè)計基礎(chǔ)、原理圖設(shè)計、原理圖設(shè)計提高、元件與元件庫、電氣規(guī)則檢查及相關(guān)報表、PCB設(shè)計基礎(chǔ)、PCB設(shè)計、PCB設(shè)計提高、元件封裝與元件封裝庫等內(nèi)容?！禤rotelDXP2004應(yīng)用與實訓(xùn)》以實際操作為例，采用一步一圖的形式，全面、形象地向讀者介紹了電路原理圖及印制板的設(shè)計全過程.［3]參考文獻：［1]《單片機應(yīng)用技術(shù)選編》.何立民。北京航空航天大學(xué)出版社。2004。3［2]《單片機應(yīng)用技術(shù)》.劉守義.西安電子科技大學(xué)出版社。2002。8[3]《ProtelDXP2004應(yīng)用與實訓(xùn)》.倪燕

。科學(xué)出版社.2007。9[4］張海.基于AT89C51和DS18B20的最簡測量系統(tǒng)的設(shè)計［J］。《現(xiàn)代電子技術(shù)》.2007(9).［5］張德江，姜寶林等。數(shù)字溫度計DS18B20及其應(yīng)用[J]?！都止W(xué)院學(xué)報》.2001（6）［6］關(guān)健成，何碧霞.基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J］。自動化應(yīng)用，2010（10)：64-68［7］張平川,許興廣.基于單片機電熱水器模糊控制系統(tǒng)設(shè)計[J］。2007(10）:145—146［8］季曉芳,張春來。家用電熱水器控制系統(tǒng)的實驗研究［J]。電子測試,2009（10）：77-81［9]李銀華。家用電熱水器模糊控制器的設(shè)計[J］。家用電器科技,1999（3）:23—24[10］HuangDinpjin，F(xiàn)eiHan，LiLiang，ZhuYunzhou。DesignforN+IFault-tolerantIntegratedolarController[J].Automation&Instrumentation,2010(10):151—154研究內(nèi)容目前熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計制造更實用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計師和生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo)?？鞜崾郊矣秒姛崴鳠o需儲水罐，熱水即開即用，無需預(yù)熱，減少了電能的浪費,應(yīng)用價值極高。另外還具有體積小、使用安全、安裝方便等優(yōu)點。設(shè)計采用數(shù)碼管顯示水溫，有功率檔調(diào)節(jié)，出水溫度自動控制。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計包括加熱控制、溫度檢測等電路的設(shè)計，系統(tǒng)程序設(shè)計包括主函數(shù)程序、顯示掃描子函數(shù)程序、按鍵掃描處理子程序、加熱控制函數(shù)程序與溫度檢測函數(shù)程序等的設(shè)計。

總體方案設(shè)計電熱水器控制系統(tǒng)的整體設(shè)計方案包括硬件設(shè)計方案和軟件設(shè)計方案。硬件是指以微控制器作為核心，由外接溫度測量電路、鍵盤、熱水器加熱開關(guān)、LED顯示電路、功能指示電路、報警電路組成。硬件系統(tǒng)設(shè)計1.單片機最小系統(tǒng),主要分四個部分.晶振，大小由微波爐所用單片機時鐘周期決定（用于計時，與兩個電容并聯(lián)使用,電容大小由晶振決定，一般用22PF）；復(fù)位電路（用于reset，復(fù)位）;電源(用于供電，一般用電腦的USB接口供電）；燒制程序的口（可用串口配合MAX232配合使用，也可以做個并口輸入，這個由單片機的使用種類決定，比如ATC可以并口，STC一般只用串口輸入等等)簡而言之，單片機最小系統(tǒng)要有核心CPU以及相關(guān)的外圍電路，其他功能外圍電路則根據(jù)需要自己配置。2.溫度測量電路的設(shè)計：這里我們用溫度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO—92小體積封裝形式.測溫分辨率可達0。0625度，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式生產(chǎn)CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。3.LED顯示電路的設(shè)計本系統(tǒng)中需要顯示的只有時鐘和溫度兩個部分，顯示的內(nèi)容較少，所以采用LED顯示。時鐘顯示用4個LED顯示，溫度顯示采用2個LED顯示。用于LED顯示的方法很多，有用1064芯片來傳進并出的方法，還有采用CH451的多功能芯片等，由于1064芯片封裝比較大，而且已經(jīng)停產(chǎn)等原因，本系統(tǒng)采用的是CH451來實現(xiàn)LED的驅(qū)動設(shè)計。CH451是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制，以及μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。LED的顯示采用CH451芯片驅(qū)動,CH451具有硬件實現(xiàn)的高速4線串行接口,包括4根信號線：串行數(shù)據(jù)輸入DIN、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT。其中,DIN、LOAD是帶上拉的輸入信號線，默認(rèn)是高電平；DOUT在未啟用鍵盤掃描功能時作為數(shù)據(jù)輸出線,在啟用鍵盤掃描功能后作為鍵盤中斷和數(shù)據(jù)輸出線，默認(rèn)是高電平。DIN用于提供串行數(shù)據(jù)，高電平表示位數(shù)據(jù)1，低電平表示數(shù)據(jù)0，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。4.按鍵設(shè)計；獨立式按鍵是指直接用輸入端口線構(gòu)成的單個按鍵電路,常用于需要少量幾個按鍵的計算機控制系統(tǒng)。每個獨立式按鍵單獨占用一根輸入端口引線，各鍵的工作狀態(tài)不會相互影響。采用輕觸式獨立小按鈕，即實用又方便，因為本電路對鍵盤的要求不高，所以采用這種方案。三、軟件系統(tǒng)設(shè)計鍵盤掃描的設(shè)計溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計LED顯示軟件的設(shè)計CH451的操作命令均為12位,其中高4位為標(biāo)識碼，低8位為參數(shù)，具有如下操作功能（1）空操作（2)芯片內(nèi)部復(fù)位（3）字?jǐn)?shù)據(jù)移位（4）設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)（5）設(shè)定顯示參數(shù)（6）加載字?jǐn)?shù)據(jù)研究計劃第1周分析理解課題要求，查閱資料;第2周分析理解課題要求，思考如何開題；第3周完成開題報告；第4周修改開題報告,硬件原理設(shè)計；第5周硬件原理設(shè)計；第6周硬件原理設(shè)計；第7周電路板設(shè)計；第8周軟件設(shè)計；第9周軟件設(shè)計；第10周軟件設(shè)計并調(diào)試；第11周軟、硬件調(diào)試；第12周軟、硬件調(diào)試；第13周軟、硬件調(diào)試；第14周撰寫論文；第15周修改論文,準(zhǔn)備答辯;第16周答辯；