wordpress作企业网站好吗,wordpress 最新文章,国外域名注册商哪个好,jsp做的零食小网站需要全部文件请私信关注我#xff01;#xff01;#xff01; 基于51单片机的智能热水器设计 摘要一、绪论1.1 选题背景及意义1.2 完成目标与功能设计 二、硬件系统设计2.1 硬件完成要求2.2 方案选择2.3 电源电路设计2.4 键盘电路2.5 蜂鸣器报警电路2.6 温度检测电路2.7 红…需要全部文件请私信关注我 基于51单片机的智能热水器设计 摘要一、绪论1.1 选题背景及意义1.2 完成目标与功能设计 二、硬件系统设计2.1 硬件完成要求2.2 方案选择2.3 电源电路设计2.4 键盘电路2.5 蜂鸣器报警电路2.6 温度检测电路2.7 红外一体接受电路设计2.8 1602显示屏电路设计2.9 单片机最小系统设计 三、软件系统设计3.1 主程序流程图设计 四、附录 摘要
本设计采用STC89C51单片机为核心来设计智能电热水器。本设计也对单片机控制电热水器实现智能化的可能性进行了分析利用温度传感器、和继电器等来完成本设计。在硬件设计方面主要对单片机最小系统及其扩展、电源电路、键盘显示及接口电路、水温检测电路、报警电路进行了详细介绍。还详细介绍了设计中应用到的主要芯片的性能和特点包括STC89C51、DS18B20等。在软件设计方面采用C语言编程。 该智能电热水器设计完善实现方案简单易行。采用软件设计来控制可以实现智能检测水温智能加热并且提高了整机的可靠性及准确性。
一、绪论
1.1 选题背景及意义
据不完全统计我市城镇居民家庭以电热水器为主占总量的60以上从前风光无限的燃气热水器渐渐地黯然失色市场份额仅剩不足20新兴的太阳能热水器虽然受到安装条件的限制但其安全、环保的性能广受消费者青睐发展态势迅猛市场占有率已达到15左右。电热水器的优点易安装不受天气的影响不受楼层和供水管道的限制投入小。随着技术进步和新品的开发下置式、嵌入式等多种安装形式的电热水器先后上市彻底摆脱了房间空间的限制。中央供水和数码智能的电热水器也已进入市场。电热水器的安全问题涉及到消费者的生命又加上近些年的能源危机人们生活节奏的加快智能化电热水器越来越受到消费者的青睐。 本选题目的是基于人们对现代家庭舒适、便利、安全以及多元化信息服务的需要基于STC89C51单片机设计具有智能特征的电热水器控制器。 选用STC89C51单片机作为控制芯片就是为了实现电热水器的智能化持续稳定的热水供应自动断电的安全功能使人们洗浴时能放心享受利于人们的身体健康其务实性能快速满足人们对现代生活快节奏的需求。
1.2 完成目标与功能设计
具体实验设计 STC89C51采用5V电源供电设计要求制作一直流稳压电源采用220V市电供电经桥式整流后送入滤波电路再经稳压芯片CW7805输出5V电压。单片机容易受外界环境干扰因此要求供电电源单独设计制作。单片机硬件部分由单片机最小系统配以按键、显示器件构成。限于单片机型号采用12MHz晶振和两个30μF陶瓷平衡电容组成振荡电路。为使硬件具有通用性复位电路采用上电与按键复位结合设计独立式按键通过P1口扫描查询分别执行设置、加、减、确定功能。系统还有红外遥控的功能可以通过红外遥控器远距离控制热水器的工作提高了系统的安全性。 系统工作时首先检测功能按键进行温度范围设置。其次检测加减按键进行温度范围调节也可以按下红外遥控器上的按键操作与主板上的按键功能一样然后运行程序由传感器DS18B20检测水温当检测温度低于预设温度下限时开始加热检测温度高于预设温度上限时停止加热。并可以预约加热设定时间0-999分钟定时时间到达自动开始加热。
二、硬件系统设计
2.1 硬件完成要求
本课题是基于STC89C51单片机的智能电热水器的控制器的设计要达到的控制要求有 1用LCD1602液晶显示水温、设置上下限和定时时间2水温检测显示范围为0099℃精度为±1℃。 3温度预设范围为099℃当检测温度低于预设温度时开始加热检测温度高于预设温度时停止加热。 4设置4个程序按键。分别问设置按键、加键、减键、确定。 5可以红外遥控通过红外一体接收探头接收遥控器信号执行与主板按键同等功能。
2.2 方案选择
方案一以STC89C51单片机为控制中心的智能电热水器 STC89C51单片机具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等优点在许多行业都得到了广泛的应用。以STC89C51单片机为核心配以外围电路如时钟电路、复位电路、按键、显示器件即可构成交通灯系统结构框图如图 方案二PIC16C72单片机为控制器件的智能电热水器 PIC16C72是美国微芯(Microchip)公司推出的8/11位单片机采用宽字节单周期指令哈佛双总线和RISC结构其数据吞吐量最高可达6MIPS这几乎是其它大多数8位微控制器速度的4倍128脚封装的PIC16C72单片机内集成了以下主要功能2KB片内ROM程序存储器128KB数据存储器22位I/O线5路8位A/D转换器2个8位1个16位多功能计数器/定时器1个捕捉/比较/脉宽调制(CCP)部件。 以PIC16C72为控制芯片的电热水器虽然功能很强大但是存在一些很需要改进的地方中断的现场保护是中断应用中一个很重要的部分由PIC16C72的指令系统中没有专门的PUSH(入栈)和POP(出栈)指令所以要用一段程序来实现该功能。对可能用到的W寄存器和STATUS寄存器内容进行现场保护1然后在中断服务程序中对马达继电器进行控制1漏电检测报警在中断里给出而每50ms进入一次中断所以发生漏电时最多50ms即可切断电源1入口→中断保护→控制马达→控制继电器如果用直流对电机进行控制其转速太快过调量太大容易引起震荡。 通过以上两种设计方法的比较来看实现电热水器的智能控制可以有很多种方法。可以采用可编程序控制器PLC各种单片机来实现。但考虑到成本控制和软硬件实现难度采用方案一的控制系统设计可以进一步提高电热水器的智能作用能够保证持续的热水供应并可以满足人们日常生活的需要提高了人们生活的质量。
