【正文】 的工具。 而實(shí)際水溫則通過溫度傳感器來模擬，因采用的是兩位數(shù)碼管顯示，故可調(diào)節(jié)范圍為 0℃ 99℃。 13 報(bào)警 及加熱 電路模塊 此模塊主要控制報(bào)警功能，當(dāng)實(shí)際水溫高于設(shè)定水溫時(shí) 紅燈亮報(bào)警，當(dāng)實(shí)際水溫低于設(shè)定水溫時(shí)綠燈亮開啟加熱裝置。 主程序模塊的主要內(nèi)容是對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并且包含調(diào)用子程序。 2）模塊長度 要適中。 :十位按鍵，按此鍵則設(shè)定溫度的設(shè)定值十位加一。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下。 第 1 腳 DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用， DIR=“1” 高電平時(shí)信號由 “A”端輸入 “B” 端輸出， DIR=“0” 低電平時(shí)信號由 “B” 端輸入 “A” 端輸出 。計(jì)數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 ℃?，F(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 “ 一線總線 ” 獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 參照國外的發(fā)展情況經(jīng)驗(yàn)，在歐洲和東南亞，曾經(jīng)是燃?xì)馐胶唾A水式的天下，快熱式電熱水器的市場經(jīng)過 20年的發(fā)展，占有率達(dá)到 50%。從一個(gè)邊緣產(chǎn)業(yè)到逐漸成長為重心行業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)上也趨于成熟和穩(wěn)定，經(jīng)過十年本土化、特色化的改造 后，即熱式電熱水器終于迎來了發(fā)展高峰期。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 設(shè)計(jì)說明書 基于 proteus 的熱式熱水器溫度控制系統(tǒng)的仿真研究 I 摘 要 熱水器 在工業(yè)生產(chǎn)和家庭生活中 的應(yīng)用是非常普遍的 ， 而熱水器的核心 技術(shù)之一 就是溫度控制方面 ，也就是說溫度控制器的技術(shù)對熱水器的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。 課題背景 熱式電熱水器，進(jìn)入中國市場已有十個(gè)年頭之久，對于國內(nèi)消費(fèi)者來說，也是一個(gè)并不陌生的產(chǎn)品了。 隨著 技術(shù)的不斷成熟、成本不斷降低、產(chǎn)品價(jià)格不斷下降，快熱式電熱水器正迎來爆炸式的市場增長。 AT89C51 單片機(jī)簡介 AT89C51 單片機(jī)資源簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須 被拉高。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址 鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。C 。 （ 5）溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄 存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。主要作用是將信號的功率放大。如下圖 所示： 圖 74HC245驅(qū)動(dòng)器的電路連接 8 按鍵電路設(shè)計(jì) 采用獨(dú)立按鍵接口，這種方式是各種按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵接一根輸入線，一根輸入線按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響 其他輸入線上的工作狀態(tài)。 2 個(gè)按鍵定義如下： :個(gè)位按鍵，按此鍵則設(shè)定溫度的設(shè)定值個(gè)位加一。一般劃分模塊應(yīng)遵循下述原則： 1）每個(gè)模塊都應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個(gè)明確直觀的結(jié)果 。 主程序的設(shè)計(jì)內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)存儲(chǔ)單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。 程序內(nèi)容詳見附錄。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定水溫范圍是在 0℃ 63℃，那么通過程序設(shè)計(jì)設(shè)定水溫只能從 0增加到 6，當(dāng)設(shè)定水溫為 0到 5時(shí)，個(gè)位可以從 0增加到 9然后循環(huán) 增加，當(dāng)設(shè)定水溫十位為 6 時(shí)，個(gè)位只能從 0增加到 3 然后循環(huán)增加。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。設(shè)定的溫度初始狀態(tài)為 0℃，假設(shè)實(shí)際溫度為 20℃，由于元器件的不 16 精確與各種不良因素的干擾，數(shù)碼管顯示有 1℃的誤差。 1）當(dāng)設(shè)定 溫度為 62℃，假設(shè)實(shí)際水溫為 35℃，則此時(shí)綠燈亮，紅燈滅，如下圖 所示： 圖 加熱狀態(tài) 2）當(dāng)設(shè)定溫度為 50℃，假設(shè)實(shí)際水溫為 62℃時(shí)，則此時(shí)綠燈滅，紅燈亮，如下圖： 圖 報(bào)警停止加熱狀態(tài) 18 整體電路仿真如下圖 和圖 所示： 圖 整體電路仿真圖（加熱狀態(tài)） 19 圖 整體電路仿真圖（報(bào)警狀態(tài)） 20 通過上述仿真， 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)置水溫、 自動(dòng)加熱 和報(bào)警等功能。 