【正文】 采集當(dāng)前環(huán)境溫度，再根據(jù)用戶設(shè)定的溫度控制加熱器，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱。系統(tǒng)設(shè)有定時(shí)指示模塊，其由八個(gè)條形LED指示燈組成，~4小時(shí)的定時(shí)恒溫控制。系統(tǒng)設(shè)有蜂鳴器模塊，可進(jìn)行提示或報(bào)警。這樣不僅升溫速度快，而且節(jié)能，更重要的是安全，絕不會(huì)引發(fā)火災(zāi)。 P3口（第10引腳—17腳）該口與P1相式，但是值得注意的是該口有復(fù)用功能，作為第二功能時(shí)如圖所示：標(biāo)號(hào)引腳第二功能說明10RXD串行輸入口11TXD串行輸出口12INT0外部中斷013INT1外部中斷114T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端15T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端16WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖17RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖表11 P3口引腳復(fù)用功能 課題內(nèi)容本產(chǎn)品設(shè)計(jì)了八級(jí)加熱功能，八個(gè)加熱器分別有八個(gè)繼電器控制，這八個(gè)繼電器由AT89C51單片機(jī)的P1口控制。也就是說要有個(gè)“準(zhǔn)備”的過程。 P1口（第1腳—8引腳）它是準(zhǔn)雙向8位I/O口，跟P0一樣，每個(gè)口都可獨(dú)立控制，由于內(nèi)帶上拉電阻，所以輸出是沒有高阻態(tài)。圖12 按鍵復(fù)位電路AT89C51一共有4個(gè)I/O口，這些I/O口又分別有8位，總共32個(gè)。改引腳需要連續(xù)從外部輸入兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平才有效，一般啟動(dòng)單片機(jī)復(fù)位有兩種方式，一種為自動(dòng)上電復(fù)位，一種為按鍵復(fù)位，本次設(shè)計(jì)為按鍵復(fù)位方式。一種是外部時(shí)鐘方式，將XTAL1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入。不同型號(hào)的單片機(jī)對(duì)應(yīng)的電壓源也不同，AT89C81對(duì)電源的 需求范圍比較寬，最低可以是+，最高為5V都可以，對(duì)電源兼容性很強(qiáng)。如P0、PPP3，四組8位I/O口。b、 編程控制引腳。本款采用的是AT89C51芯片設(shè)計(jì)，以下單片機(jī)外部引腳的分布：a、 電源和時(shí)鐘引腳。 單片機(jī)，全稱單片微型計(jì)算機(jī)，又稱微控制器，是把中央處理器CPU、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）、多種I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等功能集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用了超大規(guī)模集成技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。微控制器智能加熱系統(tǒng)需要較少的元件，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活，堅(jiān)固耐用，應(yīng)用范圍廣，各種不同的控制通道，和數(shù)字信號(hào)兼容的通信，因此得到了業(yè)界的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，使得今后我們工作學(xué)習(xí)研究物聯(lián)網(wǎng)智能家用系統(tǒng)變得非常重要。隨著社會(huì)的發(fā)展，各方面的技術(shù)越來越好，大眾對(duì)自動(dòng)取暖器也提出了更高的要求，采用微控制器進(jìn)行控制溫度加熱設(shè)備不僅在操作過程中更智能，它還體現(xiàn)在節(jié)能、安全等細(xì)節(jié)上，在自動(dòng)控制和電子領(lǐng)域依然被廣泛使用。目前市面上流行的自動(dòng)取暖器種類非常多，在溫度控制、和人機(jī)交流方面都有非常良好的性能。這也是未來家用電器的流行趨勢(shì)，目前已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。