【正文】 ......... 11 第 5 章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) ......................................... 11 Protues 介紹 ............................................... 12 電路仿真圖 ................................................. 13 第六章 實(shí)物的制作與調(diào)試 ........................................ 19 電路的安裝過(guò)程 ............................................. 19 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 IV 電路的調(diào)試過(guò)程 ............................................ 19 電路出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法 ................................... 19 結(jié) 論 ............................................................ 17 致 謝 ............................................................ 18 參考文獻(xiàn) ......................................................... 19 附錄 1 ............................................................ 20 附錄 2 ............................................................ 21 附錄 3 ............................................................ 22 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題的 背景 隨著電子科技不斷發(fā)展，人們使用的電子設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)。有了這些人們感覺(jué)到生活越來(lái)越便利，足不出戶就可以享受生活。當(dāng)前將網(wǎng)絡(luò)通訊、電力自動(dòng)、計(jì)算機(jī)、無(wú)線控制等組成了智能家居系統(tǒng)。此外，在歐美、日本、新加坡和韓國(guó)等地，智能家居也日漸興起。 當(dāng)前單片機(jī)的應(yīng)用在通訊設(shè)備，家用電 器，工業(yè)控制，儀器儀表測(cè)量，汽車(chē)電子產(chǎn)品中也可以看到。 利用智能家居控制器可以提供多種智能控制方案，使用戶更加享受家庭生活，且使他們處理家庭事務(wù)，更快、更方便。對(duì)于不在家的人們更是享受更多的安全，可以安心工作，有緊急情況會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)關(guān)閉電源，防止意外的發(fā)生。 （ 2）在后續(xù)的繳費(fèi)，維修等方面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)操作。 （ 3）從有線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線。 現(xiàn)在的操作一般會(huì)分模塊設(shè)計(jì)，最后將幾個(gè)模塊進(jìn)行融合，這樣功能更強(qiáng)大。熱水器的種類(lèi)在目前市場(chǎng)也很多。太陽(yáng)能熱水器的南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 章 緒論 2 使用受天氣原因的限制，有陽(yáng)光照射的情況使用較好。越來(lái)越多的人選擇電熱水器，使用安全衛(wèi)生，大部分的生產(chǎn)商都有設(shè)計(jì)過(guò)壓、過(guò)熱、漏電三重保護(hù)裝置，在使用中更為安全。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下： （ 1）設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)代家居需求且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電熱水器，耗能低。 （ 3）當(dāng)進(jìn)入高溫工作狀態(tài)，產(chǎn)生報(bào)警，防止熱水器干燒而導(dǎo)致事故。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案 3 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案 功能要求 當(dāng)前，熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)商家不斷追求的目標(biāo)。設(shè)計(jì)要求為： (1) 用 2位數(shù)碼管顯示出水溫度 ，能顯示設(shè)定功率檔位。 1℃。 0檔無(wú)功率輸出，檔位燈不亮。加熱功率分 0~9 檔，按“ +”鍵依次遞增至 9 檔，按“ ”鍵依次遞減至 0。 (5) 出水溫度超過(guò) 65℃時(shí)停止加熱，并蜂鳴報(bào)警，溫度降到 45℃以下時(shí) 恢復(fù)。 方案選擇 (1) 單片機(jī)的選擇 方案一 :用單片機(jī) 89C51。 方案二 : 采用的單片機(jī) C8051F020 作為溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件。 (2) 溫度傳感器的選擇 方案一 ：選用電位器來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)的電阻值，得到相應(yīng)的電壓類(lèi)比溫度 因?yàn)殡妷号c電阻值成線性變化，易操作，并且占用接口 很少，使用起來(lái)很方便。 由于由于電位器在電路電阻分壓， 電阻值與電壓成線性關(guān)系，故采用電阻。 方案二：選用液晶顯示屏 LCD1602，顯示 16X2，每行 16個(gè)字符，亮度通過(guò)外加電位器調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)方案論證 由于 89C51 單片機(jī)價(jià)格便宜和控制簡(jiǎn)單所以故選用 89C51。