畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)控制的快熱式家用電熱水器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)控制的快熱式</p><p><b>　　家用電熱水器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中家用電熱水器就是一個(gè)典型的例子。在本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)AT8

2、9C51作為控制器來(lái)控制電路。本設(shè)計(jì)分別對(duì)硬、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明。硬件包括加熱控制電路，溫度檢測(cè)電路，LED數(shù)碼管及指示燈顯示電路及報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路等的設(shè)計(jì)，比如，利用熱敏電阻對(duì)熱水器出口溫度進(jìn)行檢測(cè)；用溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路通過(guò)單片機(jī)的檢測(cè)間接測(cè)出溫度值；用單片機(jī)通過(guò)光耦給可控硅觸發(fā)信號(hào)，控制可控硅的導(dǎo)通角,而控制電熱絲的有效加熱功率；用繼電器來(lái)控制加熱電源，使其在關(guān)機(jī)和超溫保護(hù)的狀態(tài)下可靠的關(guān)斷；用在繼電器線圈回路中串聯(lián)105℃的熔絲來(lái)防止

3、溫度過(guò)高時(shí)加熱管干燒。軟件部分給出了部分程序流程圖的設(shè)計(jì)，包括主程序的設(shè)計(jì)、顯示掃描子程序的設(shè)計(jì)、按鍵掃描處理子程序的設(shè)計(jì)、加熱和控制程序流程圖的設(shè)計(jì)、溫度檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)、頻率測(cè)試程序的設(shè)計(jì)。軟件編程采用C語(yǔ)言編寫，因?yàn)槠浜?jiǎn)潔、使用方便靈活、容易實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和結(jié)構(gòu)化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電熱水器；溫度/頻率轉(zhuǎn)化測(cè)溫；二分查找法</p><p>　　Design of

4、rapid heating type household electric water heater based on single-chip microcomputer control</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As people living standard rise ceaselessly, the single

5、-chip microcomputer control is undoubtedly one of the goals of the people to pursue, it brings convenience is not negative, household electric water heater is a typical example of it. In this design uses AT89C51 microcon

6、troller as the controller to control circuit. The design of hardware and software respectively design and explains. Hardware including heating control circuit, temperature detection circuit, LED digital pipe and indicato

7、r show</p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p>　　Key words: single-chip microcomputer; electric water heater; temperature/frequency conversion temperature measurement; binary search method </p><

8、p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 單片機(jī)的組成及特點(diǎn)1</p><p>　　1.1

9、.1 單片機(jī)的組成1</p><p>　　1.1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)1</p><p>　　1.2 選題目的和意義2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況3</p><p>　　1.4 即熱式電熱水器與普通電熱水器的區(qū)別3</p><p>　　1.5 設(shè)計(jì)要求4</p><p>

10、　　1.6 設(shè)計(jì)內(nèi)容4</p><p>　　2 快熱式電熱水器的硬件設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 硬件元件的選擇與方案論證6</p><p>　　2.1.1 單片機(jī)的選擇6</p><p>　　2.1.2 電源的選擇7</p><p>　　2.1.3 鍵盤的選擇7</p><p&g

11、t;　　2.1.4 顯示器的選擇8</p><p>　　2.1.5 驅(qū)動(dòng)及加熱控制元件的選擇8</p><p>　　2.1.6 溫度檢測(cè)傳感器的選擇9</p><p>　　2.1.7 供電線路的選擇9</p><p>　　2.1.8 傳感器輸出的放大電路的選擇10</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)

12、計(jì)10</p><p>　　2.2.1 加熱控制電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.2 過(guò)壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.3 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.4 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.2.5 報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)13</p>

13、;<p>　　3 快熱式電熱水器的軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 主程序的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.2 顯示掃描子程序的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3 按鍵掃描處理子程序的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4 加熱和控制程序流程圖的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.5 溫

14、度檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.6 頻率測(cè)試程序的設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　結(jié)論22</b></p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p>　　附錄A

15、控制源程序清單25</p><p>　　附錄B系統(tǒng)總設(shè)計(jì)原理圖36</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 單片機(jī)的組成及特點(diǎn)</p><p>　　隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的。其中家用電熱水器就是一個(gè)典型的例子，單

16、片機(jī)正朝著高性能和多種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。</p><p>　　單片機(jī)采用面向控制的指令系統(tǒng)，實(shí)時(shí)控制功能特別高。CPU可以直接對(duì)I/O口進(jìn)行輸入、輸出操作及邏輯運(yùn)算，并且具有很強(qiáng)的位處理能力，能有針對(duì)性解決由簡(jiǎn)單到復(fù)雜各類控制任務(wù)。</p><p>　　單片機(jī)作為嵌入式應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)，由于其出色的性

17、價(jià)比，極強(qiáng)的實(shí)用性，它取得了巨大的發(fā)展。從最早的4位單片機(jī)，到今天的16位，甚至32位單片機(jī)，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越成熟，要想設(shè)計(jì)出較好的快熱式電熱水器必須要以較強(qiáng)的單片機(jī)作為基礎(chǔ)，而單片機(jī)的發(fā)展正好為熱水器的開(kāi)發(fā)奠定了前提條件。</p><p>　　1.1.1 單片機(jī)的組成</p><p>　　單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口電路

