基于stc89c51单片机自动热水器的设计与制作

1、论文题目：一种单片机控制的热水器的设计学 生：* 签名：_指导老师：* 签名：_摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强、体积小、功耗低、价格便宜、工作可靠、使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，在自动控制、智能化仪器、仪表、数据采集、军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本文主要介绍了基于单片机STC89C51的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。以STC89C51单片机为核心，设计了单片机温度控制系统，该系统很好的实现了对被测系统温度的检测、分析处理以及结果显示。本方案中采用温度传感器DSl8B20采集温度数据,LED数码显示管显示温度数据。按键设置温度可改变加热器的温控状态，当温度低于设定温度时,单片机启动加热器加热。本文给出了系统总体框架、程序流程图和Proteus仿真结果，并在硬件平台上实现了所设计的功能。【关键词】单片机 温度控制系统 温度传感器 LED数码显示管【论文类型】硬件设计Title: Des

2、ign of water heater which based on SCMMajor: Communication EngineeringName: * Signature: _Supervisor: * Signature: _ABSTRACTIn recent years, with the computer in the social sector and the development of large-scale integrated circuits, the application of SCM is continuously to thoroughly, because it has the strong function、 small volume、 low power consumption、low price and reliable、 easy to use, so particularly suitable for related control and system, in automatic control、 intelligent instrument

3、 and meter, data acquisition, military products, and household electrical appliances, etc, the microcontroller is often used as a core component, according to the specific hardware structure and software application, the object characteristics for improvement.The design and implementation which based on software and hardware of temperature control system based on single chip microcontroller STC89C5l are introduced in this paperMicrocontroller temperature control system is designed with the core

4、of STC89C51.This system made the testing of temperature, analysis processing and results display come true well. In this scheme ,temperature data is collected by DSl8B20, shown on LED The control states of heater can be changed by keypresses. When the temperature is under the setting temperature the microcontroller started heater heating .The overall framework of the system，the program flow chart and a simulation result of Proteus are given in this paper, the designed functions are achieved in h

5、ardware platform【Key words】Single chip microcontroller Temperature control system Temperature sensor LED【Type of Thesis】hardware design前言自20世纪70年代单片机问世以来，其因极高的性能价格比而受到人们的高度重视和关注，例如现在的消费类产品、通讯类产品、仪器仪表以及工业测控系统中等各个方面，大都是用一个或多个单片机组成比较简单、方便和科学的智能控制系统来实现。总的来说，单片机的发展应用从根本上改变了控制系统的传统设计思想及设计方法。以前用硬件电路实现的大部分控制功能，现在基本上都可以用单片机通过软件编程来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制就叫微控技术，也即是单片机控制技术。单片机控制技术的发展及人们现代生活水平的提高，各种智能化的仪器、仪表越来越受到人们的青睐，其中电热水器就是典型的一个代表。由于燃气灶热水器的安全性比较差，于是电热水器就越来越受

6、到了人们的认可。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个监控领域中广泛应用的器件。采用单片机对热水器进行控制，具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点。本文采用单片机STC89C51设计了一个温度实时测量及控制系统。单片机STC89C51能够根据温度传感器DSl8B20所采集的温度数据来控制加热器启停，从而把温度控制在设定的范围之内。它可实现温度的采集、转换、显示以及控制，达到根据水温智能控制热水器温度的目的。该系统的基本原理是通过温度传感器将温度数据传入单片机， 通过程序编写及二位温度显示器外设的连接， 进而对水的温度加以测试和有效控制，从而实现了人工智能化。设计方案简便直观，稳定可靠。本次实践主要目的如下：(1)首先本次设计的主要目的在于巩固、加深同时扩大对51 系列单片机应用的知识面,提高综合应用及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； (2)其次在于培养针对不同课题的需要,自主选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,进一步提高组成系统、软件编程、软硬件调试的动手能力； (3)通过对课题设计方案的分析、选择和比较,进一步熟悉用 51 单片机

7、做系统开发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤；(4)进一步掌握汇编语言在硬件编程中的应用。目录1 绪论11.1 研究的背景及意义11.2 国内外研究状况11.3单片机的应用简介11.4 本文研究的主要内容22 系统组成及工作原理32.1方案确定32.1.1单片机的选择32.1.2传感器的选择32.1.3显示器的选择32.2 系统组成42.3 工作原理43 系统硬件设计53.1系统硬件总体设计53.1.1 STC89C51简介53.1.2 DS18B20简介63.1.3数码管简介83.2子系统（模块一）93.2.1单片机控制模块93.2.2温度测量模块93.2.3键盘设定模块113.2.4数据显示模块113.2.5加热控制模块124 系统软件设计134.1软件整体流程图：134.1.1主流程图134.1.2定时中断服务流程图134.1.3读出温度流程图144.1.4 温度检测流程图154.1.5 按键管理流程图165 系统调试175.1软件调试175.2 Proteus仿真185.2.1仿真过程185.3硬件调试195.3.1硬件实物简介205.3.2 STC-ISP工具介绍21

8、5.3.3硬件实现之中出现的问题及解决方法216 总结227 心得238 致谢24参考文献25附录27 1 绪论1.1 研究的背景及意义 在科学技术突飞猛进的今天，各种智能化的仪器、仪表给人们的生活带来了极大的便利。而在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制不仅具有控制方便，组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。1.2 国内外研究状况单片机是在1970年微处理器研制成功之后随之而出现的。单片机经历了多次更新换代，其发展速度每2-3年要更新一代，集成增加一倍，功能翻一番。单片机发展速度之快，应用范围之广，已达到了惊人的地步。它已渗透到社会生产和生活的各个领域，可谓无孔不入。纵观近几十年的发展过程，单片机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强I/O 功能及结构兼容方向发展。预计其今后的发

9、展趋势如下：（1）微控制器的CPU核仍以CISC为主，但向RISC演化。（）提升指令执行速度。（）集成大容量片上FLASH存储器，实现ISP、IAP。（）普遍使用混合信号（数字模拟相混合）集成技术。（5）追求低电压、低功耗、低价位、LPG(少腿芯片)。1.3单片机的应用简介单片机的应用主要体现在它的控制功能上，它的应用范围在社会生产、生活的各个领域不断扩展，诸如智能仪器仪表、家用电器和军事设备的智能化以及实时过程控制等方面，单片机都扮演着越来越重要的角色。下面介绍单片机的典型应用领域：（1）家用电器领域 （2）办公自动化领域（3）商业营销领域（4）在工业控制领域（5）智能仪表与集成智能传感器（6）汽车电子与航空航天电子系统（7）在计算机网络和通信领域（8）单片机在医用设备领域1.4 本文研究的主要内容本文通过采用STC89C51单片机简单的设计了一个温度实时测量以及控制系统。用智能传感器DS18B20作为温度检测元件，将所测温度数据传到单片机，单片机可以通过单线接口读出该数据，然后根据所采集的温度数据来控制加热器的启动和关闭，从而把温度控制在设定的范围之内。通过软件编程可实现温度的采集、转换、显示以及控制，从而达到智能控制温度的目的。

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