由于現(xiàn)代電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論已經(jīng)成熟，采用單片機(jī)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)家電智能化重要且流行的一部分。自動(dòng)加熱取暖器采用AT89C51為控制處理器為核心，溫度傳感器DS18B20由有單片機(jī)隨時(shí)采集溫度值，反饋給MCU，讓液晶屏顯示出來從而可以實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，達(dá)到控制效果。傳統(tǒng)的家用或者共用加熱取暖設(shè)備不僅加熱效果差，而且還存在眾多的安全隱患，消耗能源更是浪費(fèi)。畢業(yè)設(shè)計(jì)溫控定時(shí)器烤火爐的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 緒 論 1 本研究課題的背景 1 本課題的研究意義 1 2 課題內(nèi)容 4第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路 5 溫度采集模塊 6 液晶顯示模塊 8 9 按鍵模塊 10 10 蜂鳴器報(bào)警模塊 11第三章 軟件設(shè)計(jì) 12 開發(fā)環(huán)境 12 Keil uvision4軟件使用 12 Proteus Isis 7的使用 12 液晶屏顯示程序 14 按鍵掃描程序 15 加熱控制程序 17第四章 系統(tǒng)測(cè)試 18 系統(tǒng)仿真測(cè)試 18 21第五章 總結(jié)與展望 24參考文獻(xiàn) 25致 謝 26附錄 27附錄一：電路原理圖 27附錄二：電路仿真原理圖 28附錄三：源程序 291第一章 緒 論 本研究課題的背景隨著近年來人們生活的日益改善，早期的家用電器已經(jīng)不能滿足大家日常生活的使用了。方便、快捷、智能、安全、綠色顯然已經(jīng)成為現(xiàn)在大家追求的主流生活。幾年來隨著電子科技技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，微控制器已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域了，在軍用設(shè)備、工廠設(shè)施、公共場(chǎng)合、到家用電器方面等領(lǐng)域中運(yùn)用普遍。通過這樣一系列的設(shè)計(jì)，能夠形成良好的人機(jī)操作。單片機(jī)具有體積微小，重量輕，能耗低，效率高，控制功能強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單以及價(jià)格便宜等特點(diǎn)，因而成為溫控，報(bào)警控制系統(tǒng)的首選微控制器。 本課題的研究意義 取暖器的歷史已經(jīng)發(fā)展了好多年了，并且廣泛的應(yīng)用于生活、公共場(chǎng)合當(dāng)中。不管是工業(yè)，民用，和軍用上面有著出色的表現(xiàn)。在今天的社會(huì)中，伴隨著與自動(dòng)控制系統(tǒng)的不同要求的生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，通過改變用微控制器的智能設(shè)備便應(yīng)運(yùn)而生，并得到了更快更好的發(fā)展。采用單芯片作為主控制裝置，實(shí)現(xiàn)了“智能自動(dòng)取暖器”的主題，通過這樣的設(shè)計(jì)，我們可以進(jìn)一步加深我們理解和運(yùn)用理論知識(shí)能力，而且對(duì)我們今后的工作學(xué)習(xí)和研究具有重要的意義。單片的使用要追溯到從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。如Vcc、GND、XTALXTAL2。如RST、PSEN、ALE/PROG、EA/Vppc、 I/O口引腳。各引腳的功能如下：Vcc(第40引腳)、GND(第20引腳)它們是單片機(jī)的一對(duì)電源引腳。XTAL1（第19引腳）和XTAL2(第18引腳)是單片機(jī)對(duì)外的時(shí)鐘引腳，其中XTAL1是單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路的輸入端，XTAL2為單片機(jī)片內(nèi)振蕩的輸出端，AT89C51的時(shí)鐘選擇方式有兩種，一種是片內(nèi)振蕩方式，需要將這兩個(gè)引腳接石英晶振加上瓷片電容，這里我們選用的是12MHZ的晶振和33PF的瓷片電容作為時(shí)鐘振蕩源。圖11 時(shí)鐘振蕩電路源RST(第9腳)為單片機(jī)復(fù)位引腳。不管哪種方式當(dāng)單片機(jī)復(fù)位后，無(wú)論出于什么狀態(tài)，都將從頭開始執(zhí)行程序。 