18、集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)是通過(guò)內(nèi)部總線把計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要部件接為一體，其內(nèi)部包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址，CPU通過(guò)它們將地址輸出到存儲(chǔ)器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲(chǔ)器或I/O接口之間，或存儲(chǔ)器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號(hào)線和外部送入C

19、PU的應(yīng)答信號(hào)線等。</p><p>　　1.1.2 單片機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　由于單片機(jī)的各種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的特點(diǎn)，因而在各個(gè)領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)：有優(yōu)異的性價(jià)比。</p><p>　　1.集成度高、體積小、有很高的可靠性。</p><p>　　單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯

20、片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連線，大大的提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。</p><p><b>　　2.控制功能強(qiáng)</b></p><p>　　為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及微處理能力。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同

21、一檔次的微機(jī)。</p><p>　　3.低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　4.單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 選題目的和意義</p><p>　　當(dāng)前，熱水器已成為日常生活中不可或缺的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生

22、產(chǎn)廠家不斷追求的目標(biāo)?？鞜崾诫姛崴髋c普通電熱水器最大的區(qū)別在于取消了儲(chǔ)水罐，熱水隨開(kāi)隨用，無(wú)需預(yù)熱，減少了電能浪費(fèi)。另外，它還具有體積小，使用安全，水溫可以調(diào)節(jié)，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　熱水器是一種可供浴室，洗手間及廚房使用的家用電器。目前市場(chǎng)上熱水器主要品種有：電熱水器、太陽(yáng)能熱水器、燃?xì)鉄崴?，就中?guó)的具體情況而言，太陽(yáng)能熱水器作為一種綠色環(huán)?？稍偕Y源，其開(kāi)發(fā)和利用，因順應(yīng)中國(guó)的能源與環(huán)保政

23、策，日益受到重視。加上日漸顯現(xiàn)的全球能源危機(jī)，進(jìn)一步加劇了太陽(yáng)能熱水器行業(yè)的發(fā)展，盡管前景光明，可因?yàn)樘?yáng)能熱水器的能源利用率較低及它對(duì)建筑的諸多要求，而且安裝麻煩，接受太陽(yáng)能的板片還得輕拿輕放，切勿撞擊，屬易碎品，加大了其使用的不安全與不保險(xiǎn)性。此外，其使用還受天氣原因的限制，適用范圍狹窄，導(dǎo)致太陽(yáng)能熱水器行業(yè)的發(fā)展目前還存在很多障礙；燃?xì)鉄崴饔捎谝蕴烊粴鉃槿剂?，而燃料供?yīng)量有困難，且國(guó)家對(duì)其使用年限有規(guī)定，適合在低氣價(jià)地區(qū)使用，來(lái)

24、滿足人們的需求，且不利于環(huán)境；人們?cè)谶x擇熱水器時(shí)，除了要安全可靠和美觀耐用外，一次性購(gòu)機(jī)費(fèi)和經(jīng)常性開(kāi)支（能耗）也是人們考慮的重要環(huán)節(jié)，其中經(jīng)常性開(kāi)支有時(shí)比一次性購(gòu)機(jī)費(fèi)更能左右用戶的選擇，因此如何來(lái)降低熱水器的能源消耗，使用戶能以最小的代價(jià)獲得更大的收益，這是一個(gè)大多數(shù)用戶十分關(guān)心的問(wèn)題。隨著人們生活水平的不斷提高、日益增長(zhǎng)的需求和電網(wǎng)供電能力的</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況</p>&

25、lt;p>　　家用電熱水器在國(guó)外使用相當(dāng)廣泛，尤其是在歐美和東南亞地區(qū)。當(dāng)前，熱水器已經(jīng)成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠家不斷追求的目標(biāo)，它具有體積小，使用安全，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。前些年，家用電熱水器產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一段時(shí)間，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)電力條件不成熟，對(duì)大功率的電產(chǎn)品一般無(wú)法正常使用，也沒(méi)有好技術(shù)和科技來(lái)保證其產(chǎn)品質(zhì)量與使用的安全，種種因素限制了其在國(guó)內(nèi)

26、的發(fā)展。近幾年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提高，國(guó)家電網(wǎng)改造和相關(guān)規(guī)定的出臺(tái)，電力工業(yè)迅速發(fā)展，預(yù)示了家用電熱水器產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的廣泛前景。根據(jù)國(guó)家住宅設(shè)計(jì)規(guī)范現(xiàn)有商品住房的電器線路導(dǎo)線必須采用銅芯線，每套住宅進(jìn)線截面積不小于10平方毫米，分支引線不得小于2.5平方毫米，電表規(guī)格不得小于40安，所以現(xiàn)購(gòu)新標(biāo)準(zhǔn)住宅用戶，都有條件使用上述這種安全、家用電熱水器，確保產(chǎn)品萬(wàn)無(wú)一失，安全系數(shù)達(dá)100%，通過(guò)檢測(cè)，快熱式家用電熱水器比傳統(tǒng)的熱水器可節(jié)省

