快热式家用电热水器的设计(编辑修改稿)

快热式家用电热水器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

基于单片机电热水器的整体设计 系统设计硬件结构图 所示。 图 总体系统图 基于单片机电热水器的基本组成 主要由单片机 AT89C51 最小应用系统、 AD/DA 转换芯片 PCF859 数码管显示模块、按键设定模块以及温度报警电路组成。 系统原理图如下所示： 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 3 章 系统的硬件设计 8 图 系统各部分电路设计 主要由单片机时钟电路 复位电路、 温度报警电路 、按键设定电路以及显示电路组成。 时钟电路 我们系统采 用内部时钟方式来为系统提供时钟信号。 AT89C51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚 1 18为 XTAL1和 XTAL2，它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，一般为 30PF,便构成了一个自激励振荡器。 这样就可以产生时钟信号。 时钟电路设计如图 所示。 图 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 3 章 系统的硬件设计 9 复位电路 在图 中复位开关 K 被按下并松开，使 MR 端获得低电平， RST 端输出复位信号，单片机复位，相当于清零。 或由于 ( VCC 加入并超过复位门限电压 ) 引起系统正常复位，本次采用上电复位。 图 复位电路图 按键设 定电路 按键输入部分主要用于切换功率与温度显示，功率的增加、减少设置等功能普通按钮接在 I/O 口，启用 I/O 口的内部上拉电阻，用查询法完成读键功能。 图 按键电路 温度报警电路 蜂鸣器接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，因此需要一定的电流才能驱动它。 由于单片机I/O引脚输出的电流较小，所以单片机输出的 TTL 电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一 个电流放大的电路。 本次设计采用了一个很简单的电路来实现蜂鸣器的连接，利用一个三极管来放大驱动蜂鸣器，电路连接如图 33 所示。 在本设计电路中，设计者采用 PNP 管 9012 来做为控制蜂鸣器的开关，由图 33 可以看出当 PD6引脚为高电平时， PNP 管截止，蜂鸣器不工作；当 PD6 引脚为低电南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 3 章 系统的硬件设计 10 平时， PNP 管导通，蜂鸣器工作，其中 R2为限流电阻。 采用 PNP 管 9012 的作用是为了防止系统上电时峰鸣器发出声音，因为系统复位以后， I/O 口输出的是高电平。 用户可以通过程序控制 PD6 管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭，同 时， 蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整 PD6 管脚的置高时间及输出的波形进行控制，这一点可以在调试程序的时候来实现。 图 温度报警电路 显示电路 数码管也称 LED 数码管，不同行业人士对数码管的称呼不一样，其实都是同样的产品。 数码管 按照段位可分成七段和八段数码管，八段比七段多一个发光二极管，也就是小数点位的发光二极管。 按能显示多少个（ 8）可分为 1 位、 2位、 3位、4位、 5 位、 6 位、 7位等数码管。 数码管有共阴和共阳之分，共阴数码管是把全部的发光二极管的地接在一起，只要发光二极管得到正向电压，一般满足大于 即可点亮数码管的笔画段。 共阳数码管是把全部的发光二极管的正极接在一起，只要发光二极管负极位低电平，一般满足小于 即可让数码管的笔画段点亮。 图 数码管引脚 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 4 章 系统的软件设计 11 第 4 章 系统的软件设计 系统主程序流程 本课题首先要根据系统的总体功能以及各单元电路的作用，采用软件程序来实现各部分的衔接。 通过本部分的合理处理达到 系统的设计要求。 本部分详细介绍了基于 AT89C51 单片机的 热水器功率控制 的软件设计。 根据系统功能，可以将系统设计分为若干个子程序进行设计，如数据处理子程序、显示子程序、执行子程序。 采用 Kiel uVision3 集成编译环境和汇编语言来进行系统软件的设计。 本章从设计思路、软件系统框图出发， 采用 C语言编写 代码。 图 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 5 章 系统的仿真设计 12 第 5 章 系统的仿真设计 Protues 介绍 Protues 软件是一款仿真工具软件。 主要是单片机的仿真较常见。 尽管在我国使用的时间不长，但是已经受到单片机爱好者的喜爱。 Proteus 功能强大，有原理图布线、电路仿真，还有 PCB 排版，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。 Protues 软件具有其它 EDA 工具软件的功能。 这些功能是： （ 1）原理布图 （ 2） PCB 自动或人工布线 （ 3） SPICE 电路仿真 革命性的特点： （ 1）多样的电路仿真。 使用者可以根据自己需要的原件进行仿真。 （ 2）功能齐全的电路模拟。 在此款仿真软件中可以用于示波器波形测定，以及电位、电压的测量。 在 Protues 绘制好原理图后，导入程序代码，可以在 Protues 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 Protues 是单片机课堂教学的先进助手。 它的 原件 、连接线路等却和传统的单片机实 验硬件高度对应。 这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。 课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。 它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。 可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。 相信在单片机开发应用中 PROTUES 也能茯得愈来愈广泛的应用。 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 5 章 系统的仿真设计 13 电路仿真图 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 6 章 实物的制作与调试 14 第 6 章 实物的制作与调试 电路的安装过程 本课题实物的制作采用的是覆铜板制作，在 Protues 软件中将原理图导入PCB界面，调整好电路的连接线，将布线图打印在热塑纸，然后经过热装印机，将电路图转印在覆铜板，最后进行腐蚀覆铜板。 PCB见下 图 所示。 图 电路 PCB 布线图 电路的调试过程 将元器件按照原理图进行焊接，把程序编写到单片机芯片 AT89C51 中，检测电路的连接情况，没有发现短路现象，进行了上电测试。 由于已经做了仿真，仿真效果与实现的功能情况相符。 先对硬件电路板板焊接情况进行检测，查找是否有断路情况，查到有一处故障，其次对按键输入进行信号检测，按下后观察是否导通，发现电压显示正常，最后对模拟温度的电位器进行调试。 电路出现的问题及解决方法 本次设计电路出现的第一个问题是采用手工制作的 PCB 板，覆铜的 连接线走线太细，加之天气原因，铜板表面出现氧化。 经过排查找出断路一处。 第二个问题就是在数码管的连线处由于走线太细，焊接时铜出现脱落，引脚松动。 导致显示不正常。 第三，电位器模拟温度进行调节以及防干烧调试。 其他故障没有，因为是经过仿真以后做的实物，在程序及电路上没有任何故障。 实物效果图如下 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 6 章 实物的制作与调试 15 功率为 0 P 显示 温度为 34 C 功率指示灯不亮 温度指示灯也不亮 功率为 5 P 显示 温度为 50 C 功率指示灯亮 2个 温度指示灯较亮 功率为 9 P 显示 温度为 65 C 以上功率指示灯亮 3个 温度指示灯亮 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 第 6 章 实物的制作与调试 16 超温报警 温度大于 65 C 功率指示灯不亮 温度指示灯也不亮 蜂鸣器产生报警声 南昌大学共青学院毕业设计（论文） 结论 17 结 论 通过这次 毕业设计 ，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。 毕业设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且 考试 内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 课题的能力。 平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。 而且还可以记住很多东西。 比如一些芯片的功能。 平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各 个元件印象深刻。 实践是检验真理的唯一标准。 所以这次的设计对我们的作用是非常大的。 通过这次设计，在理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。 团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。 而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。 对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。 挫折是一份财富，经历是 一份拥有。 这次设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆。 这次毕业设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。 同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢。 同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢。 南昌大学共青学院毕业设计（。