基于单片机的电热水器毕业设计开题报告.doc

基于单片机的电热水器毕业设计开题报告 南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目： 家电热水器控制系统设计专 业: 自动化（数控技术） 班 级: 数控XX 学 号： XXXXXXX 学生姓名: XXX 指导教师: XXX 实验师 2014年3月6日本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名XXX学 号XX专 业自动化指导教师XXX职 称实验师所在院系自动化学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称家电热水器控制系统设计毕业设计的内容和意义 内容：要求控制器采用单片机AT89S52，温度传感器使用DS18B20芯片，用LED显示当前温度，设定温度和当前时间。编程实现如下功能：分标准模式和低功率两种模式加热，可设置时间和加热温度，最高温度为75度，当水温比设定温度低5度时，自动加热。设计应完成系统的电路原理图,绘制电路板图，完成相关程序的设计及调试。意义：家电热水器智能化是时代发展的需求,智能化只是为了使用更加方便简易，功能更加完善,因而它最终能迎合人们的消费需求.与传统的生活方式相比较,家电智能化可为人们带来更为惬意、轻松的生活.智能家电的简化操作，使用效率的明显提高，节约能源，提高使用安全性。本设计是以水温为研究对象，以单片机为主要元件，结合温度传感器器、AD、DA等器件,进行电热水器系统的设计。通过温度调节器,能够方便大家调节理想温度，并通过温度显示器显示当前温度,方便调节，并且设置报警电路，实现智能热水器的可靠性.该系统具有简单、经济的特点，灵活的键盘控制方式来设定功能等参数增加了系统的灵活性，对水温的采集和显示增加了系统的实用性.应该说本实例是真实点热水器控制系统的一个小的缩影，整个系统的框架具有不错的应用价值，可以在此基础上，增加多种传感器和其他一些智能化设计，实现一个功能齐全的电热水器控制系统。文献综述单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机。通常在芯片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O 口、串行口、定时/计数器、中断控制系统、系统时钟及系统总线等.单片机特点：（1）优异的性能价格比.（2）高、体积小、可靠性高。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了计算机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作。（3）控制功能强.为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统种均有极丰富的转移指令、I/O 口的逻辑操作及位处理功能,单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。（4)低功耗、低电压，便于生产便携式产品。（5）单片机的系统扩展和系统配置叫典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。文献告诉我们该如何根据课题要求选出的单片机，并对其特性做出了详细的解释。还让我了解到MCS51单片机的特性并针对课题能够很好的运用这些知识。该热水器采用52系列的单片机作为控制中心，它具有抗干扰能力强，性能稳定等优点.本设计方案较为简单，但只要稍加改进并完善，即可投入批量生产。AT89S52 的特点:与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33MHz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符 .1210DS18B20简介 (1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 （2)在使用中不需要任何外围元件。 （3）可用数据线供电，电压范围:+3.0 +5。5 V。 （4)测温范围：55 +125 。固有测温分辨率为0.5 。 （5）通过编程可实现912位的数字读数方式. （6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 (7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温. （8)负压特性，电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。5一种新型的可编程温度传感器DS18B20，他能代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接与单片机沟通，完成温度采集和数据处理。DS18B20与52系列单片机结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单、抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，具有广泛的应用前景。 数据采集系统以AT89S52单片机为核心。外围电路分为2种类型：输入通道、输出通道。其中温度输入通道采用DS18B20温度传感器进行输入采样。温度传感器能够有效地自动检测各节点的温度，一旦出现温度异常情况，立刻上传报警，通知维护人员及时排除隐患，就能把故障消除在萌芽状态，从而达到安全供电的目的。467  采用CH451来实现LED的驱动设计。CH451内置RC震荡电路，可以直接动态驱动8位数码管或者64位LED,具有BCD译码或不译码功能,可实现数据的左移、右移、左循环、右循环、各数字独立闪烁灯控制功能CH451内置大电流驱动级，段电流不小于30mA,字电流不小于160mA，并有16级亮度控制功能；在外部接口方面，CH451可选择简洁的1线串行接口或高速4线串行接口,且内置上电复位，可提供高电平有效复位和低电平有效复位两种输出，同时内置看门狗电路。89Proter DXP2004应用与实训是学习Protel DXP 2004电路板设计软件的入门图书.