27、40%的能耗，用多少熱水就加熱多少熱水，沒(méi)有熱水用不完的浪費(fèi)和使用中途熱水供應(yīng)不足的現(xiàn)象，熱水利用率100%，因?yàn)樗炔恍枰崆邦A(yù)熱，也不需</p><p>　　1.4 即熱式電熱水器與普通電熱水器的區(qū)別</p><p>　　普通電熱水器有如下缺點(diǎn)：</p><p>　　1.熱水器長(zhǎng)期通電，長(zhǎng)期保持在六十度以上高溫，發(fā)熱管易結(jié)垢，內(nèi)膽易漏水，因而較易損壞；</

28、p><p>　　2.管道熱水、熱量損耗大；</p><p>　　3.等候用水時(shí)間長(zhǎng)；</p><p>　　4.在熱水流出前都必須浪費(fèi)一定量的熱水，根據(jù)管道的長(zhǎng)短，一般家庭中冷水損耗量大，基本可達(dá)10-25升每次。</p><p>　　而快熱式電熱水器克服了上述缺點(diǎn)。它有很多優(yōu)點(diǎn)，如：安全，干凈環(huán)保；即開(kāi)即熱，3-5秒出熱水無(wú)需等候，熱水使用時(shí)間不

29、受限制，想用多少就用多少；用多少燒多少，省電省水，沒(méi)有損耗；內(nèi)置溫控儀保證溫度在30-50度之間，解決溫度持續(xù)高溫導(dǎo)致的結(jié)垢漏水問(wèn)題。</p><p>　　體積小不占空間，其中封閉式（尺寸為：24cm*9.5cm*25cm，類似25*25的衛(wèi)生間地磚那么小，純白色。）可以隱藏在櫥柜內(nèi)，安裝方便，特別適合新裝修的房子，款式多樣，美觀實(shí)在，也是職工福利和客戶禮品的絕佳選擇。特別方便于洗滌和洗漱，是為現(xiàn)代家具廚房洗滌、

30、衛(wèi)生間洗漱專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的快速電加熱熱水器，結(jié)合了燃?xì)鉄崴?、太?yáng)能熱水器和傳統(tǒng)儲(chǔ)水式電熱水器的諸多優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　1.5 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.用2位數(shù)碼管顯示出水溫度，能顯示設(shè)定功率檔位。</p><p>　　2.溫度檢測(cè)顯示范圍為00～99℃，精確度為±1℃。</p><

31、p>　　3.設(shè)置3個(gè)功率檔位指示燈，1～4檔1個(gè)燈亮，5～8檔2個(gè)燈亮，9檔3個(gè)燈亮。0檔無(wú)功率輸出，檔位燈不亮。</p><p>　　4.設(shè)置3個(gè)輕觸按鈕，分別為電源開(kāi)關(guān)、“+”鍵和“-”鍵。加熱功率分0～9檔；按“+”鍵依次遞增至9檔，按“-”鍵依次遞減至0檔。0～9檔功率依次為0、1/9P、2/9P、3/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P[1]。</p><

32、p>　　5.出水溫度超過(guò)65℃時(shí)停止加熱，并蜂鳴報(bào)警，溫度降到45℃以下時(shí)恢復(fù)。</p><p>　　6.內(nèi)膽溫超過(guò)105℃時(shí)停止加熱，防止干燒。</p><p><b>　　1.6設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)。硬件部分分為元件選擇和電路的設(shè)計(jì)，元件選擇包括單片機(jī)、電源、鍵盤、顯示器、

33、驅(qū)動(dòng)及加熱控制元件、溫度檢測(cè)傳感器等的選擇；電路包括加熱控制電路、過(guò)零檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、LED數(shù)碼管及指示燈電路、報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路。軟件部分的設(shè)計(jì)即系統(tǒng)程序流程的設(shè)計(jì)，包括主程序的設(shè)計(jì)、顯示掃描子程序的設(shè)計(jì)、按鍵掃描處理子程序的設(shè)計(jì)、加熱控制程序流程圖的設(shè)計(jì)、溫度檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)和頻率測(cè)試程序流程圖的設(shè)計(jì)等。</p><p>　　其中，軟件編程采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，因?yàn)镃語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性和可維護(hù)性上比

34、匯編語(yǔ)言有明顯的優(yōu)勢(shì)，Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)就是Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)[2]。也容易實(shí)現(xiàn)程序的模塊化和結(jié)構(gòu)化。此外關(guān)于快熱式電熱水器控制源程序在Keil u Vision2 V2.30(C51.exe V7.0)環(huán)境下調(diào)試。</p><p&g

35、t;　　2 快熱式電熱水器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的組成框圖如圖2.1所示，主要包括電源電路、單片機(jī)控制器、溫度檢測(cè)電路、按鍵輸入電路、LED數(shù)碼管及指示燈電路、報(bào)警電路和加熱控制電路。對(duì)于快熱式家用電熱水器來(lái)說(shuō)，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的基礎(chǔ)。硬件的選擇和所選硬件的性能對(duì)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)的精度都有直接的影響，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功與否很大程度上取決于硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。&

36、lt;/p><p>　　圖2.1 電熱水器系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　2.1 硬件元件的選擇與方案論證</p><p>　　2.1.1 單片機(jī)的選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　我們知道8031芯片內(nèi)部無(wú)ROM，需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，由此造成電路焊接的困難，況