2.3 电源电路设计
电源电路按元件类型可分为电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳压电路、集成稳压电路等。根据调整元件与连接方法可分为并联型和串联型根据调整元件工作状态不同可分为线性和开关稳压电路。本设计中采用了线性工作状态的线性集成稳压电源。 直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成设计框图 1电源变压器 电源变压器作用是将电网220V的交流电压V1变换成整流滤波电路所需的交流电压V2。变压器副边与原边的功率比P2/P1η式中η为变压器的效率。 2整流滤波电路 整流电路将交流电压变成单向脉动的直流电压。滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成份合之成为平滑的直流电压。 常用的整流电路有全波整流电路、半波整流电路、桥式整流电路及倍压整流电路。小功率直流电源因功率比较小通常采用单相交流供电。由于桥式整流电路克服了半波整流的缺点在桥式整流电路中由于每两只二极管只导通半个周期故流过每个二极管的平均电流仅为负载电流的一半与半波整流电路相比较其输出电压提高脉动成分减少。 整流电路将交流电变为脉动直流电但其中含有大量的交流成分称为纹波电压。为了获得平滑的直流电压应在整流电路的后面加接滤波电路以滤去交流成分。滤波电路常见的有电容滤波电路、电感滤波电路及π型滤波电路。本设计采用电容滤波电路。电容滤波电路主要利用电容两端电压不能突变的特性使负载电压波形平滑故电容应与负载并联。桥式整流电路带电阻负载时的输出直流电压U00.9V接上电容滤波后空载时的输出直流电压U0UCU2。所以接上负载时的桥式整流电容滤波电路的输出电压介于上述两者之间其大小与放电时间常数RLC有关RLC越大U0越大。 3稳压电路 稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时维持输出直流电压的稳定。由于三端式稳压器只有三个引出端子具有应用时外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点因而广泛应用。三端式稳压器有两种一种称为固定输出三端稳压器另一种称为可调输出三端稳压器。它们的基本组成及工作原理都相同均采用串联型稳压电路。 可调稳压电路原理图如图 5V电压也是利用三端稳压集成电路得到的采用7805芯片。其用法和LM317差别不大如下图所示。LM7805的1端是电源的输入端3端是输出端2端是接地端。
2.4 键盘电路
本毕业设计的按键采用独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路其特点是每个按键单独占用一根I/O口线每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图 按键输入均采用低电平有效此外上拉电阻保证了按键断开时I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上拉电阻时外电路不可接上拉电阻。独立式按键的软件常采用查询式结构。先逐位查询每根I/O口线的输入状态如某一根I/O口线输入为低电平则可确认该I/O口线所对应的按键已按下然后再转向该键的功能处理程序具体编程见程序清单。
2.5 蜂鸣器报警电路
当温度超过上限是电路会报警提示水温过高注意安全。图下面位报警电路
2.6 温度检测电路
本文采用温度传感器DS18B20采集电热水器的实时温度, 提供给STC89C51的P2.2口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为水温。其电路原理框图如下 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器具有3引脚TO92小体积封装形式温度测量范围为55℃125℃,可编程为9位12位A/D转换精度测温分辨率可达0.0625℃被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出支持3V5.5V的电压范围使系统设计更灵活、方便 当传感器工作时如果水温超过60℃将温度传给单片机蜂鸣器报警并断电如果水温低于30℃热水器开始工作加热指示灯亮。
2.7 红外一体接受电路设计
红外传感器接收到人体红外信号经BISS0001处理后输出输给单片机P1.0口TEL0表示接STC89C52是的P1.0口通过对P1.0电平的判断实现对单片机外围电路的控制如电磁阀控制水阀电路液晶显示淋浴时间等。红外采集电路如图
2.8 1602显示屏电路设计
在本系统中用LCD液晶屏来构成显示部分主要在人来时对淋浴计时时间和定时时间的显示。LCD液晶显示器具有功耗低、寿命长、无辐射、不易引起视疲劳等优点正在被广泛应用于仪表、家用电器、计算机、医疗仪器及交通和通信领域。本系统中选择JHD162A作为液晶屏的显示驱动控制器。 引脚功能说明 1602LCD采用标准的14脚无背光或16脚带背光接口各引脚接口说明如表 根据1062LCD的工作原理我们可以设计单片机与1062LCD的接口电路图
2.9 单片机最小系统设计 三、软件系统设计
软件设计由主程序键扫描子程序及若干功能模块子程序组成。其中主控制器子程序包括A/D转换子程序水位、水温键盘处理及显示子程序加热控制子程序使用输出比较功能漏电保护子程序等组成。主程序要先初始化系统的工作参数主要是单片机的定时器COP模块、A/D转换、端口、键中断等的工作模式参数设定之后系统主程序循环调用各个功能模块子程序对相关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。
3.1 主程序流程图设计 四、附录
原理图 PCB设计图 仿真图