全书共分10个项目，主要包括认识Protel DXP 2004、原理图设计基础、原理图设计、原理图设计提高、元件与元件库、电气规则检查及相关报表、PCB设计基础、PCB设计、PCB设计提高、元件封装与元件封装库等内容。Protel DXP2004应用与实训以实际操作为例，采用一步一图的形式，全面、形象地向读者介绍了电路原理图及印制板的设计全过程.3参考文献：1单片机应用技术选编.何立民。北京航空航天大学出版社。 2004。32单片机应用技术. 刘守义. 西安电子科技大学出版社。2002。83ProtelDXP2004应用与实训.倪燕 。科学出版社.2007。94 张海.基于AT89C51和DS18B20的最简测量系统的设计J。 现代电子技术.2007(9).5 张德江，姜宝林等。数字温度计DS18B20及其应用J。 吉林工学院学报.2001（6）6关健成，何碧霞.基于单片机的温度检测系统设计J。自动化应 用，2010（10)：64-687 张平川,许兴广.基于单片机电热水器模糊控制系统设计J。2007(10）:1451468 季晓芳,张春来。家用电热水器控制系统的实验研究J。电子测试,2009（10）：77-819 李银华。家用电热水器模糊控制器的设计J。家用电器科技,1999（3）:232410 Huang Dinp jin，Fei Han，Li Liang，Zhu Yun zhou。Design for N+I Fault-tolerant Integrated olar ControllerJ.Automation&Instrumentation,2010(10):151154 研究内容目前热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标。快热式家用电热水器无需储水罐，热水即开即用，无需预热，减少了电能的浪费,应用价值极高。另外还具有体积小、使用安全、安装方便等优点。设计采用数码管显示水温，有功率档调节，出水温度自动控制。系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计，系统程序设计包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与温度检测函数程序等的设计。 一、 总体方案设计 电热水器控制系统的整体设计方案包括硬件设计方案和软件设计方案。硬件是指以微控制器作为核心，由外接温度测量电路、键盘、热水器加热开关、LED显示电路、功能指示电路、报警电路组成。 二、 硬件系统设计1.单片机最小系统,主要分四个部分（1) .晶振，大小由微波炉所用单片机时钟周期决定（用于计时，与两个电容并联使用,电容大小由晶振决定，一般用22PF）；（2) 复位电路（用于reset，复位）;（3) 电源(用于供电，一般用电脑的USB接口供电）；（4) 烧制程序的口（可用串口配合MAX232配合使用，也可以做个并口输入，这个由单片机的使用种类决定，比如ATC可以并口，STC一般只用串口输入等等) 简而言之，单片机最小系统要有核心CPU以及相关的外围电路，其他功能外围电路则根据需要自己配置。2.温度测量电路的设计：这里我们用温度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式.测温分辨率可达0。0625度，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式生产CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。3.LED显示电路的设计本系统中需要显示的只有时钟和温度两个部分，显示的内容较少，所以采用LED显示。时钟显示用4个LED显示，温度显示采用2个LED显示。用于LED显示的方法很多，有用1064芯片来传进并出的方法，还有采用CH451的多功能芯片等，由于1064芯片封装比较大，而且已经停产等原因，本系统采用的是CH451来实现LED的驱动设计。CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制，以及P监控的多功能外围芯片。LED的显示采用CH451芯片驱动,CH451具有硬件实现的高速4线串行接口,包括4根信号线：串行数据输入DIN、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。其中,DIN、LOAD是带上拉的输入信号线，默认是高电平；DOUT在未启用键盘扫描功能时作为数据输出线,在启用键盘扫描功能后作为键盘中断和数据输出线，默认是高电平。DIN用于提供串行数据，高电平表示位数据1，低电平表示数据0，串行数据输入的顺序是低位在前，高位在后。4.按键设计；独立式按键是指直接用输入端口线构成的单个按键电路,常用于需要少量几个按键的计算机控制系统。每个独立式按键单独占用一根输入端口引线，各键的工作状态不会相互影响。采用轻触式独立小按钮，即实用又方便，因为本电路对键盘的要求不高，所以采用这种方案。三、软件系统设计1. 键盘扫描的设计2. 温度检测系统的设计3. LED显示软件的设计CH451的操作命令均为12位,其中高4位为标识码，低8位为参数，具有如下操作功能（1）空操作（2)芯片内部复位（3）字数据移位（4）设定系统参数（5）设定显示参数（6）加载字数据研究计划第 1 周 分析理解课题要求，查阅资料;第 2 周 分析理解课题要求，思考如何开题；第 3 周 完成开题报告；第 4 周 修改开题报告,硬件原理设计；第 5 周 硬件原理设计；第 6 周 硬件原理设计；第 7 周 电路板设计；第 8 周 软件设计；第 9 周 软件设计；第10周 软件设计并调试；第11周 软、硬件调试；第12周 软、硬件调试；第13周 软、硬件调试；第14周 撰写论文；第15周 修改论文,准备答辩;第16周 答辩；特色与创新 通过设计一个基于AT89S52的家电热水器的温度和液位显示及简单的控制系统,从而实现一定程度的智能控制,方便用户使用。利用集成温度传感器DS18B20进行温度检测后,将检测到的信息传送给单片机,单片机经过相应的处理控制电磁阀的开启及温度的显示。指导教师意见指导教师签名： 年 月 日教研室意见主任签名： 年 月 日院系意见分管领导签名： 年 月 日