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正文內(nèi)容

快熱式家用電熱水器的設(shè)計(編輯修改稿)

2024-10-07 21:15 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 基于單片機電熱水器的整體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)圖 所示。 圖 總體系統(tǒng)圖 基于單片機電熱水器的基本組成 主要由單片機 AT89C51 最小應(yīng)用系統(tǒng)、 AD/DA 轉(zhuǎn)換芯片 PCF859 數(shù)碼管顯示模塊、按鍵設(shè)定模塊以及溫度報警電路組成。系統(tǒng)原理圖如下所示: 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 圖 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計 主要由單片機時鐘電路 復(fù)位電路、 溫度報警電路 、按鍵設(shè)定電路以及顯示電路組成。 時鐘電路 我們系統(tǒng)采 用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。 AT89C51 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器,該放大器的輸入輸出引腳 1 18為 XTAL1和 XTAL2,它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容,一般為 30PF,便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器。這樣就可以產(chǎn)生時鐘信號。 時鐘電路設(shè)計如圖 所示。 圖 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 復(fù)位電路 在圖 中復(fù)位開關(guān) K 被按下并松開,使 MR 端獲得低電平, RST 端輸出復(fù)位信號,單片機復(fù)位,相當于清零?;蛴捎?( VCC 加入并超過復(fù)位門限電壓 ) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位,本次采用上電復(fù)位。 圖 復(fù)位電路圖 按鍵設(shè) 定電路 按鍵輸入部分主要用于切換功率與溫度顯示,功率的增加、減少設(shè)置等功能普通按鈕接在 I/O 口,啟用 I/O 口的內(nèi)部上拉電阻,用查詢法完成讀鍵功能 。 圖 按鍵電路 溫度報警電路 蜂鳴器接通電源后,振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈,使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的,蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方,通常工作電流比較大,因此需要一定的電流才能驅(qū)動它。 由于單片機I/O引腳輸出的電流較小,所以單片機輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器,因此需要增加一 個電流放大的電路。本次設(shè)計采用了一個很簡單的電路來實現(xiàn)蜂鳴器的連接,利用一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器,電路連接如圖 33 所示。 在本設(shè)計電路中,設(shè)計者采用 PNP 管 9012 來做為控制蜂鳴器的開關(guān),由圖 33 可以看出當 PD6引腳為高電平時, PNP 管截止,蜂鳴器不工作;當 PD6 引腳為低電南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 10 平時, PNP 管導(dǎo)通,蜂鳴器工作,其中 R2為限流電阻。采用 PNP 管 9012 的作用是為了防止系統(tǒng)上電時峰鳴器發(fā)出聲音,因為系統(tǒng)復(fù)位以后, I/O 口輸出的是高電平。 用戶可以通過程序控制 PD6 管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉,同 時, 蜂鳴器的聲音大小及音調(diào)可以通過調(diào)整 PD6 管腳的置高時間及輸出的波形進行控制,這一點可以在調(diào)試程序的時候來實現(xiàn)。 圖 溫度報警電路 顯示電路 數(shù)碼管也稱 LED 數(shù)碼管,不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣,其實都是同樣的產(chǎn)品。 數(shù)碼管 按照段位可分成七段和八段數(shù)碼管,八段比七段多一個發(fā)光二極管,也就是小數(shù)點位的發(fā)光二極管。 按能顯示多少個( 8)可分為 1 位、 2位、 3位、4位、 5 位、 6 位、 7位等數(shù)碼管。 數(shù)碼管有共陰和共陽之分,共陰數(shù)碼管是把全部的發(fā)光二極管的地接在一起,只要發(fā)光二極管得到正向電壓,一般滿足大于 即可點亮數(shù)碼管的筆畫段。共陽數(shù)碼管是把全部的發(fā)光二極管的正極接在一起,只要發(fā)光二極管負極位低電平,一般滿足小于 即可讓數(shù)碼管的筆畫段點亮。 圖 數(shù)碼管引腳 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 11 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序流程 本課題首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能以及各單元電路的作用,采用軟件程序來實現(xiàn)各部分的銜接。通過本部分的合理處理達到 系統(tǒng)的設(shè)計要求。 本部分詳細介紹了基于 AT89C51 單片機的 熱水器功率控制 的軟件設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)功能,可以將系統(tǒng)設(shè)計分為若干個子程序進行設(shè)計,如數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、執(zhí)行子程序。采用 Kiel uVision3 集成編譯環(huán)境和匯編語言來進行系統(tǒng)軟件的設(shè)計。本章從設(shè)計思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā), 采用 C語言編寫 代碼。 圖 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 5 章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計 12 第 5 章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計 Protues 介紹 Protues 軟件是一款仿真工具軟件。主要是單片機的仿真較常見。