使 用的 DS18B20 溫度傳感器具有微型化、低功耗、高性能、抗干攏能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理。 經(jīng)過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益非淺，也翻閱了大量的書籍和瀏覽了無數(shù)的網(wǎng)頁。本設(shè)計(jì)論文在長沙學(xué)院電子與通信工程系的包艷老師的悉心栽培和精心指導(dǎo)下完成的 ,經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì) ,我即鞏固了已 學(xué)過的專業(yè)知識 ,又學(xué)到了許多新知識。像在 之前的單片機(jī)的匯編語言學(xué)習(xí)中感覺挺簡單，但是要把這些程序組織起來設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)的程序還是有難度的，也只有在實(shí)踐中自己才能認(rèn)識到很多問題，才能更深刻的認(rèn)識到理論中的一些基本問題，也才能發(fā)現(xiàn)自己身上的不足和很多未知的新問題。系統(tǒng)采用一個(gè)綠色 LED 燈來模擬加熱裝置，采用一個(gè)紅色 LED 燈來模擬報(bào)警信號?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和MPLAB 等多種 編譯器 。 在程序中 需要設(shè)定通過按鍵實(shí)現(xiàn)的功能，此系統(tǒng)中個(gè)位按鍵的基本原則是按一次設(shè)定溫度的個(gè)位加 1，加到 9后轉(zhuǎn)為 0再繼續(xù)增加，但是當(dāng)十位為 6時(shí)，是加到 3后轉(zhuǎn)為0 再繼續(xù)增加；十位按鍵的基本原則是按一次 設(shè)定溫度的十位加 1，加到 6 后轉(zhuǎn)為 0 再繼續(xù)增加。當(dāng) 的信號為高電平時(shí)，此時(shí)報(bào)警電路被觸發(fā)，紅燈亮 ，系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)。 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” ； 4） 延時(shí) ； 5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1” ； 6） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15到 60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20所返回的低電平 “0” 。控制參數(shù)是指模塊進(jìn)入開始運(yùn)行和退出停止運(yùn)行的條件及方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間的信息交換方式、交換量的多少及交換的頻率。 在此系統(tǒng)中，使用的綠色 LED燈模擬加熱裝置與紅色 LED 燈模擬報(bào)警信號裝置的控制就是采用的光耦隔離電路，單片機(jī)產(chǎn)生的命令信號通過光電耦合隔離電路傳送給加熱裝置和報(bào)警裝置。獨(dú)立式按鍵電路按鍵直接與單片機(jī)的 I/O 口連接，通過讀 I/O 口，判定每個(gè) I/O 口的電平狀態(tài)，即可識別按下的鍵。第 11~18 腳 “B” 信號輸入輸出端，功能與 “A” 端一樣，不再描述。 圖 DS18B20測溫原理圖 7 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 口和 DS18B20 的引腳 DQ連接，作為單一數(shù)據(jù)線。 （ 8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 DS18B20 的特性 （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供。C ～ +125176。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P2 口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片 中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器 。1℃ ； （ 3）鍵盤是采用撥動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定范圍為： 0℃～ 63℃ ； （ 4）給定溫度用 2位 LED 用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)掃描技術(shù)顯示； （ 5）實(shí)際溫度用 2位 LED 用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)掃描技術(shù)顯示； （ 6）增加預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)加熱到設(shè)定的溫度時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號。 按照加熱方式不同分為直熱式電熱水器和熱泵式熱水器。 硬件電路主要以 AT89C51 單片機(jī)為微處理器，詳細(xì)設(shè)計(jì)了溫度信號采集電路，溫度數(shù)碼顯示電路，鍵盤設(shè)置溫度電路，報(bào)警電路，光耦隔離輸出電路，模擬加熱電路。軟件部分主要針對加熱裝置的控制模式進(jìn)行了編程。 直熱式電熱水器又分為兩個(gè)類別：即貯水式電熱水器和快熱式電熱水器。 設(shè)計(jì)思路 熱式熱水器溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)包括檢測系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、按鍵設(shè)置溫度系統(tǒng)、模擬加熱系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)等六個(gè)部分。 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz