【文章內(nèi)容簡介】 橋堆 BR1,形成直流 ,再 經(jīng)過 L7805穩(wěn)壓管 U2得到 5V電壓 [8],兩邊的電容 C4,C5是輸入端和輸出端濾波電容 ,作用是使電壓更加平穩(wěn) . 顯示指示電路 本設計顯示電路采用了 2 個共陽 LED 數(shù)碼管，用于顯示水溫值及設定檔位時的檔位值。采用單片機 I/O 直接驅(qū)動數(shù)碼管，另外設置 3 個功率檔位指示燈， 14檔 1個燈亮， 58 檔 2 個燈亮， 9檔三個 燈全亮。 0檔無功率輸出，檔位燈不亮，顯示及指示電路 如圖 9[19] 按鍵及蜂鳴報警電路 本系統(tǒng)設置 3個輕觸發(fā)按鈕，分別為電源開關鍵、“ +”和“ — ”鍵。加熱功率分 9檔，按“ +”鍵依次遞增至 9 檔，按“ — ”依次遞減至 0檔。 09檔功率依次為 0、 1/9P、 2/9P、 3/9P、 4/9P、5/9P、 6/9P、 7/9P、 8/9P 和 P。另外設置一個蜂鳴報警器，當出水溫度超過 65℃時停止加熱， 圖 8 電壓波形圖 Fig 8 Voltage waveform figure 并蜂鳴報警，按鍵及蜂鳴報警電路如圖 10[9] AT89C51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位 單片機 ，片內(nèi)含 4k ByteSISP (Insystem programmable)的可反復擦寫 1000次的 FLASH只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) [18] 在本系統(tǒng)設計中 ,采用了 晶振 ,手動加上電復位 .為了更好的防干擾 ,晶振的外殼接地 ,另外還在 5V 與地之間加一個無級電容 . 11 主要性能特點 : 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器； 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）； 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口； 5 個中斷優(yōu)先級、 2 層中斷嵌套中斷； 6 個中斷源； 2 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器； 2 個全雙工串行通信口； 看門狗（ WDT）電路； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 與 MCS51 兼容； 1全靜 態(tài)工作： 0Hz33MHz； 1三級程序存儲器保密鎖定； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式。 [10] 12345678R1R2R3R4R5R6R7R8abcdefgdpedcabgb12345678gdpabcdefedcabgbGNDdpGNDdp共陽LED2 共陽 LED1R11R12R13R15R17510510510Q311Q29012+5VLEDLED2LED39012 12 圖 9 顯示指示電路 Fig 9 Display and instructions circuit U2報警器S1S2S3+5VQ19012R9 圖 10 蜂鳴及報警電路 Fig 10 Buttons and bees alarm circuit 單片機的選擇 如圖 11 VccP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30/RXDP31/TXDP32/ INT0P33/ INT1P34/TOP035/T1X1RD/P37WR/P36ALE/ PRDGPSENX2RESET1234567839383736353433321011121391819293016173128272625242322211415EA/ VPPAT89C5 1Y112MHz 13 圖 11 AT89C51[11] Fig 11 AT89C51 4 控制系統(tǒng)的軟件設計 按快熱式熱水器的功能，系統(tǒng)程序必須實現(xiàn)顯示掃描、按鍵掃描處理、加熱控制和溫度檢測 4 項任務。 51 系列單片機實現(xiàn) 多項任務運行的方法就是分時復用，在程序設計時要相應地分配各任務的 CPU 占用時間。對于以上幾個任務稍加分析可以看出，顯示掃描和加熱控制任務相對面言有實時要求，而溫度檢測任務則可用定時（ — 1s） 實現(xiàn)。 [17] 主 程序 整個程序的流程圖如 圖 12 系統(tǒng)在上電復位后，先對溫度寄存器、檔位寄存器賦默認值，設置定時器及中斷系統(tǒng)的工作方式等初始化工作。 [12] 由于 51 系列單片機沒有停機指令，我們可以利用主程序設置死循環(huán)反復運行各個任務。 我們把有實時要求的子程序（顯示掃描、按鍵掃描）放在 循環(huán)中 。 運行測溫子 程序的時間間隔為 秒，那么循環(huán)次數(shù)為 100 次。 開始系統(tǒng)初始化加熱控制i=0刷新顯示溫度溫度檢測有鍵按下i=0顯示掃描i=1完成100次循環(huán)NNY 14 圖 12 主程序流程圖 Fig 12 Main program flow chart 顯示溫度程序 包括了讀溫度 ,控制總中斷 ,超溫報警 ,LED 數(shù)碼管顯示當前溫度等 ,如圖 13 加熱控制程序 這里面包括了三個中斷子程序 ,分別是外部中斷 INT0,和定時器 T0,定時器 T1,他們在時序上有非常嚴格的要求 ,不可能在同一時刻發(fā) 生 兩個中斷 ,如 圖 14[13] 開始賦位選初值先通過并延時2m s改變位選字完成2位掃 描？結(jié)束N 消隱清除位選送顯示段碼Y 圖 13 顯示掃描子程序流程圖 Fig 13 Shows scanning subroutines flow chart 5 調(diào)試及性能分析 快熱 式熱水器硬件電路不包含任何可調(diào)元件，因此只要器件質(zhì)量可靠，引腳焊接正確，硬 15 件電路無須調(diào)試。 該電路中測溫部分的振蕩電路對電容 C1 的容量比較敏感，若此電路要批量生產(chǎn)，可在熱敏電阻 R22 上再串一個可變電阻，以補償 C1 的容量變化。 在初次試做本電路或關鍵硬件參數(shù)有調(diào)整時，應對系統(tǒng)軟件中控制加熱功率的可控硅導通角的延 時參數(shù)表和溫度 /頻率轉(zhuǎn)換表這兩部分進行調(diào)試。 [15] 可控硅導通角延時參數(shù)主要由市電的頻率和過零檢測電路的脈沖寬度決定，可以先更具市電頻率，按等功率的要求計算理論值，再根據(jù)過零檢測電路的脈沖寬度可以調(diào)整。用這個方案設計的快熱式家用電熱水器，電路簡單，成本較低，經(jīng)試驗運行證明工作穩(wěn)定、可靠，在無需改變硬件的條件下，如加入 PID 等自動控制程序還可以升級成自動控溫的電熱水器 開始有超溫標志?斷開繼電器關閉可控硅蜂鳴報警Y接通繼電器加熱檔位 關閉蜂鳴器外中斷控制加熱 1 指 示燈亮 不加熱指示燈不亮外中斷控制加熱 2指 示燈亮全功率加熱指示燈全亮結(jié)束N0 檔 14 檔 58檔 9檔圖 14 加熱控制程序流程圖 Fig 14 Heating control program flow chart 6 總結(jié) 在克服種種困難之后，我終于完成了畢業(yè)設計，所設計的電路在通電的情況下能正常完 16 成溫度，加熱控制電路在出水溫度超過 65℃停止加熱并蜂鳴報警，溫度降至 45℃時恢復。繼電保護內(nèi)膽溫度超過 105℃時停止加熱，防止干燒。 這次完成論文的經(jīng)歷 ,我便深深地感受到了理論和實際結(jié)合的重要性 ,在整個過程中 ,我的動手能力和專業(yè)知識的運用能力得到了加強 ,同時 ,也從中學習到如何去思考和解決問題 ,以及如何靈活的改變方法去實現(xiàn)設計方案 ,通過此次設計 ,用所學的專業(yè)基礎知識 ,解決了實際工程問題的能力， 使我的人生又得到了一次很好的鍛煉機會 。 致謝 本人的畢業(yè)設計論文一直都是在導師蔡培中教授的悉心指導下進行的。蔡培中教授治學態(tài)度嚴謹，學識淵博，為人和藹可親。并且在整個畢業(yè)設計過程中，蔡教授不斷對我得到的結(jié)論進行總結(jié)，并提出新的問題，使我的 畢業(yè)設計課題能夠深入進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。 此次設計我還得感謝班上的同學們，謝謝李勝同學在我不知道如何動手給我提出方案和方法，還有劉小龍，李文超同學跟我在一起討論如何修正設計中出現(xiàn)在問題，我們一起查找資料，共同完成彼此的畢業(yè)設計，大家互相幫助，讓我感覺同學們之間的那份情誼，馬上面臨畢業(yè)了，我衷心的祝福曾對我教育我的老師們，還有那陪伴我大學四年美好時光的同學們，祝愿你們身體健健康康，生活 、工作事事順心如意。 參考文 獻 [1] 張大明 主 編 .單片機微機控制應用技術(shù) .北京：機械工業(yè)出版社 .2021年 1月 :812. [2] 胡斌 ,胡松 主編 .圖表細說元器件及實用電路 .第二版 .北京 :電子工業(yè)出版社 .2021年 1月 :69. [3] 張大明 主 編 . 單片機微機控制應用技術(shù)實操指導書 .北京： 機械工業(yè)出版社 .2021年 5月 :1618. [4] 來清民主 編 .傳感器與單片機接口實例 .北京： 北京航空航天大學出版社 .2021年 1月 :2638. [5] 張宏：《單片機原理及應用》， 中國電力出版社， 2021:4253. [6] 求是科技：《單片機典型模塊設計實例導航》， 人民郵電出版社， 2021:2932. [7] 周航慈：《單片機程序設計基礎》， 北京航天航空大學出版社， 2021:4849. [8] 王福瑞：《單片微機測控系統(tǒng)設計大全》，北京航空航天大學出版社， 1997:3643. [9] 孫涵芳：《 MCS51/96系列單片機原理及應用》，北京航空航天大學出版社， 1996:58. [10] 吳金戊 沈慶陽：《 8051單片機實踐與應用》，清華大學出版社 ,2021:2425. [11] 徐惠民、安德寧：《單片微 型計算機原理接口與應用》第 1版