家用电热水器控制新版专业系统设计.doc

目录摘要IABSTRACTII第1章 引言1第2章 系统功能需求分析与设计方案选取32.1 系统功能需求分析32.2 方案选取32.3 本章小结6第3章 硬件系统设计73.1 电源电路73.2 单片机最小系统阐明83.3 温度检测电路93.4 人机交互电路103.4.1 键盘接口电路103.4.2 显示电路103.5 红外一体接受模块133.6 报警电路133.7本章小结13第4章 软件系统设计154.1 主程序流程图154.2 液晶显示程序设计154.2.1写操作时序图154.2.2 初始化程序164.2.3 向LCD1602发送数据程序设计174.3按键扫描程序设计174.4温度控制程序设计184.4.1初始化DS18B20184.4.2读取DS18B20当前温度194.5控制程序方略设计194.6本章小结21第5章 仿真与调试22第6章 总结26道谢28参照文献30附录1摘要本设计完毕了基于单片机控制家用电热水器控制系统设计。系统选STC89C51单片机作为控制器，运用DS18B20数字温度传感器实时检测当前水温，以串行通行方式反馈给单片机搭建了硬件平台；运用C语言完毕温度控制系统软件开发；借助protuse平台进行了模仿仿真，仿真成果表白：该系统实行方案简朴易行，可以实现检测水温、加热、红外遥控等功能。核心词：STC89C51，DS18B20，红外遥控ABSTRACTThis design finishes designing of the household electric water heater control system based on the control of single-chip microcomputer. In this system，STC89C51 single-chip microcomputer is used as controller and DS18B20 digital temperature sensor is used to conduct field test of current water temperature. It also uses the way of serial and passage to give feedback to single-chip microcomputer to set up hardware platform. Besides，C Programming Language is used to develop temperature control system software. It also uses the protuse platform to conduct simulation. The simulation result shows that this system is simple and feasible of this execution program and it also achieves the function of detecting water temperature，heating and infrared remote control and so on. Keywords：STC89C51，DS18B20，infrared remote control第1章 引言随着科学技术发展，城乡居民家庭多数以更加安全以便电热水器代替了燃气热水器；从前风光无限燃气热水器因污染因素和安全问题逐渐退出了咱们视线；新兴太阳能热水器虽然受到安装条件和天气因素限制，但其安全、节约、环保特性广受消费者青睐，发展态势迅猛。电热水器相较于燃气热水器和太阳能热水器长处：便于安装，不受外部天气影响，不受楼层和供水管道限制，加热速度快也更加有安全保障，正是由于这些长处大某些家庭选取电热水器。由于技术在不断发展，对各种嵌入式设备规定也越来越高了，与此同步热水器智能化发展也非常迅速。人们已经不能满足老式热水器非智能操作方式，再这样背景下，本次设计将要设计一款智能化热水器设备。