由于數(shù)碼管具有價(jià)格便宜使用方便、操作簡(jiǎn)單、資料豐富，顯示效果良好等優(yōu)點(diǎn)故選用數(shù)碼管來(lái)顯示溫度與功率 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 芯片介紹 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要使用到的芯片 PCF8591 和最小單片機(jī) AT89C51。有 4 個(gè)模擬輸入、 1 個(gè)模擬輸出和 1個(gè)串行 I178。 3個(gè)地址引腳 A0, A1和 A2 可用于硬件地址編程。C 總線上可接入 8個(gè) PCF8591 器件。 PCF8591 的最大轉(zhuǎn)化速率由 I178。通過(guò)雙線雙向 I178。 PCF8591 的特點(diǎn)： 需要單獨(dú)供電 PCF8591工作電壓 6V 待機(jī)是消耗電流很低 通過(guò) I178。C 總線速率決定 4個(gè)可編程模擬輸入 自動(dòng)增量頻道選擇 PCF8591 的模擬電壓范圍從 VSS 到 VDD PCF8591 內(nèi)置跟蹤保持電路 8bit 逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器 芯片引腳圖 圖 引腳圖 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 AIN0～ AIN3：模擬信號(hào)輸入端。 OSC：時(shí)鐘的輸入 輸出。 AGND：模擬信號(hào)地 AOUT： D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 單片機(jī) AT89C51 的介紹 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51單片機(jī)具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)中得到廣泛的使用。其中 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器以及 2個(gè)全雙工串行通信口。由于 AT89C52單片機(jī)由微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器組成，并且具有可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器功能，這樣可以降低開(kāi)發(fā)成本。 RST（ 9 腳）是復(fù)位引腳通常用作為輸入端口， RST（ 9 腳）復(fù)位電路是通過(guò)外接電阻電容來(lái)組成的。 P3 口作 為一般的 I／ O口 線，還有它的第二功能，如下表所示： 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 表 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時(shí)／計(jì)數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)／計(jì)數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 基于單片機(jī)電熱水器的整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)圖 所示。系統(tǒng)原理圖如下所示： 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 圖 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì) 主要由單片機(jī)時(shí)鐘電路 復(fù)位電路、 溫度報(bào)警電路 、按鍵設(shè)定電路以及顯示電路組成。 AT89C51 內(nèi)部有一個(gè)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(gè)自激勵(lì)振蕩器。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖 所示?；蛴捎?( VCC 加入并超過(guò)復(fù)位門(mén)限電壓 ) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位，本次采用上電復(fù)位。 圖 按鍵電路 溫度報(bào)警電路 蜂鳴器接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)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(dòng)它。本次設(shè)計(jì)采用了一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的連接，利用一個(gè)三極管來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，電路連接如圖 33 所示。采用 PNP 管 9012 的作用是為了防止系統(tǒng)上電時(shí)峰鳴器發(fā)出聲音，因?yàn)橄到y(tǒng)復(fù)位以后， I/O 口輸出的是高電平。 圖 溫度報(bào)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(duì)數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實(shí)都是同樣的產(chǎn)品。 按能顯示多少個(gè)（ 8）可分為 1 位、 2位、 3位、4位、 5 位、 6 位、 7位等數(shù)碼管。共陽(yáng)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(fù)極位低電平，一般滿足小于 即可讓數(shù)碼管的筆畫(huà)段點(diǎn)亮。通過(guò)本部分的合理處理達(dá)到 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為若干個(gè)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、執(zhí)行子程序。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)， 采用 C語(yǔ)言編寫(xiě) 代碼。主要是單片機(jī)的仿真較常見(jiàn)。 Proteus 功能強(qiáng)大，有原理圖布線、電路仿真，還有 PCB 排版，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 Protues 軟件具有其它 EDA 工具軟件的功能。使用者可以根據(jù)自己需要的原件進(jìn)行仿真。在此款仿真軟件中可以用于示波器波形測(cè)定，以及電位、