P0口（第39腳32引腳）它是雙向的8位三態(tài)I/O，每一位都可以單獨(dú)控制，由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，默認(rèn)時(shí)為高阻態(tài)，不能正常的輸出高低電平，因此在使用P0口時(shí)一定要外接上拉電阻，在本次設(shè)計(jì)中，我們采用10K的電阻。之所以稱他為準(zhǔn)雙向，是因?yàn)楦目谠谳斎胧褂们?，要進(jìn)行寫1，這是才能讀取外部信號(hào)。 P2口（第21腳—28引腳）該口和P1口使用一樣，這里不再細(xì)說。當(dāng)環(huán)境溫度與設(shè)定溫度相差10度時(shí)，8路加熱器同時(shí)工作，相差5度時(shí)，4路加熱器工作，相差2度時(shí)2路加熱器工作，相差1度時(shí)只有1路加熱器工作，當(dāng)環(huán)境溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，所有加熱器停止工作。系統(tǒng)設(shè)有數(shù)碼顯示模塊，能顯示環(huán)境的溫度和設(shè)計(jì)的溫度。系統(tǒng)設(shè)有按鍵模塊，其由三個(gè)按鍵組成，分別是溫度加、溫度減和定時(shí)。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路取暖器首先必須考慮安全問題，為此加入DS18B20溫度傳感器。傳統(tǒng)的取暖器升溫慢，因此該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了八級(jí)加熱功能，八個(gè)加熱器分別有八個(gè)繼電器控制，這八個(gè)繼電器由AT89C51單片機(jī)的P1口控制。這樣不僅升溫速度快，而且節(jié)能，更重要的是安全，絕不會(huì)引發(fā)火災(zāi)。系統(tǒng)設(shè)有定時(shí)指示模塊和蜂鳴器模塊，定時(shí)指示模塊由八個(gè)條形LED指示燈組成，~4小時(shí)的定時(shí)恒溫控制。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為核心，由溫度采集模塊、按鍵模塊、加熱模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、液晶顯示模塊和定時(shí)顯示模塊所組成。負(fù)責(zé)采集環(huán)境的溫度。具體電路圖如圖22所示。DS18B20 具有如下所示的性能：（1）獨(dú)特的接口方式只需要用一個(gè)引腳在通信上；（2）多個(gè)DS18B20可以被并聯(lián)連接在獨(dú)有的一條三線上，達(dá)到多點(diǎn)組網(wǎng)的功能；（3）不需要其他的外部元器件；（4）能通過外接數(shù)據(jù)線來提供電源，電壓的范圍：~；（5）測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。DS18B20采用８腳SOIC的封裝或3腳PR－35 的封裝。暫存RAM配置為8字節(jié)的存儲(chǔ)器。其中的第5個(gè)字節(jié)的配置寄存器，其內(nèi)容溫度值被用來確定數(shù)字轉(zhuǎn)換的分辨率。在圖中所示的字節(jié)。低5位一直設(shè)置為1，TM是工作模式位，設(shè)置溫度計(jì)為工作模式或在測(cè)試模式。DS18B20高速暫存器共9個(gè)存存單元，如表21所示。所測(cè)得到的溫度如果大于0℃，那這5位就設(shè)置為0，；如果所測(cè)得到的溫度小于0℃，那就將這5位數(shù)字設(shè)置為1，將測(cè)到的數(shù)值取反再加1。表23 溫度轉(zhuǎn)換表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+0000 0001 1001 00000191H+0000 0000 1010 000100A2H+0000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H1111 1111 1111 0000FFF8H1111 1111 0101 1110FF5EH1111 1110 0110 1111FE6FH551111 1100 1001 0000FC90H 液晶顯示模塊 該模塊由LCD1602液晶屏和10K的排阻組成。電路圖如圖24所示。（16列2行）液晶顯示模塊可以分為字段，字符點(diǎn)陣，圖形點(diǎn)陣3種。LCD1602液晶顯示器是最常見的162行，68字符的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，其廣泛用于智能儀表、辦公設(shè)備和通信中。表24 LCD引腳表