通过热水器智能调控可以完毕自动断电安全功能，同步设立有红外遥控功能，可以满足顾客遥感规定。快捷以便，使人们洗浴时能放心享有，安全便捷，其性能满足人们对当代生活快节奏需求。STC89C51内部资源非常丰富，并且功能强大。STC89C51集成如下功能STC89C52最后一种字符“1”代表了该存储芯片Flash容量大小为4k字节。同步它内部集成256字节片内RAM，RAM重要用于程序变量存储，256字节可以合用于小型程序运营。32个数据I/O 接口，这些接口在用于普通功能时用来完毕数据通信。这些I/O口有尚有复用功能，这在背面会简介到。1个看门狗定期器，起到监测程序运营状况作用。2 个数据指针，一种堆栈指针，一种程序PC指针。三个16位定期器，大某些要配合中断来实现定期功能，重要作用是计时。三个16位计数器，用于监测脉冲跳变次数或者其她计数。6个中断源，中断在单片机内部资源中占有很重要某些，有了中断程序可以高效率执行。全双工串行口，通过串口来和其她主机通信，起到通讯作用。1借助于STC89C51单片机强大功能，来控制真个系统协调运营，STC89C51单片机作为本次系统控制芯片，通过围连接显示模块以、数据输入模块，红外线传播模块以及报警电路完毕本次系统设计。本设计第一章重要描述了加热电热水器控制系统应用背景、目和意义；第二章是控制系统需求分析和设计方案选取，重要涉及控制器方面选取；第三章简介了控制系统硬件电路设计；第四章主简介了控制系统软件方面设计；第五章进行了控制系统仿真和测试；第六章重要是对该系统存在问题以及解决方案进行总结。第2章 系统功能需求分析与控制方案选取依照预想所要达到控制规定有：（1）用LCD1602液晶显示水温、设立上下限和定期时间。（2）水温检测显示范畴为0099，精度为1。（3）温度设立区间为0度到99度，系统不断检测当前水温，如果水温高于顾客设定数值，则系统自动断电，不在加热。如果水温低于顾客设定数值，则系统不会断电，继续加热。(4）设立4个程序按键。分别为设立按键、加键、减键、拟定键。（5）可以红外遥控，通过红外一体接受探头接受遥控器信号，执行与主板按键同等功能。由此可以拟定两种方案进行比较选取。2.1 系统功能需求分析在本次系统设计中重要是通过温度传感器测得数据，通过和单片机连接引脚完毕数据传播。单片机通过采集到数据进行温度值判断，来控制加热器运营状态。系统中数据显示使用是LCD1602液晶显示屏，来显示实时温度数值。报警批示灯（黄）：当热水器浮现异常状况时，该批示灯被点亮。系统在通电之后，单片机内部PC指针指向程序运营区域，一方面开始是温度传感器初始化，在完毕温度初始化任务之后，系统就处在检测判断状态。检测按键发生以及温度与否超过设定区域。一方面进行温度数值判断，接着继续检测温度按键，若无按键，则接着上一步执行（以新设定值开始工作）。若有按键，则重新设定温度范畴，如此循环。2.2 方案选取方案一：以STC89C51单片机为控制中心智能电热水器。主控模块在整个系统中是最中心某些，承担着统筹作用，需要检测键盘等各种参数，以及驱动数码管显示。2在本次设计中我选用了51系列单片机中STC89C51单片机作为系统主控芯片。由于单片机功能强大，应用广，从小电子产品到大工业控制均有很广泛应用。STC89C系列单片机兼容性较好。除了单片机内部扩展资源不同之外，别的资源都相似。例如说52类型单片机比51类型单片机E2PROM扩大了2倍，以及内部随机数存储器RAM增大些之外，别的功能所有同样。也就是说STC89S系列单片机基本功能都具备，并且引脚位置，中断地址，以及定期器方式都是同样，唯一不同是扩展功能。由于单片机在不同场合控制复杂度不同样，因此对单片机内部资源配备也不同。以便于适应于各种场合使用，并且选取适当单片机型号，可以节约成本。固然，资源丰富单片机价格也要稍贵某些。 此类单片机以EEPROM电可檫除和Flash技术为主导存储器单片机以FLASH作为存储器好处很明显，Flash可擦出次数多，普通很少由于擦除程序超过擦除Flash次数而损害单片机。单片机存储器除了可以存储程序，还可以运营程序，但是不能存储程序中某些变量。