基于单片机的电热水器定时控制器设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的电热水器定时控制器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

TXD（串行输出） INT0（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0（定时器 0外部输入） T1（定时器 1外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） ALE/PROG： 地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。 在 flash编程时，此引脚（ PROG）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。 然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1”， ALE操作将无效。 这一位置 “ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC指令时有效。 否则， ALE 将被微弱拉高。 这个ALE 使能标志位（地址为 8EH的 SFR的第 0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEN: 外部程序存储器选通信号（ PSEN）是外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时， PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时， PSEN将不被激活。 EA/VPP: 访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH的外部程序存储器。 读取指令， EA必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA应该接 VCC。 在 flash编程期间， EA也接收 12伏 VPP电压。 XTAL1: 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2: 振荡器反相放大器的输出端。 AT89S52 特殊寄存器映象及复位值如表 23所示。 西南科技大学 毕业设计（论文） 8 5) 某些指令的约束条件： 表 23 寄存器映象及复位值 分支指令 : 对于 LCALL、 LJMP、 ACALL、 AJMP、 SJMP、 JMP @A+DPTR 等指令，只要程序员记住这些分支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围内（地址空间为：000H7FFH 单元），这些无条件分支指令就会正确执行，超出物理空间的限制会出现不可预知的程序出错。 CJNE[„„ ]、 DJNZ[„ ..]、 JB、 JNB、 JC、 JNC、 JBC、JZ、 JNZ 等这些条件转移指令的使用与上述原则一样，同样，超出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错。 与 MOVX 相关的指令，数据存储器 : AT89S52 包含 256 字节内部数据存储器，这样， AT89S52 的堆栈深度局限于内部RAM 的 256 字节范围内，它既不支持外部数据存储器的访问，也不支持外部程序存储器的执行，因此程序中不应该有 MOVX[„ ]指令。 ]2[ LCD（ JHD162A 系列）介绍 特性：显示内容： 16 字符 x 2 行 字符点阵： 5 x 8 点 驱动方式： 1/16D 西南科技大学 毕业设计（论文） 9 可供型号： TN STN(黄绿模灰模黑白模 ) 反射型带 EL或 LED背光源 EL/100VAC 400HZ LED/ 电参数 (VDD= 10%,VSS=0V,Ta=25 )， 如 表 24所示。 表 24 电 参数 名称 符号 测试条件 标准值 单位 最小 典型 最大 电源电压 VccVss V 输入高电平 Vh Vco V 输入低电平 Vl V 输入高电压 Vch Eoh= V 输入低电压 Vcl Eol= V 工作电流 Ico Vco= mA LCD原理图如图 24所示。 外形尺寸 /显示内容 如 图 25所示。 Protel99 设计原理图概述 图 24 LCD原理图 （ 1）使用 Protel进行电路板设计的第一步便是设计原理图，原理图决定了整个电路的基本功能，也是接下来生成网络表和设计印刷电路板的基础 ， protel设计 的流程图 如 图 26所示。 西南科技大学 毕业设计（论文） 10 图 25 外形尺寸 /显示内容 ①在 Protel 99的初始界面下新建一个设计库，该数据库用来管理项目。 FileNew改文件名－改保存路径－ OK ② 进入设计库文件中的文件夹 Document。 ③ 在 Document 文件夹中新建原理图文件和印制板文件。 FileNewSchematic DocumentOk改文件名 FileNewPCB DocumentOk改文件名 ④ 打开原理图文件，添加原理图文件库。 DesignAdd/Remove Library 浏览所需零件库－ AddOk ⑤ 放置电路所需的各种元件，图件，网络标号等元器件。 DesignAdd/Remove Library 浏览所需零件库－ AddOk 从零件库中调出元件 Placepart ⑥ 对原图元件进行布局，布线，构成一个完整的原理图。 Placepart ⑦ 编辑和调整。 然后进行输出存档。 右键－ Properies„ .DesignationPartFootrint Save ⑧ 打印或建立报表。 （ 2）用 PCB 系统设计 PCB 板分以下 7个步骤： ① 绘制电路原理题。 