【文章內容簡介】 溫度值。它的電路如圖 32 所示： R4100R 2 41KU 3 C7 4 L S 0 4U 3 A7 4 L S 0 4U 3 B7 4 L S 0 4C1P o r t 圖 42 溫度傳感器及放大電路 過零檢測電路圖的設計 此電路應用三極管的通斷來引發(fā)輸出脈沖的有無，每當三極管接通時電路輸出一個正的脈沖，而當三級管截止時不輸出脈沖，以此來控制雙向晶閘管的導 通。它的電路如圖 33 所示： 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 15 R21MR310KR110KT12 2 0 / 9 vU 3 D7 4 L S 0 4Q18050220V1234D 2 ~ D 5I N 4 0 0 7 * 4P o r t+5G N D 圖 33 過零檢測電路 驅動電路的設計 加熱控制驅動電路：通過光耦二極管來控制加熱絲的導通，而加熱電阻通過發(fā)光二極管來顯示加熱于否，當加熱時二極管發(fā)光，而不加熱時二極管不發(fā)光，其中利用熱繼電器來控制電路的通斷，當通電時它的常開觸頭閉合，電路接通，電熱絲加熱，否則電路斷開。它的熔斷絲選為 110度的熱保險絲，控制加熱溫度。電路如圖 34所示： R7510R82 K / 1 WR 2 22 0 K / 2 WR 2 5h e e t e rQ6B T A 4 1U5M O C 3 0 2 3R 2 3L E D 1D6I N 4 0 0 7Q59012K1220VF1F U S EP o r t P o r t+5 圖 43 加熱控制驅動電路圖 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 16 報警器驅動電路 ，電路圖 如圖 35所示 ： U45vR64 . 7 kQ29012+5G N DPort 圖 44 報警器驅動電路 路的設計 數碼管顯示電路的設計是采用雙向共陽極串行接口電路，用來顯示加熱檔位，直觀性更強。它的電路圖 如圖 36所示 ： abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S ?D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S ?D P Y _ 7 S E G _ D PR 1 1200*8R 1 2R 1 3R 1 5R 1 7R 1 8R 1 6R 1 4R9R 1 0Q?P N P 1Q?P N P 1+5 圖 45 顯示電路 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 17 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設計 程序概括 單片機的快熱式家用電熱水器的設計主要包括主程序、顯示掃描、按鍵掃描子程序、加熱控制子程序和溫度檢測子程序。要想實現預設計的功能軟件的設計至關重要，必須認真考慮。 快熱式電熱水器溫度控制系統(tǒng)程序是由 MCS51單片機 C語言編寫 ,整個程序主要由 8 個子函數組成 ,分別是 2 個延時函數 (毫秒級和微秒級 ),一個寫液晶 數據函數 ,一個寫液晶指令 (地址 )函數 ,一個寫 DS18B20 數據函數 ,一個讀 DS18B20 數據函數 ,一個復位 DS18B20的函數 .一個初始化函數 (不包括中斷函數 )。經過組合 :得到如下 3大函數 ,再加上中斷函數 (3 個 )一共可分為 4 大函數 .分別如下 : 1:初始化函數 , (void init ())這里面包括了液晶的初始化設置 ,和進入系統(tǒng)后 ,液晶要固定顯示的字符 ,中斷的設置 。掃描按鍵和溫度 2:顯示 DS18B20 溫度的函數 ,( void cs18wd())這里面主要包括了要讀取溫度 ,顯示當前溫度 ,超溫報警 ,控制總中斷等 3:設置函數 ,( void sz())這里面包括了按鍵的掃描 ,設置檔位 ,設置設定溫度 ,電磁閥的控制 ,液晶的顯示 ,蜂鳴器的控制等 4:中斷函數 (三個 ),這里面包括了 ,過零檢測信號 ,給 T0,T1,賦初值 ,給雙向可控硅導通信號等 從控制系統(tǒng)要完成的功能可知軟件編程主要由信號的采集輸出控制和參數及狀態(tài)顯示三部分組成信號的采集包括了溫度流量電壓信號的采集參數和狀態(tài)顯示部分實現對溫度流量加 熱功率和故障的顯示輸出控制部分是由一系列算法完成圖是控制器控制算法的框圖 其中包括出水溫度反饋的控制可控硅的工作完成對電熱水器的輸出控制繼電器的實現粗調控制可控硅做細調控制控制系統(tǒng)軟件的設計采用模塊化結構由主程序中河北師范大學本科生畢業(yè)論文 18 斷服務程序若干功能模塊子程序組成 主程序流程圖 由于 51 系列單片機沒有停機命令，所以可以利用主程序設置死循環(huán)反復運行各個任務。將實用的子程序放在內部。根據 CPU 的運行時間計算總的運行時間。 程序流程圖如圖 所示： 圖 51 主程序流程圖 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 19 顯示掃描子程序 顯示掃描子程 序完成兩位共陽數碼管的掃描顯示任務。下圖即為顯示掃描子程序流程圖如圖 42 所示： 圖 52 顯示掃描子程序 加熱控制子程序 加熱控制子程序通過控制繼電器的通斷來決定是否給電熱絲通電加熱，而加熱的功率大小則由雙向可控硅的導通角來決定。系統(tǒng)程序利用外中斷 INT1 檢測市電的過河北師范大學本科生畢業(yè)論文 20 零點，檢測到過零點后，立即根據設定的加熱檔位給定時器 T1 賦一個延時參數，并打開定時器 T1，允許其中斷如圖 43 所示： 圖 53加熱控制子程序 按鍵掃描處理子程序 按鍵掃描子程序負責逐個掃描檔位 +鍵、 鍵和開關鍵是否 被按下，若有鍵被按下，則作出相應處理。按鍵掃描處理子程序流程圖如 44所示： 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 21 圖 54按鍵掃描處理子程序 溫度檢測子程序 此程序的目的是用來檢測水溫并傳給相應的控制機構進行控制，它的可靠性直接關系到整個控制系統(tǒng)的精密程度。它的程序流程圖如圖 45 所示： 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 22 圖 55 溫度檢測子程序流程圖 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 23 第 6 章 系統(tǒng)的調試 硬件測試 Protues 仿真結束并成功后，在焊接板上完成了硬件組裝。在調試硬件時遇到過很多問題，但只要細心、認真檢查這些問題都是可以避免的，主要問題及解決辦法現列如下： 接通電源后 LCM1602 沒有正確的顯示。電路通電后液晶屏幕只亮但是不顯示數據，后來經過電路的檢查，發(fā)現電路連接中有兩根線接反了，通過修改，電路顯示正常。 電路工作一段時間之后有的芯片發(fā)熱嚴重。經查發(fā)現原來是有尖銳的管腳刺破鄰近的漆包線造成短路，斷掉該線并再次連接可解決問題。 軟件測試 由于本系統(tǒng)涉及到多個子程序，多個芯片的編程。首先必須對可編程芯片的控制字即其控制指令要熟記于心。其次，芯片很多都有時鐘輸入端，需要晶振支持。對芯片的讀寫都需要在相應的觸發(fā)沿到來時才能進行。 圖 61 程序編譯 河北師范大學本科生畢業(yè)論文 24 第 7 章 系統(tǒng)的仿真與制作 在這次設計中，應用到了兩個比較常用的軟件 Protues 仿真軟件和 keil 編譯軟件，首先我通過對電路要求編寫了 C 語言程序，通過 keil 編譯軟件進行檢測，通過多次的修改，終于完成了電路程序的編譯，同時通過 keil 編譯軟件生成 *.HEX 的一個文件，然后根據要求通過 protues 仿真軟件做出相應的電路圖來，將各個元器件連接好后，將生成的 *.HEX 文件寫到單片機中，然后進行仿真，在這個過程中，所有元器件都處于一種理想的狀態(tài)，所以，只要程序和電路連接正確，仿真便很容易實現。 結束語 本次設計 的快熱式家用電熱水器采用單片機對電路進行簡單的控制，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較高。本方案著重體現在較熱速度之快上，它采用雙向晶閘管（即可控硅）對價熱電路進行控制，這樣系統(tǒng)的可靠性就大大增強，因為晶閘管能夠根據門極電壓可靠的接通或斷開，而且采用發(fā)光二極管來及時的檢測電路的加熱情況。而設記得另一個優(yōu)勢還在于它采用了溫度 /頻率檢測電路，通過電路頻率的變化來及時的反應出當時的溫度，這樣就避免了因為熱敏電阻的變化不能及時的傳給單片機而帶來的滯后問題。頻率的變化受到外界的干擾要遠遠小于電阻變化所帶來的干擾，因此準確性，可靠性 大大提高。 在這次設計中還采用了兩位共陽數碼管來反映功率檔位，通過它門的量滅數量來反映加熱時功率輸出，及時的提醒人們當時的水溫變化情況，更加清晰。而在設計中還采用輕觸式按鈕來調節(jié)功率的檔位，其中一個按鈕時逐漸增加功率檔位，而另一個按鈕時逐漸減小功率檔位，還有一個是控制電源開關的通斷，即總開關。設計中還采用報警器來及時的反應溫度是否超標，提示操作者是否將繼續(xù)加熱熱水器。 盡管這次設計中我還不能做到盡善盡美，一些內容還有待于進一步的研究，因為必定我們的知識有限，而且以前還沒有接觸過單片機，但為了這次課程設計，我 提前翻閱了很多資料，特別是了很多有關單片機的書籍，這給我以后學習單片機課程打下了基礎，也開拓了我的視野，是我了解到了單片機的用