这样可以加快程序执行速度，提高单片机效率。STC89系列单片机具备如下特性：（1）单片机引出各种I/O口，使数据互换更加以便。（2）采用静态时钟模式。单片机外部连接晶振电路，通过晶振里面震荡电路给单片机提供时钟脉冲。时钟脉冲为单片机程序执行提供了时钟节拍，在一种时钟节拍下，单片机PC指针取一种指令执行，从而完毕程序顺序执行。（3）可以应用于较小系统设计，或者定制用于专用系统控制器，对需要控制系统提供一种便捷解决办法。（4）通过定期器和计数器，可以设立时间间隔和记录电压变化次数。（5）可以使用汇编语言设计程序，其执行效率更加高效。以达到节约单片机内部宝贵资源为目。（6）单片机品种多，可以选用不同内部资源部解决器，达到节约成本目。下面详细简介STC89C51芯片参数：STC89C51是一种8位微控制器，芯片内部已经集成4K字节存储区域Flash,可以直接运营程序。STC89S51采用是51系列内核它与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。单片机P0口。如果要变化P0口输出电平值时，要在在单片机相应寄存器里写入数据1时，单片机就会把相相应端口输出高电平。如果在相应寄存器里面写入0，单片机就会在相相应端口输出定电平。例如在P0寄存器地址上写入P0=0x01，则P0.1口位置就会输出高电平；如果P0=0x00，则P0口位置就会输出低电平。同理，外部线路提供低电压则可以通过该引脚读出低电压，单片机内部对该位寄存器就会被写入0。由于P0口输出电流较小，因此需要上拉电阻来提供驱动电流。单片机P1口。P1口外部不用设立上拉电阻，P1口可以提供20MA驱动电流，因此可以直接对P1口寄存器写值。P1口普通没有复用接口，在STC其她单片机中有P1口复用引脚，用来设立定期器PWM波输出，或者单片机内部AD电压值采集端口。在本次心率计设计中，并没有用到PWM功能，因此选取芯片为老式51内核单片机。在没有复用功能单片机引脚，只有引脚高电平和低电平输入输出功能，以及对单片机引脚电压值读取功能。功能类似于P0口，如果要控制P1口电平输出值，就要对P1口地址寄存器写入数据。P2口可以作为普通I/O功能也可以用作第二功能。当P2口作为普通I/O口输入输出时，同P0、P1口同样，只是对该位引脚输出高电平和低电平操作。当P2口作为第二功能使用时，P2口作为外部存储区域高八位地址线。当单片机内部存储区容量不够时，就要采用外部连接存储芯片办法来扩充单片机存储容量。3由于单片机程序存储区域可以直接运营程序，单片机内部可以直接寻址找到程序所在地址，在连接单片机外部外部存储芯片时，要和芯片读取地址相相应，因此外部存储连接位置是不可变化，从而拟定P2作为复用引脚地址位置。通过对P2口地址访问，可以读取外部存储芯片中数据，也可以对相应地址为写入数据。外部连接存储芯片大小可以选取，普通选用原则是依照程序大小来决定。P3口是一种可复用端口。P3口第一功能是作为数据输入输出，通过对P3口地址写入数据，从而控制高低电平变化。当单片机设立了第二功能是，单片机第一功能就不再工作，两种模式只能选用其中一种。此外P3口还可以设立第二功能。STC89C51单片机内部集成了6个中断。中断作用是使程序更高效执行，其中两个外部中断通过外部引脚进行触发，提供感知外部电压变化进入中断。定期器一共有3个中断，这些中断是单片机内部中断，依照设立有关寄存器来触发定期器中断。4中断相应与设立相应中断标志位关于，一旦中断响应，就及时进入顾客写中断程序中。此外一种是串口中断，来检测串口接受或者发送数据。串口对于单片机来说是一种与外界通讯接口。有了串口，可以完毕单片机对PC通讯，或者单片机对单片机通讯。通过串口传播数据，完毕对单片机控制任务。通过上面所述，可以懂得STC89C51单片机具备构造简朴、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等长处。下图为以STC89C51单片机为控制芯片系统连接图：方案二：PIC16C72单片机为控制器件智能电热水器。PIC16C72是一款8位芯片。它片内资源要比51单片机丰富，它片机集成A/D转换器，片内有大容量程序存储器以及数据存储区。但是它成本比较贵。通过上面综合考虑，这次设计硬件电路时，并不需要解决器片内丰富资源，这次写入程序较小，普通51单片机就足以应付这次系统设计，但考虑到成本控制和软硬件实现难度，采用方案一控制系统设计比较以便快捷，可以进一步提高电热水器智能作用，可以保证持续热水供应，并可以满足人们寻常生活需要，提高了人们生活质量。2.3 本章小结本章重要对本次设计家用电热水器控制系统控制器方案选取上做了决定，最后决定使用构造简朴、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低STC89C51单片机作为控制器。第3章 硬件系统设计本章节硬件设计重要是系统电源设计以及为控制芯片外围电路设计。下面一方面简介系统电源电路设计：3.1 电源电路下图为系统电源设计流程图：系统供电电压各某些简介：（1）对电压降压由于市电电压值较高，单片机不能直接使用，因此在进行电压解决之前应先进行电压降压操作。（2）整流滤波电路电压进过变压器电压转化之后电压值虽然稳定在5V左右，但是输出是交流电。需要把交流电转变为直流电，这一步就需要设计整流滤波电路。（3）稳压电路当电流通过整流滤波之后电压并不稳定，单片机需要一种稳定电源这是电源对单片机系统稳定性不利。因此需要通过一种稳压芯片把电压稳定下拉。5本次设计采用芯片是7805。通过这个芯片可以控制电压稳定输出。下图为稳压芯片电路连接图：图3.2 可调稳压电路原理图图3.3 7805三端稳压电源电路需要特别注意是，单片机需要输入较为稳定电压波形，虽然稳压器7805输出电压波形比较稳定，但是为了保证系统稳定性，防止突发事件产生，需要在其输入端与输出端加滤波电容，滤除不需要波形，防止烧坏系统器件，保证系统稳定运营。3.2 单片机最小系统阐明下面重要简介单片机最小系统两个外围电路：时钟电路：晶振电路是单片机程序运营基本，晶振振动频率决定单片机程序执行速率。晶振作为单片机时钟节拍。有两种时钟产生方式，一种成为内部时钟，另一种称为外部时钟。为了使单片机功耗消耗较小，本系统使用是外部时钟电路。片机内部集成了一种震荡电路，在X1和X2引脚连接晶振，并且在晶振两端加上电容，给单片机上电，就可以完毕单片机晶振起振，本系统选取晶振是12MHZ。复位电路：复位电路，负责单片机程序复位。当程序运营到某个内存区域时，使用者不乐意程序继续执行下去，选取复位引脚，使程序恢复到0地址存储区域执行。当复位电路中按键按下时，会给两个电容充电，使RST引脚电压升高时间长达单片机一种时钟周期，就可以完毕单片机程序复位。图3.4 单片机最小系统3.3 温度检测电路温度传感器DS18B20体积特别小，硬件开销相对较低，测量精度比较高，并且抗干扰能力特别强。DS18B20是全数字温度转换及输出，单总线数据通信，最高能达到12位辨别率，检测温度范畴大，是开发关于温度产品极佳选取。6其重要功能特性如下：（1）独特1-Wire总线接口仅需要一种管脚来通信。（2）具备多路采集能力使得对于分布式温度采集和应用更加简便。（3）无需其她外部器件。（4）可以通过数据线进行供电，供电范畴为3.0V至5.5V。（5）待机时无损耗。（6）可测量温度范畴为：-55至+125（-67至+257）。（7）温度以9 位数字量读出（8）如果测量温度范畴超过-10至85之外时，具备+-0.5精度。（9）使用者用于对温度报警功能设立。（10）使用者设立警报温度温度值，用于报警功能。DS18B20芯片内部有一种测量温度传感器，它是温度传播基本；一种存储芯片固有信息ROM区；用于存储芯片ID等信息；一种RAM存储区，用于芯片温度数据以及某些寄存器数值存储；尚有一种警报电路。其工作原理为：低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显变化，所产生信号作为计数器2脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55所相应一种基数值。