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基于单片机的电热水壶控制系统 毕业设计 2.doc
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基于单片机的电热水壶控制系统 毕业设计 2.doc
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基于 MCS-51 系列单片机的热水壶控制系统
目录
1 前 言....................................................................1
2 热水壶控制系统总体概述 ...................................................2
2.1 热水壶的工作情况....................................................2
2.2 系统总体设计框图 ...................................................2
3 电热水壶控制系统的硬件设计 ...............................................4
3.1 电源转换电路 .......................................................4
3.2 单片机最小系统 .....................................................4
3.3 A/D 转换电路 ........................................................2
3.4 温度检测电路 .......................................................4
3.5 键盘及显示电路 .....................................................6
3.5.1 键盘输入特点 .....................................................6
3.5.2 LED 显示电路的原理................................................7
3.5.3 键盘及显示电路 ...................................................8
3.6 加热电路和报警装置 .................................................9
3.6.1 加热电路 .........................................................9
3.6.2 报警装置 ........................................................10
4 单片机的软件设计 ........................................................11
4.1 总的程序设计框图 ..................................................11
4.2 8255 的程序设计....................................................12
4.3 键盘和显示接口电路程序设计 ........................................13
5 结论.....................................................................18
参 考 文 献 ...............................................................19
致 谢 ....................................................................20
附录 A 系统电路总图........................................................22
附录 B PCB 版电路图 ........................................................23
摘 要
经过几十年的发展,中国电热壶市场已经进入成熟时期。行业内预测认为,2011 年
国内电热水壶预计销售量在 1400 万台左右,市场规模将达到 20 亿元。市场迅猛的增长
使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开始变的很引人注目。目前国内比较智能热
水壶通过温度传感器测温,将温度信号传送到单片机中进行处理,单片机根据温度传感
器送来的温度信号,做出相应命令,控制热水壶的开关、功率等,但缺乏水温显示以及
报警系统。
本论文研究一个以 MCS-51 系列单片机为控制芯片,对热水壶工作进行控制的系统。
通过电加热电路加热水并实时采样水温,将采样信号进行模数转换后送入单片机系统,
经过单片机系统处理后,结合键盘控制实现水温的 LED 显示以及超过水温的报警提示。
整个系统的硬件电路由单片机控制电路、温度检测电路、A/D 转换电路、键盘及显示电
路和温度加热电路五个部分组成,结合软件编程实现单片机对整个硬件系统的控制。
关键字:单片机;温度控制;控制器。
Abstract
After decades of development, China electric pot of market has entered into the mature
period. Within the industry as projections, 2011 domestic electric kettle of expected sales in 14
million Taiwan or so, the size of the market will reach 2 billion yuan. The rapid growth of the
market that electric kettle this this have no too many small home appliance product read
became very conspicuous. The current domestic hot water is intelligence through the
temperature sensor measuring temperature, temperature signals to the microcontroller
treatment, SCM according to deliver of temperature, the temperature sensor signal, and makes
the corresponding command, control the switch of hot water, power and so on, but the lack of
hydrological display and alarm system.
This paper studies a MCS-51 series microcontroller as control chip, the hot water control
system of the work. Through the electrical heating water and real-time sampling circuit heating
water temperature, will sampling signal after conversion module into SCM system, after
single-chip microcomputer system processing, the combination of the keyboard control
realization of water temperature and water temperature of LED display more than alarm
prompt. The whole system hardware circuit of microcomputer control circuit, temperature
detection circuit, A/D circuit, keyboard and display circuit and temperature heating circuit five
parts, combined with the programming software with the chip the hardware of control.
Key words: One-chip computer; Temperature control; Controller.
1 前 言
经过几十年的发展,中国电热壶市场已经进入成熟期。前些日,在网上了解到,电
热水壶产量的复合增长率为 26.36%,产值的复合增长率为 35.00%,产量、出口量和内销
量同步迅速增加。行业内预测认为,2011 年国内电热水壶预计销售量在 1400 万台左右,
市场规模将达到 20 亿元。市场迅猛的增长使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开
始变的很引人注目。
国内智能热水壶市场中大概有比较智能化热水壶和比较不智能化热水壶两种。比较
智能化热水壶一类,通过温度传感器测温,将温度信号传送到单片机中进行处理,单片
机根据温度传感器送来的温度信号,做出相应命令,控制热水壶的开关、功率等。并具
备智能化的声光报警系统等功能;而比较不智能化的智能热水壶一类,通过利用水沸腾
时会产生蒸汽这一现象,用蒸汽压力控制开关的闭合来实现智能热水壶的控制,智能化
程度较低。
目前,单片机在工业控制、智能仪表、自动化设置、通信系统、信号处理等领域以
及家用电器、高级玩具、办公自动化设备等方面均得到广泛的应用。本文设计了一种以
MCS-51 系列单片机为控制芯片,对电热水壶工作进行控制的方法。 单片机具有体积小,
成本低,应用灵活的特点,能方便地组成各种智能化的设备和仪器。以 MCS-51 系列单片
机为控制芯片制作的智能电热水壶可靠性高,抗干扰性强,适用温度范围广,在各种恶
劣的环境下都能可靠的工作。实时控制功能强:能对电热水壶温度传感器采样来的数据
快速做出响应及处理,将实时水温送到 LED 上显示并控制加热电路和报警。
2 热水壶控制系统总体概述
2.1 热水壶的工作情况
对于常规的电热水壶,只要接通电源,就开始加热,直到水沸腾后通过蒸汽来产生
声音报警。这种设计有下面几个方面的不足:
(1)如水壶中没水,电源误接通时也会一直加热,容易引起事故。
(2)当只需要加热到沸点以下某一温度时,不能及时给出声音报警信号。
(3)当水加热沸腾后不能自动停止工作。
针对以上不足,在本设计方案中,用 MC-51 单片机作为控制芯片,管理整个电热水
壶的工作情况,构成了一个闭环控制系统,而且增加了三个按键和六位数码管显示。它
的工作情况和常规的热水壶相比,有下面几个方面的特点:
(1)有三个按键,可用来设置希望加热到的温度即报警的温度。上电复位后,设置
温度初值为 20 度,每按一下按键,温度设置值就会增加 1 度,整个温度设置值在 20—100
度之间循环。
(2)这个按键还具有启动电热水壶开始工作的作用。当每次电源接通后,只有按键
按下过之后,电热水壶才开始加热,这样,可以防止电源误接通时电热水壶一直加热,
引发事故。
(3)当加热到设置温度时,单片机会控制停止加热,并通过蜂鸣器给出声音提示。
(4)三位数码管在设置温度操作时显示当前设置的温度,另三位数码管其余时间实
时显示电热水壶中水的实际温度。
2.2 系统总体设计框图
单片机控制热水壶的硬件构成包括 8051 芯片、8255 芯片、地址锁存器等组成的单片
机控制电路、温度检测电路、A/D 转换电路、键盘及显示电路和温度加热电路。整个系
统的关键电路是单片机控制电路,是整个控制的核心,完成信号的输入和输出的转换,
即可将温度检测电路采样的输入的信号通过 A/D 转换器 ADC0809 进行处理加工后输出
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