盡管在我國使用的時間不長,但是已經(jīng)受到單片機愛好者的喜愛。 Proteus 功能強大,有原理圖布線、電路仿真,還有 PCB 排版,真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺。 Protues 軟件具有其它 EDA 工具軟件的功能。這些功能是: ( 1)原理布圖 ( 2) PCB 自動或人工布線 ( 3) SPICE 電路仿真 革命性的特點: ( 1)多樣的電路仿真。使用者可以根據(jù)自己需要的原件進行仿真。 ( 2)功能齊全的電路模擬。在此款仿真軟件中可以用于示波器波形測定,以及電位、電壓的測量。 在 Protues 繪制好原理圖后,導(dǎo)入程序代碼,可以在 Protues 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 Protues 是單片機課堂教學的先進助手。它的 原件 、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實 驗硬件高度對應(yīng)。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能,例:元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運行結(jié)果等。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計是學生走向就業(yè)的重要實踐環(huán)節(jié)。它具有設(shè)計靈活,結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點。可使設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少,也可降低工程制造的風險。相信在單片機開發(fā)應(yīng)用中 PROTUES 也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 5 章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計 13 電路仿真圖 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 6 章 實物的制作與調(diào)試 14 第 6 章 實物的制作與調(diào)試 電路的安裝過程 本課題實物的制作采用的是覆銅板制作,在 Protues 軟件中將原理圖導(dǎo)入PCB界面,調(diào)整好電路的連接線,將布線圖打印在熱塑紙,然后經(jīng)過熱裝印機,將電路圖轉(zhuǎn)印在覆銅板,最后進行腐蝕覆銅板。 PCB見下 圖 所示。 圖 電路 PCB 布線圖 電路的調(diào)試過程 將元器件按照原理圖進行焊接,把程序編寫到單片機芯片 AT89C51 中,檢測電路的連接情況,沒有發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象,進行了上電測試。由于已經(jīng)做了仿真,仿真效果與實現(xiàn)的功能情況相符。先對硬件電路板板焊接情況進行檢測,查找是否有斷路情況,查到有一處故障,其次對按鍵輸入進行信號檢測,按下后觀察是否導(dǎo)通,發(fā)現(xiàn)電壓顯示正常,最后對模擬溫度的電位器進行調(diào)試。 電路出現(xiàn)的問題及解決方法 本次設(shè)計電路出現(xiàn)的第一個問題是采用手工制作的 PCB 板,覆銅的 連接線走線太細,加之天氣原因,銅板表面出現(xiàn)氧化。經(jīng)過排查找出斷路一處。第二個問題就是在數(shù)碼管的連線處由于走線太細,焊接時銅出現(xiàn)脫落,引腳松動。導(dǎo)致顯示不正常。第三,電位器模擬溫度進行調(diào)節(jié)以及防干燒調(diào)試。其他故障沒有,因為是經(jīng)過仿真以后做的實物,在程序及電路上沒有任何故障。 實物效果圖如下 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 6 章 實物的制作與調(diào)試 15 功率為 0 P 顯示 溫度為 34 C 功率指示燈不亮 溫度指示燈也不亮 功率為 5 P 顯示 溫度為 50 C 功率指示燈亮 2個 溫度指示燈較亮 功率為 9 P 顯示 溫度為 65 C 以上功率指示燈亮 3個 溫度指示燈亮 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第 6 章 實物的制作與調(diào)試 16 超溫報警 溫度大于 65 C 功率指示燈不亮 溫度指示燈也不亮 蜂鳴器產(chǎn)生報警聲 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 結(jié)論 17 結(jié) 論 通過這次 畢業(yè)設(shè)計 ,加強了我們動手、思考和解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強,由于課本上的知識太多,平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能,而且 考試 內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計過程中,我們了解了很多元件的功能,并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。課題的能力。平時看課本時,有時問題老是弄不懂,做完設(shè)計,那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能。平時看課本,這次看了,下次就忘了,通過動手實踐讓我們對各 個元件印象深刻。實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這次的設(shè)計對我們的作用是非常大的。 通過這次設(shè)計,在理論學習中,很少有機會能有實踐的機會,但我們可以,而且設(shè)計也是一個團隊的任務(wù),一起的工作可以讓我們有說有笑,相互幫助,配合默契,多少人間歡樂在這里灑下,同時我認為我們的工作是一個團隊的工作,團隊需要個人,個人也離不開團隊,必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。團結(jié)協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點,這也是非常寶貴的。對我們而言,知識上的收獲重要,精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富,經(jīng)歷是 一份擁有。這次設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶! 這次畢業(yè)設(shè)計終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題,最后在老師的辛勤指導(dǎo)下,終于迎刃而解。同時,在老師的身上我們學也到很多實用的知識,在次我們表示感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝! 南昌大學共青學院畢業(yè)設(shè)計(
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