计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当计数器1预置值减到0时，温度寄存器值将加1，计数器1预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值累加，此时温度寄存器中数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中非线性，其输出用于修正计数器1预置值。 温度传感器接单片机时只需要用到一种I/O口，连接单片机I/O口时没有特殊规定，当芯片连接单片机时，单片机通过单总线合同，从这一种I/O口里读取或者写入数据。但是不论是哪种办法，I/O口都要接上4.7k左右上拉电阻。下图为温度传感器电路连接图：图3.5 测温模块3.4 人机交互电路3.4.1 键盘接口电路按键设计惯用有两种，一种按键连接一种I/O，这是独立按键，另一种是矩阵排布。各有长处，一方面，独立按键可以直接连接到中断引脚。这样设立好单片机相应中断位，就可以用按键来触发中断。这样做好处是：程序可以不久去执行所需要功能，对按键相应速度不久。可以达到按下按键就可以触发相应事件。此外独立按键可以减少程序承担，不用扫描相应位置，这样可以加快程序执行，相对来说，对程序编写难度也会有所下降。如果使用矩阵连接键盘办法，它好处是节约微控制器I/O资源。例如说25个按键可以连接5个接口就可以。用程序扫描办法，是可以实现。例如说用到按键数量较少，固然选用独立按键办法，这样可以减少程序复杂度，也不会挥霍单片机I/O资源。7固然如果按键较多，那就必要使用矩阵按键要否则，单片机只能连接几种按键，而其她外设就连接不上。按键使用也需要注意。由于当前用大多数按键用是轻触按键。当按下之后按键两端电路接通。当松开之后，按键两端电路断开。这样就会产生一种抖动现象。由于单片机采集速度较快，当按下按键到按键弹起这段时间内也许会产生多次跳动。对数据采集产生不可预估变动。这要通过程序做相应延时来消除机械抖动。在本次设计中所使用是四个独立按键，接口电路如下图所示：图3.6 键盘电路3.4.2 显示电路本次设计显示模块使用是LCD1602，下面简介这款液晶显示屏以及接口电路。（1）显示原理简介1602显示屏可以显示162个单元，每个单元有88=64点构成。其中8为Y坐标点数，8为X坐标点数，依照点数亮灭构成相应图形。把需要点亮点数写入显示屏内部寄存器中，显示屏自动在屏幕上打印出预想图像。（2）字符显示用LCD显示一种字符时，字符显示相应一种显示单元，由于一种字符由88点阵构成图形，因此可以显示相应简朴字符。如果想要在显示屏上显示一种字符就要在相应点上写1，这样相应点就点亮，依照点排列，就显示出了字符。比较以便是控制器里面自带有字符存储器，写字符时，可以直接读取这些字符存储位置，就可以得到相应字符显示。字符存储器里面存储了160个字符，字符种类丰富，可以显示某些简朴界面。（3）中文显示中文显示要用到电脑上面取模软件，先对中文取模（就是对各个点显示，形成某些编码，复制到程序存储数据区），之后把用取模软件得到数据写到LCDCGRAM中，读取相应位置，就可以在屏幕上打印出所需要中文。LCD1602显示屏内部集成了地址命令，这些地址命令控制显示字符图像位置。通过写命令写入地址，就可以在显示屏地址位置写入数据，8把数据写入CGRAM，就可以在液晶显示字符图像。在对液晶显示屏写数据和写命令之前，要先对液晶显示屏进行初始化，初始化是通过命令表查得想要初始化功能来设立。初始化操作涉及液晶显示位置、光标与否打、屏幕与否左右移动、与否指针每读一位自动加一、与否清屏等等命令。图3.7 单片机与LCD1602应用电路LCD1602液晶显示屏厂家已经在CGRAM存储器里面固化好160个字符图形。如图2-13所示，看以看出存储字符有09数字、26个大小写英文字母、以及某些特殊字符。观测下图不难发现，字符位置均有一种相对编码，这个编码就是写入液晶显示屏数据数值。例如大写英文字母“O”代码是01001111（二进制），液晶显示屏就会把相应地址中字符打印到屏幕上，就可以看到字母“O”。下表为LCD1602引脚功能图以及和单片机接口电路图：表3-1 引脚接口阐明表编号符号引脚阐明编号符号引脚阐明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选取12D5数据5R/W读/写选取13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极1602液晶模块内部控制器共有11条控制指令，如表所示：表3-2 指令阐明序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写数据内容11从显示模块寄存器读值11得到读出数值3.5 红外一体接受模块发送远程控制功能指令代码普通使用多某些二进制串行代码及其编码规则:脉冲头,代码系统,数据代码、数据补充和结束。第一种脉冲作为一帧命令起始位置,系统代码是用来区别不同类型电气设备,数据代码是用来完毕命令功能。一种是数据依照数据代码逆向代码。9红外线一束光长度是固定。而一束红外光里面有包括着丰富信息，通过对这些信息判断，可以分析出发送方要发送信号。红外通讯0和1通过不同编码来表达。红外采集电路如图：图3.8 遥控接受模块3.6 报警电路当单片机检测到温度传感器输入温度值不不大于当前系统设立温度值时，在蜂鸣器连接引脚输出一种高电平，这是蜂鸣器发声，反之，蜂鸣器不发声。图3.9 蜂鸣器驱动电路3.7本章小结本章重要对系统应用电路进行简介，重要阐明了系统电源电路，解决器外围电路，加热电路，以及声音提示电路和温度采集电路等某些，电源电路为系统提供+12和电源，人机交互电路负责单片机和外界信息交流；温度控制电路实现控制水温；声音提示电路负责热水器在非安全状态下工作时发出声响提示顾客。硬件设计某些重要是完毕以上电路设计，涉及各个电路理论分析以及各个电路与单片机连接等等。第4章 软件系统设计单片机资源分派如表所示，列出了本系统使用STC89C51单片机所有I/O口资源，涉及了人机交互模块，温度检测模块以及声音提示模块等。表4-1 I/O口资源分派表编号模块名称系统I/O口资源占用表接口功能定义51单片机接口1人机交互模块液晶显示模块P0.0P0.7、P1.1、P1.2按键扫描P1.4P1.72温度控制模块温度传感器P2.2加热电磁阀P1.03红外接受模块红外接受头P3.34声音提示模块蜂鸣器控制线P2.64.1 主程序流程图本系统采用STC89C51单片机为核心控制器对整个系统进行控制，其控制过程如下：一方面通过人机交互模块设定系统控制方略，然后通过温度检测模块检测水箱中温度，同步通过温度控制模控制系统加热模块工作。并将热水器中温度值实时显示到显示屏上。10系统主程序重要完毕是对各全局变量进行定义，对时钟与时间初始化，调用子函数功能，流程图如图4.1所示。4.2 液晶显示程序设计通过阅读LCD1602芯片手册可以得知，液晶屏：LCD1602显示模式普通设立为162显示，8位数据接口显示状态；光标显示可按实际需求和个人偏好设定。4.2.1写操作时序图图4.2是LCD1602写操作时序图，分析可知LCD1602液晶流程如下：LCD1602显示屏内部集成了地址命令，这些地址命令控制显示字符图像位置。通过写命令写入地址，就可以在显示屏地址位置写入数据，把数据写入CGRAM，就可以在液晶显示字符图像。图4.1 xxx主程序流程图图4.2 写操作时序图4.2.2 初始化程序LCD1602初始化涉及初始化如下寄存器：显示模式寄存器、光标设立寄存器和移屏寄存器。显示模式寄存器普通设立162显示；光标设立可以设立是光标显示或者是光标不显示方式；整屏移动可以设立整屏移动或者不移动。LCD1602初始化程序流程图如图所示：图4.3 LCD1602初始化程序流程图4.2.3 向LCD1602发送数据程序设计通过上面子程序调用，可以向LCD1602内部输入一种8位地址，之后在调用一种写入数据子函数，就可以完毕在相应地址上写入一种字符。