电路板设计工作的第一步是绘制电路原理图，然后由原理图生成相应的网络表，而网络表正是印制电路板自动布线的基础和灵魂。 新建原理图 NewSCH 添加元件库 Add/Remove Library 调出元件 FindPlace Compent 西南科技大学 毕业设计（论文） 11 图 26 protel 设计的流程图 ② 规划电路板。 在绘制印制电路板之前，用户必须对所用的电路板进行初 步的规划。 比如电路板需要多大的尺寸，元件采用什么样的封装形式，元件 的安装位置等等。 这项工作很重要。 ③ 启动 Protel 99 应知电路板（ PCB）编辑器。 启动 Protel 99，进入 Protel 99 印制电路板编辑器的编辑环境。 ④ 设置参数。 参数的设置主要是指元件的布置参数、板层参数、布线参数等的设置。 其中，有些参数可以直接采用系统的缺省值，有些参数根据设计要求进行修改，而有些参数可以根据用户自己的习惯进行设置。 ⑤ 装入网络表及元件的封装。 这一步工作是整个设计工作中一个给常重要的环节，网络表是自动布线的灵魂，也是电路原理图编设计系统与印制电路板设计系统之间的接口和桥梁。 对于每一个装入的元件还必须有相应的封装形式，这也是自动布线中所不能缺少的。 对元件封装的说明包含在网络表文件中。 因此，只有将网络表和元件的封装装入后，才能开始印制电路板 的自动布线工作。 ⑥ 布置元件。 在设定好电路板的尺寸和外形并装入网络表后，程序会自动装入元件，并自动将元件布置在电路板的边界内。 尽管程序可以自动根据电路板的外形尺寸布置各个元件的位置，但是毕竟不能完全满足设计的要求，因此用户还要对元件的位置进行手工调整，以便顺利地进行下面的布线工作。 西南科技大学 毕业设计（论文） 12 ⑦ 自动布线与手工调整。 Protel 99 的自定布线功能十分强大，只要各种参数设置合理、元件的位置布置的得当，自动布线的成功率几乎是 100%。 但是，由于算法的限制以及用户的特殊要求或习惯，自动布线往往也有许多不尽人意的地方，设 计人员还需要靠手工进行调整。 手工布线中有很多至关重要的窍门，真正掌握了手工布线的技巧才算是真正学会了印制电路的设计。 ⑧ 印制电路板文件的保存及打印输出。 完成印制电路板的布线工作后，用户应该及时地将文件进行存盘保存及打印输出，以备日后用。 开始绘制原理图规划电路板启动 P C B 编制器设置参数装入网络表及元件封装布置元件自动布线与手工调整文件的保存及打印输出结束 图 27 印制板电路设计流程图 西南科技大学 毕业设计（论文） 13 3 控制系统硬件设计 系统设计方案 根据设计要求，系统对水温进行测量、预定加热水温、检测水温；实时显示当前温度或时间，以及显示当前系统工作状态；监视系统工作是否正常；监视系统是否发生故障或工作在危险状态；当发生故障或危险时，及时发出警报和切断系统电源；能根据要求设定开关机；根据要求调整或设置温度和时间。 系统采用模块结构设计： 硬件设计上，主要由温度检测电路模块、显示电路模块、按键电路模块、漏电保护与加热控制电路模块、开关机与报警电路模块和掉电保护与复位电路模块组成。 软件设计上，主要由温度检测子程序、显示子程序、按键子程序、漏电保护与加热控制子程序、开关机子程序和掉电保护与复位子程序组成 ， 系统设计框图如图 31 所示。 图 31 系统框图 温度检测电路将温度信息传送给单片机，再由单片机输出到显示电路， LCD显示检测温度，二极管显示当前工作状态；通过检测按键电路，确定是否有按键请求；根据单片机的请求（加热请求、预约要求、温度要求）启动加热电路；通过检测温度是否超温、漏电检测电路，检测当前系统是否发生了危险情况，一旦出现危险情况，启动安全保护电路，立即停止加热电路，并发出报警，切断系统指示灯 指示灯 蜂鸣和指示灯 LCD 显示 放水控制 加水控制 加热开关控制 报警控制 掉电保护和复位 AT89S52 运算比较器 按键电平扫描 漏电检测 A/D 转换器 热敏电阻 西南科技大学 毕业设计（论文） 14 的电源；通过掉电保护与系统复位电路，确保系统工作在正常状态下。 由于考虑到电热水器的潮湿的工作环境对单片机的特殊要求，采用 ATMEL 的AT89S52 单片机作为控制中心。 它具有低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的只读 Flash 程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大 AT89S52 单片机提供许多高性价比的应用场合。 硬件设计模块 温度检测模块 采用热敏电阻将温度信息转成电压信息，经过 A/D 转换成数字信号，连接到单片机的 P1 口， CPU 查表得到实时温度，经 P2口 将数据输出到 LCD，实现实时显示温度。 1） 温度检测模块框图如图 32 所示。 图 32 温度检测模块框图 热电阻器： 将温度信息转换成模拟电压信息； 运算比较器： 通过运算将电压转换成相应的电压信息，用于数模转换； A/D 转换： 将相应的模拟电压信号转换成数字信号，用于单片机使用； AT89S52： 通过 P1 口 ，将数字信号传送给 AT89S52， 进行数值转换 ,查表得到相应的 温度信息； 2） 电路： 使用的芯片 LM32 ADC0809 与 74LS74 A、 LM324 14PIN，内有四个运算比较器，其封装图如图 33所示。 B、 ADC0809 模数转换器 1）、 封装图如图 34 所示。 2） 、内部电路框图 如图 35 所示。 3）、 REF+/是标准比较电压， 5V/0V。 将 5V 的电压分用 8位数字信号表示，即 运算比较器 A/D 转换 LCD 显示 AT89S52 的 P1 接口 热敏电阻 西南科技大学 毕业设计（论文） 15 图 33 芯片 LM324 封装 图 34 ADC0809 封装 图 35 ADC0809 内部电路 分为 256 等分。 将 ANALOG INPUT 模拟电压信号与标准电压运算比较，得到 256其中一个等分电压，用 8位数字表示，传到输出寄存器中，通过数据选择器和启西南科技大学。