4.3按键扫描程序设计考虑到顾客在进行按键操作时，按下及松开瞬间都容易产生抖动现象，导致单次按键操作时按键端口电平多次跳变。采用按下按键延时判断或者中断法都可以克服按键抖动与窄脉冲干扰影响，采用硬件办法加以克服需要增长额外元件，本设计采用软件办法完毕去抖动和防干扰解决。11本设计采用定期中断扫描方式进行按键检测，通过单片机定期中断，每隔10ms扫描一次按键端口状态，按键检测过程中无需始终监视按键端口或执行额外延时程序，节约了单片机CPU资源和中断资源。按键扫描程序流程图如图所示。图4.4 按键扫描程序流程图4.4温度控制程序设计温度传感器信号传播，使用是单总线产生办法，通过芯片手册简介时序以及延时间隔，可以完毕温度数据采集。4.4.1初始化DS18B20一方面要进行DS18B20芯片初始化，通过芯片初始化，可以设立本次需要传播温度精度，以及温度值转换速度。下图为芯片初始化时序图：图4.5 DS18B20初始化时序图图4.6 DS18B20初始化流程图4.4.2读取DS18B20当前温度硬件电路连接好后来，只需要按照下面过程操作即可读出温度数据。本设计中只对一种DS18B20进行控制。12本次选用温度精度为11位，由于该芯片内部存储器是八位，因此需要分两次读取温度数据。通过温度一位运算，最后输出精确温度值。温度转换流程图如图4.7所示。4.5控制程序方略设计整个热水气控制系统重要分为三步来执行单片机内部程序，一方面运用温度传感器来采集外界温度数值，接着通过单片机程序判断与否达到温度临界值，通过判断成果来执行对热水器加热装置控制。这个三个环节不断重复，使整个系统实现所需控制目的。图4.7 读取DS18B20温度流程图下面简介各个按键功能：“功能键”用于切换数值项可调状态。第一次按下定期器变为可调，再次按下温度上限变为可调，再次按下温度下限变为可调。此为一种循环，直至“确认键”按下，保存当前设立，跳出菜单。“加键”和“减键”用来调节设定期间和温度。当前状态为可调状态时每按一次“加键”和“减键”，被设立数据值递增或递减。调节温度值时以1为调节单位，调节时间时以1分钟为调节单位。“拟定键”用于推出当前可调状态，保存当前设定数值并运营程序。4.6本章小结本章依照电路原理图进行软件设计，对各个子程序进行了有关原理分析。其中，详细简介了控制方略程序、液晶显示屏LCD1602操作程序和读取DS18B20温度值程序。这样整个系统设计某些就完毕了。第5章 仿真与调试Proteus产品系列包括了革命性VSM技术，顾客可以对基于微控制器设计连同所有周边电子器件一起仿真，顾客甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。ISIS提供应顾客图形外观涉及线宽、填充类型、字符等所有控制，使顾客可以生成如杂志上看到同样精美原理图，远赛过CAD软件绘制出稀薄线条。画完图可以以图形文献输出，或者拷贝到剪切板以便其她文献使用。13这就使得ISIS成为制作技术文献，学术论文，项目报告抱负工具，也是PCB设计一种出众前端，其画图外形由风格模板定义。依照硬件设计和软件编程，可以在Proteus软件上进行仿真，模仿实际运营成果，下图为仿真电路图：图5.1 仿真电路调试流程如下：按键上电复位水温检测数码管显示下载程序运营。程序调试分为三个某些：按键调试，批示灯显示调试，及数码管显示调试。在详细仿真过程中，按键调试时，应注意按键顺序，一方面是温度+键，然后测试温度-键，否则有时会浮现数码管显示延时现象，这种状况重要跟程序设计关于。基于编程方面有些薄弱状况，应当严格按照按键顺序进行调试。批示灯调试时，有时会浮现批示灯无显示或者不明显、亮度不够状况，这是由于批示灯电压过低导致，应尽量避免。数码管显示时，只要前两个环节进行顺利，数码管就可以正常显示。由于本设计采用独立式按键，主程序调试结束后，各某些运营正常，可以显示水温成果。此外，本次设计采用温度检测模块，检测精度不高，有时会浮现温度跳跃式显示，例如：有时此时刻温度显示为39摄氏度，下一时刻会显示46摄氏度。此种状况浮现因素是由于温度检测模块内阻过热，导致检测成果不够准时和精确。这是硬件方面问题，暂时还没有找到可替代模块，因此无法解决，但不影响整体效果。按此流程对系统在不同温度条件下工作状况进行测试。本设计控制规定使热水器内部水温保持在顾客所需要温度范畴内，仿真设立温度范畴为29摄氏度到35摄氏度，当前温度低于29摄氏度时，加热电路工作，水温升高直至35摄氏度，此时加热电路停止工作；当环境温度再次低于29摄氏度时再次加热直至35摄氏度，循环往复使温度保持在29摄氏度到35摄氏度之间。设立当前温度设立为20摄氏度，低于温度下限29摄氏度，此时报警电路工作，发出报警声音，继电器闭合，工作批示灯亮起，加热电路工作。图5.2 低于下限温度运营状况设立当前温度为32摄氏度，在29摄氏度到35摄氏度范畴之间，此时报警电路不工作，加热电路不工作。图5.3 上下限温度间运营状况设立当前温度为40摄氏度，高于温度上限35摄氏度，此时报警电路工作，发出报警声音，加热电路不工作。图5.4 高于上限温度运营状况仿真成果显示，热水器在温度低于温度下限时报警加热；温度高于温度上限时报警不加热；温度在温度上下限之间时不报警不加热；热水器在各种温度条件下工作正常，达到设计规定。第6章 总结踉踉跄跄地忙碌了两个月，毕业设计课题也终将告一段落。电热水器也基本达到预期功能。但由于能力和时间关系，总是觉得有诸多不尽如人意地方，譬如功能不全、外观粗糙、做工简陋、安全性能较低等问题。但做一件事情，不必过于在乎最后成果，可贵是过程中收获。在进行本次毕业设计中，通过多次去图书馆进行查阅对各方面知识有了一定理解，例如单片机之间红外通信传播、温度采集和解决；在制作过程中，通过对元件放置位置选取、连线选取和万用板焊接，动手制作能力大大提高。通过对单片机学习和使用，懂得了后来发展方向和道路，只有真正去动手操作才干把课堂学习到理论知识去纯熟运用和提高，为后来工作和学习打下坚实基本，才干更进一步。也但愿后来学习工作中可以做更好，可以弥补这次毕业设计中所发现，不能纯熟运用学习到理论知识，思考问题过于片面，动手制作能力有待提高等问题，这也是毕业设计初衷，发现自己局限性并提高自己能力，成为一种各方面全面发展，对社会有贡献人。道谢感谢教师从选题到最后完毕对我进行协助，教师细致严谨、一丝不苟作风始终是我学习榜样；循循善诱辅导和不拘一格思路予以我无尽启迪。这篇论文每个细节和每个数据，都离不开教师细心指引。同步也要感谢室友们对我协助，正是由于你们协助和支持，我才干克服一种一种困难和疑惑，直至本文顺利完毕在论文即将完毕之际，我心情无法安静，从开始进入课题到论文顺利完毕，有多少可敬教师、同窗、朋友给了我协助和支持，在这里接受我诚挚谢意。参照文献1 吴国经单片机应用技术M.北京：中华人民共和国电力出版社，：102 张振荣MCS-51单片机原理及实用技术M北京：人民邮电出版社：10-13.3 沈红卫基于单片机智能系统设计与实现M北京：电子工业出版社：30-35.4 肖洪兵跟我学用单片机M北京：北京航空航天大学出版社：100-103.5 楼然苗51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天大学出版社：50-60.6 李光飞单片机课程设计实例指引M北京：北京航空航天大学出版社：14-177 张丰电子开发论坛EB/OL,1996-8-148 徐惠民、安德宁单片微型计算机原理接口与应用M北京：北京邮电大学出版社1996：80-889 夏继强单片机实验与实践教程M北京：北京航空航天大学出版社：71-7610 何立民单片机高档教程M北京：北京航空航天大学出版社：51-5911 张友德，涂时亮，陈章龙MC68HC08系列单片机原理与应用M上海：复旦大学出版社：16-1813 刘筱明电脑电热水器继电器非正常状态下保护办法D广东顺德万和电器有限公司. 199914 李建事陈刚. 家用电器单片机控制系统制作与检修M. 上海：上海交通大学出版社1998：22-3015 杨宁. 单片机与控制技术M. 北京：北京航空航天大学出版社：33-3616 付家才单片机控制工程实践技术M北京：化学工业出版社：42-45附录控制系统总电路图：源程序清单：程序头函数