37、且使用8031還要另外購(gòu)買其他的芯片，如A/D轉(zhuǎn)換及定時(shí)/計(jì)數(shù)器（PWM）等芯片，從而造成成本較高，不適用。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　單片機(jī)51機(jī)的特點(diǎn)：①字長(zhǎng)為8位。幾乎絕大多數(shù)的單片機(jī)外圍芯片都直接或間接的支持8位字長(zhǎng)，這樣可供它選擇的余地相當(dāng)大，這使得51單片機(jī)的應(yīng)用達(dá)到了無(wú)孔不入的地步。②程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)。程

38、序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量都是64KB。這樣做的好處是可以盡可能使用大的存儲(chǔ)器，無(wú)論是程序還是數(shù)據(jù)都是這樣，在存儲(chǔ)器價(jià)格日益低廉的今天，幾乎可以用微不足道的價(jià)格換取相當(dāng)可觀的性能。③功能日益強(qiáng)大。現(xiàn)在程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、掉電不丟失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、看門狗、A/D轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路等都集中到一個(gè)芯片上。沒(méi)有別的特殊要求，一個(gè)片子就能組成幾乎十分完整的單片機(jī)系統(tǒng)。④軟件上單片機(jī)的編制語(yǔ)言十分豐富。包括匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言、PLM，某些單片機(jī)甚至固

39、化有解釋型的BASIC語(yǔ)言，適應(yīng)幾乎所有人員的需要[3]。</p><p>　　因?yàn)?9C51芯片內(nèi)部有ROM，且芯片ROM全部采用Flash ROM,它能于3V的超低壓工作，與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，由于89C51單片機(jī)成本低廉且工作可靠，采用12MHz的晶振。此外，89C51還可以工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU，而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉

40、電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘震蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其他功能。所以我們選擇了89C51作為系統(tǒng)微處理器。</p><p>　　2.1.2 電源的選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用干電池，使用方便，安全可靠，但價(jià)格昂貴，且使用時(shí)間較短，所以不采用。</p><p><b&g

41、t;　　方案二：</b></p><p>　　由于89C51對(duì)電源要求不甚嚴(yán)格，+5V電源來(lái)源方便，且經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓比較可靠，較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，所以采用此方案。</p><p>　　2.1.3 鍵盤的選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　鍵盤選用行列式鍵盤，行列式鍵盤的接口方法，直接

42、接口于單片機(jī)的I/O口上。鍵盤設(shè)置在行、列線的焦點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線通過(guò)上拉電阻接+5V，被拉在高電平狀態(tài)。但線路較復(fù)雜，價(jià)格較昂貴，不適用。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　獨(dú)立式鍵盤是由若干個(gè)機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)構(gòu)成的，把它與單片機(jī)的I/O口線連起來(lái)，通過(guò)讀I/O口的電平狀態(tài)，如果按鍵不被按下，其端口就為一種電平，

43、如果按鍵被按下，則端口就為另一種電平，即可識(shí)別出相應(yīng)的按鍵是否被按下。獨(dú)立式鍵盤有上拉電平和下拉電平兩種接法，通常采用下拉電平接法，即各按鍵開(kāi)關(guān)一端接低電平，另一端接單片機(jī)I/O口線，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)各I/O口線有確定的高電平[4]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式按鍵，其是常用于需要少量幾個(gè)按鍵的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根輸入端口線，各鍵的工作狀態(tài)不會(huì)相互影響。采用輕觸式獨(dú)立小按鈕

44、，既實(shí)用又方便，因?yàn)楸倦娐穼?duì)鍵盤的要求不高，所以采用這種方案。</p><p>　　2.1.4 顯示器的選擇</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示器可分為兩種顯示方式：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示，多片七段譯碼器驅(qū)動(dòng)顯示，這不僅增加了成本，還

45、需要占用單片機(jī)多個(gè)I/O口，也給電路的焊接帶來(lái)了一定的困難，因此不選用這種方案作為顯示模塊。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示一般用在需要多只數(shù)碼管顯示的場(chǎng)合，它采用分時(shí)的方法，讓每只數(shù)碼管輪流顯示。采用動(dòng)態(tài)顯示可以大幅的降低硬件成本和電源的功耗。因?yàn)榉謺r(shí)顯示，某一時(shí)刻只有一只數(shù)碼管在工作，顯示驅(qū)動(dòng)電路也可以分時(shí)復(fù)用。通

46、常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的位選線由另外的I/O口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)各數(shù)碼管輪流分時(shí)選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式，即在每一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另外一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以數(shù)碼管同時(shí)顯示的感覺(jué)[5]。</p><p>　　在

47、動(dòng)態(tài)顯示方式下電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所以采用。</p><p>　　2.1.5 驅(qū)動(dòng)及加熱控制元件的選擇</p><p>　　方案一： 對(duì)于加熱功率的控制，最簡(jiǎn)單的方法是由若干不同功率的電熱絲組合得到幾種加熱功率，但由于快熱式熱水器的加熱功率較普通的大，且檔位設(shè)置較多，用電熱絲組合的方法需要幾組電熱絲和繼電器，成本增高且工作可靠性降低，所以不用。</p><p>&

48、lt;b>　　方案二：</b></p><p>　　通過(guò)一個(gè)繼電器驅(qū)動(dòng)，采用可控硅控制功率，能經(jīng)受較高的功率，所以可以設(shè)置較多的檔位，成本大大降低可靠性較高，而且電路簡(jiǎn)單，又控制方便，所以本方案采用。</p><p>　　2.1.6 溫度檢測(cè)傳感器的選擇</p><p>　　溫度檢測(cè)的方法很多，有熱電偶，熱敏電阻，還有專門的集成測(cè)溫傳感器等。<

49、;/p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　熱電偶傳感器是將溫度變化轉(zhuǎn)為電量變化的裝置，它利用敏感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化而變化的特性來(lái)達(dá)到測(cè)量目的。通常把被測(cè)溫度的變化轉(zhuǎn)化為敏感元件的電阻變化、電勢(shì)的變化，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路輸出電壓或電流，然后由這些參數(shù)的變化來(lái)檢測(cè)對(duì)象的溫度變化。熱敏電阻具有靈敏度高、體積小、較穩(wěn)定、制作簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)、

50、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。但有變化率非線性，不適合測(cè)量高溫區(qū)等缺點(diǎn)。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　溫度檢測(cè)的方法較多，最經(jīng)典的方法就是用熱敏電阻（或熱敏傳感器）組成電橋來(lái)采集信號(hào)，再經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)。目前比較先進(jìn)的方法是采用專門的集成測(cè)溫傳感器（如DS18B20），直接將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)。這種方法顯然比較先進(jìn)，但

51、電路比較復(fù)雜，成本也比較高[2]。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，本文采用了溫度/頻率轉(zhuǎn)化測(cè)溫法，直接將溫度信息轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，用單片機(jī)測(cè)出頻率的大小，從而間接測(cè)出溫度值，溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單可靠，成本低廉。所以采用此方案。</p><p>　　2.1.7 供電線路的選擇</p

52、><p>　　快熱式電熱水器為了達(dá)到“快熱”的效果，取消了儲(chǔ)水罐，使冷水在進(jìn)入加熱管后立即被加熱，這就要求加熱管有較大的加熱功率。家用電熱水器一般采用方便、可靠的電熱絲加熱方法。根據(jù)熱學(xué)及流體力學(xué)原理，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，可以得到水溫與流量、加熱功率之間的關(guān)系如表2.1所列。</p><p>　　表2.1中所列水溫值和流量值可以滿足大多數(shù)家庭用戶使用要求。當(dāng)最大的加熱功率為7.5kW時(shí)，按22

53、0V供電計(jì)算，電流約為34A，所以要求專線供電。</p><p>　　表2.1 水溫與流量、加熱功率的關(guān)系</p><p>　　注：進(jìn)水溫度為15℃，輸入電壓為AC220V。</p><p>　　2.1.8 傳感器輸出的放大電路的選擇</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>

54、　　運(yùn)算放大器LM324帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。該四運(yùn)算放大器可以工作在低到3V或者高于32V的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。它的性能特點(diǎn)是保護(hù)輸出、真差動(dòng)輸入級(jí)、底偏置電流為最大100mA、每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器、具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ?、共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護(hù)功能。但用在本電路中接線較復(fù)雜，且價(jià)格昂

55、貴，所以不用。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用74LS04作為輸出放大電路的選擇，它還可以作為驅(qū)動(dòng)電路使用,74LS04是TTL電平反相器，使用較經(jīng)濟(jì)且性能也很理想，所以在本方案中采用。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　快熱式熱水器控制系統(tǒng)電路如

56、附錄圖B所示。它由加熱控制電路、過(guò)零檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、數(shù)碼管顯示電路、報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路等電路組成。</p><p>　　控制器采用成本低廉且工作可靠的89C51或其兼容系列的單片機(jī)，采用12MHz的晶振。89C51對(duì)電源要求不甚嚴(yán)格，電源電路采用普通的市電降壓整流，然后經(jīng)集成穩(wěn)壓器（7805）穩(wěn)壓輸出+5V電壓。按鍵采用輕觸小按鈕。顯示電路采用兩位共陽(yáng)數(shù)碼管，由兩個(gè)三極管9012驅(qū)動(dòng)。3個(gè)LED指示燈用于指示

57、加熱功率。報(bào)警電路采用5V的自鳴式蜂鳴報(bào)警器。</p><p>　　2.2.1加熱控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2.2所示為加熱控制電路原理圖，電熱絲的加熱功率由雙向可控硅控制，單片機(jī)通過(guò)光耦給可控硅觸發(fā)信號(hào)，控制可控硅的導(dǎo)通角從而控制電熱絲的有效加熱功率。而加熱電阻通過(guò)發(fā)光二極管來(lái)顯示加熱與否，當(dāng)加熱時(shí)二極管發(fā)光，而不加熱時(shí)二極管不發(fā)光，為了在關(guān)機(jī)和超溫保護(hù)的狀態(tài)下能可靠的關(guān)斷加

58、熱電源，電路中加入了繼電器來(lái)控制加熱電源。其中串聯(lián)在繼電器線圈電路的熔絲為105℃的熱保險(xiǎn)絲，當(dāng)溫度超過(guò)105℃時(shí)，熱保險(xiǎn)絲會(huì)熔斷，防止加熱管干燒。與電熱絲并聯(lián)的LED發(fā)光管用來(lái)指示電熱絲的工作狀態(tài)。</p><p>　　圖2.2 加熱控制電路圖</p><p>　　2.2.2 過(guò)壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　此電路通過(guò)變壓器將220V交流電變?yōu)?V的交流電

59、，然后經(jīng)過(guò)橋式整流將其變?yōu)橹绷麟姡ㄟ^(guò)R2和R3進(jìn)行分壓，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。</p><p>　　電路如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 過(guò)壓保護(hù)電路圖</p><p>　　2.2.3 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度檢測(cè)電路如圖2.4所示，溫度/頻率變換電路是利用反相器組成的RC多諧振蕩器，其中的R24是一個(gè)熱敏電阻

60、，當(dāng)溫度變化時(shí)引起熱敏電阻的阻值變化，因而電流發(fā)生變化，從而改變了振蕩器輸出的方波頻率。所以通過(guò)頻率值可以間接求得溫度值。</p><p>　　該頻率的估算可用如下公式：</p><p>　　f≈1.1RC （2.1）</p><p>　　它的電路圖如圖2.4所示。</p><

61、p>　　圖2.4 溫度檢測(cè)電路圖</p><p>　　2.2.4 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)是采用雙向共陽(yáng)極串行接口電路，用來(lái)顯示加熱檔位，直觀性更強(qiáng),亦可大大減少電源的功耗。它的電路圖如圖2.5所示。</p><p>　　圖2.5 數(shù)碼管顯示電路圖</p><p>　　2.2.5 報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)

62、計(jì)</p><p>　　電路圖如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 報(bào)警器驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>　　3 快熱式電熱水器的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分即為系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。按快熱式熱水器的功能，系統(tǒng)程序必須實(shí)現(xiàn)顯示掃描、按鍵掃描處理、加熱控制和溫度檢測(cè)（包括超溫報(bào)警）4項(xiàng)任務(wù)。51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多任務(wù)運(yùn)行的方

63、法就是分時(shí)復(fù)用，在程序設(shè)計(jì)時(shí)要相應(yīng)地分配好各任務(wù)的CPU占用時(shí)間。對(duì)于以上幾個(gè)任務(wù)稍加分析可以看出，顯示掃描、按鍵掃描和加熱控制任務(wù)相對(duì)而言有實(shí)時(shí)要求，而溫度檢測(cè)任務(wù)則可用定時(shí)(0.5～1s)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.1 主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)在上電復(fù)位后，先對(duì)溫度寄存器、檔位寄存器賦默認(rèn)值，并進(jìn)行清除超溫標(biāo)志，設(shè)置定時(shí)器及中斷系統(tǒng)的工作方式等初始化工作。</p

64、><p>　　由于51系列單片機(jī)沒(méi)有停機(jī)指令，所以可以利用主程序設(shè)置死循環(huán)反復(fù)運(yùn)行各個(gè)任務(wù)。把有實(shí)時(shí)要求的子程序（顯示掃描、按鍵掃描、加熱控制）放在最內(nèi)層的循環(huán)中，計(jì)算其運(yùn)行一次占用的CPU時(shí)間，然后根據(jù)溫度檢測(cè)定時(shí)的間隔時(shí)間，計(jì)算出該循環(huán)的循環(huán)次數(shù)。本例中每運(yùn)行一次有實(shí)時(shí)要求的子程序（即顯示掃描、按鍵掃描、加熱控制）約占用5 ms CPU時(shí)間，運(yùn)行測(cè)溫子程序的時(shí)間間隔為0.5s，那么循環(huán)次數(shù)應(yīng)為100次。</

65、p><p>　　圖3.1所示為主程序流程圖。</p><p>　　3.2 顯示掃描子程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示掃描子程序完成兩位共陽(yáng)數(shù)碼管的掃描顯示任務(wù)。</p><p>　　圖3.2所示為顯示掃描子程序流程圖。</p><p>　　3.3按鍵掃描處理子程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵

66、掃描處理子程序負(fù)責(zé)逐個(gè)掃描檔位“+”鍵、“-”鍵和開(kāi)關(guān)鍵是否被按下，若有鍵按下，則作出相應(yīng)處理。具體根據(jù)用戶設(shè)定的加熱檔位和系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，決定是否加熱和控制加熱的功率并點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。若有超溫標(biāo)志，還應(yīng)打開(kāi)蜂鳴器報(bào)警。這將在加熱控制中介紹其處理過(guò)程。本設(shè)計(jì)所采用的按鍵開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連

67、串的抖動(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象，保證系統(tǒng)的可靠性，所以采取了按鍵消抖的措施[6]。</p><p>　　圖3.3所示為按鍵掃描處理子程序流程圖。</p><p>　　圖3.1 主程序流程圖 圖3.2 顯示掃描子程序流程圖</p><p>　　圖3.3 按鍵掃描子程序流程圖</p><p>　　圖3.4 加熱控制程序流

68、程圖</p><p>　　3.4 加熱和控制程序流程圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　加熱控制程序通過(guò)控制繼電器的通斷來(lái)決定是否給電熱絲通電加熱，而加熱的功率大小則由雙向可控硅的導(dǎo)通角決定。系統(tǒng)程序利用外中斷INT1檢測(cè)市電的過(guò)零點(diǎn)，檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)后，立即根據(jù)設(shè)定的加熱檔位給定時(shí)器T1賦一個(gè)延時(shí)參數(shù)，并打開(kāi)定時(shí)器T1，允許其中斷。當(dāng)定時(shí)器T1計(jì)數(shù)溢出后觸發(fā)中斷，T1中斷程序就會(huì)給可控硅發(fā)一個(gè)觸發(fā)

69、信號(hào)，使其導(dǎo)通。</p><p>　　圖3.4所示為加熱控制程序流程圖。</p><p>　　圖3.5和圖3.6所示分別為過(guò)零檢測(cè)程序圖和可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖。</p><p>　　圖3.5 過(guò)零檢測(cè)程序流程圖 圖3.6 可控硅觸發(fā)信號(hào)控制程序流程圖</p><p>　　3.5 溫度檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)</p>

70、;<p>　　溫度檢測(cè)程序的基本原理就是將溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路測(cè)得的頻率與事先建立好的溫度/頻率表進(jìn)行比較，查找出與該頻率相應(yīng)的溫度值。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試后建立的溫度/頻率表是0～100℃溫度所對(duì)應(yīng)的頻率值。它是一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)于溫度遞減的非線性函數(shù)，在C語(yǔ)言中用一個(gè)一維數(shù)組Tab[101]來(lái)表示，下標(biāo)為溫度，數(shù)組元素為頻率值。計(jì)算溫度采用高效、準(zhǔn)確的二分查找法。查表的過(guò)程如下：</p><p>　　1.先給定查

71、找的溫度最大值Tmax和最小值Tmin，即確定查找的范圍，根據(jù)已有的溫度表默認(rèn)最大值Tmax=100，最小值Tmin=0。</p><p>　　2.假定測(cè)得溫度Temp為最大值與最小值的中間值，即Temp=(Tmax+Tmin)/2。</p><p>　　3.將實(shí)際測(cè)的頻率值T0rig與假定溫度Temp在表格中對(duì)應(yīng)的頻率Tab[temp]相比較，如果相等，那么假定溫度就是當(dāng)前實(shí)際溫度，即完

72、成查找。</p><p>　　4.若T0rig> Tab[temp]，說(shuō)明實(shí)際溫度應(yīng)該在Tmin與Temp之間（因?yàn)檫f減函數(shù)特性），則修改查找范圍，令Tmax=Temp；同理，若 T0rig<Tab[temp]，說(shuō)明實(shí)際溫度應(yīng)該在Temp與Tmax之間，則令Tmin=Temp;</p><p>　　5.檢查查找范圍，若Tmax-Tmin<=1，則判斷T0rig更接近于最大

73、值對(duì)應(yīng)的頻率Tab[Tmax]還是最小值對(duì)應(yīng)的頻率Tab[Tmin]，實(shí)際溫度值取頻率更接近的那個(gè)值既完成查找。</p><p>　　6.若Tmax-Tmin>1,則重復(fù)第2，3，4，5步驟，直到查找完成。 </p><p>　　溫度檢測(cè)程序完成溫度計(jì)算后，便刷新系統(tǒng)當(dāng)前溫度寄存器，并判斷有無(wú)超溫、置位或消除相應(yīng)的標(biāo)志位[7]。</p><p>　　圖3.7

74、所示為溫度檢測(cè)程序流程圖。</p><p>　　3.6頻率測(cè)試程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)使用外中斷INT0和計(jì)數(shù)器T0檢測(cè)輸入頻率的大小。為了減少測(cè)量的系統(tǒng)誤差相對(duì)值和隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響，程序中取100個(gè)方波周期的和作為測(cè)量結(jié)果。程序中使用靜態(tài)變量px0count進(jìn)行外中斷的計(jì)數(shù)，在測(cè)量開(kāi)始時(shí)，給px0count賦值2是為了讓頻率測(cè)量有準(zhǔn)確的起點(diǎn)。</p>

75、<p>　　另外，為了區(qū)分測(cè)頻的開(kāi)始和結(jié)束，還使用了測(cè)頻開(kāi)始標(biāo)志位T0tst和測(cè)頻完成標(biāo)志位Testok。</p><p>　　圖3.8所示為頻率測(cè)試程序流程圖。</p><p>　　圖3.7 溫度檢測(cè)程序流程圖</p><p>　　圖3.8 頻率測(cè)試程序流程圖</p><p><b>　　結(jié)論</b><

76、/p><p>　　本次設(shè)計(jì)的快熱式家用電熱水器采用51系列單片機(jī)對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制，系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較高。本方案著重體現(xiàn)在速度之快上，它采用雙向晶閘管（即可控硅）對(duì)加熱電路進(jìn)行控制，這樣系統(tǒng)的可靠性就大大增強(qiáng)，因?yàn)榫чl管能夠根據(jù)門極電壓可靠的接通和斷開(kāi)，而且采用發(fā)光二極管來(lái)及時(shí)的檢測(cè)電路的加熱情況。而設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)還在于它采用了溫度/頻率檢測(cè)電路，通過(guò)電路頻率的變化及時(shí)的反映當(dāng)時(shí)的溫度變化，這樣就避免了因?yàn)闊崦綦娮?/p>

77、的變化不能及時(shí)的傳給單片機(jī)而帶來(lái)的滯后問(wèn)題。頻率的變化受到外界的干擾要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電阻變化所帶來(lái)的干擾，而且完全不涉及非線性造成的溫度過(guò)高時(shí)造成的錯(cuò)誤，因此準(zhǔn)確性，可靠性都得到了大大提高。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中還采用了兩位共陽(yáng)數(shù)碼管來(lái)反應(yīng)功率檔位，通過(guò)它們的亮滅數(shù)量輸出加熱功率，及時(shí)的提醒使用者當(dāng)時(shí)的水溫變化情況，更加清晰，也能減少功耗。而在設(shè)計(jì)中還采用了輕觸式按鈕來(lái)調(diào)節(jié)功率的檔位，其中按“+”按鈕時(shí)逐漸增加

78、功率檔位，而按“-”按鈕時(shí)逐漸減小功率檔位，還有一個(gè)是控制電源開(kāi)關(guān)的通斷，即總開(kāi)關(guān)。設(shè)計(jì)中還采用報(bào)警器來(lái)及時(shí)的反應(yīng)溫度是否超標(biāo)，提示操作者是否繼續(xù)加熱熱水器。</p><p>　　盡管這次設(shè)計(jì)中我還不能做到盡善盡美，一些內(nèi)容還是有待于進(jìn)一步的研究，因?yàn)楫吘刮覀兊闹R(shí)有限，而且以前還沒(méi)有接觸過(guò)單片機(jī)的具體設(shè)計(jì)與深入研究，但為了這次論文設(shè)計(jì)，我還是看了不少資料，特別是很多有關(guān)單片機(jī)設(shè)計(jì)的書籍，再加上我們學(xué)習(xí)了一些理論

79、知識(shí)，開(kāi)拓了我的視野，使我親身了解到了單片機(jī)的用處是如此的廣泛。在設(shè)計(jì)中我遇到了很多困難，讓我對(duì)一些生疏的知識(shí)有了溫習(xí)與鞏固，對(duì)其有了更加深刻的了解，比如二分查找算法。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我真正了解到實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要性，以前總是在頭腦中產(chǎn)生一些想法，卻從來(lái)沒(méi)有機(jī)會(huì)去認(rèn)真的研究它，以至于不知道結(jié)果是成功還是失敗，但通過(guò)這一次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以使我通過(guò)自己的努力與導(dǎo)師及同學(xué)的幫助親自完成了一個(gè)

80、設(shè)計(jì)，雖然成果難免有不足之處，但終究是親自動(dòng)手去做的，收益是可想而知的。 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時(shí)光荏苒，四年的大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束，在這里，我首先要感謝我的導(dǎo)師xx老師，本文在大綱的確定，初稿的完成以及最終定稿，都有賴于xx老師的悉心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，xx老師一直給我很大的幫助

81、，幫我分析遇到的困難，支持、鼓勵(lì)我解決問(wèn)題的信心，使我的設(shè)計(jì)得以順利完成。此外，我還要感謝電信學(xué)院的各位老師，感謝他們傳授我知識(shí)以及對(duì)我的關(guān)懷與鼓勵(lì)。最后感謝對(duì)我有幫助的同學(xué)，謝謝他們給我的照顧與關(guān)心。</p><p>　　我深深的知道，幾句簡(jiǎn)單的話語(yǔ)根本無(wú)法表達(dá)對(duì)你們的感激之情，只有在心里默默的祝福我的老師、同學(xué)們，祝你們一生幸福安康！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&l

82、t;/b></p><p>　　[1]郇玉龍,趙寧,盧洪武.用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)智能家用電熱水器[EB/OL].http://www.do cin.com/p-17343095.html.</p><p>　　[2]湯競(jìng)南,沈國(guó)琴.51單片機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)與實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社,2008,20-38,138-14 3.</p><p>　　[3]韓

83、成.拿來(lái)就用單片機(jī)[M].北京:人民郵電出版社,2008,1-5.</p><p>　　[4]馬長(zhǎng)林,陳怡,程利民.單片機(jī)實(shí)踐應(yīng)用與技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008,209.</p><p>　　[5]田立,田清,代方震.51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)快速入門[M].北京:人民郵電出版社,2007, 153-165.</p><p>　　[6]張友德,趙志英，涂

84、時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2006，294.</p><p>　　[7]耿國(guó)華.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):C語(yǔ)言描述[M].北京:高等教育出版社,2005,250-253.</p><p>　　附錄A 控制源程序清單</p><p>　　以下是快熱式電熱水器控制源程序清單，采用C51編寫，在Keil u Vision2 V2.30（C51.exe

85、 V7.0）環(huán)境下調(diào)試通過(guò)，并下載到AT89C51測(cè)試運(yùn)行成功。</p><p>　　/*---------------------------------------------</p><p><b>　　快熱式熱水器程序</b></p><p>　　MCU AT89C51 XAL 12 ＭＨｚ</p><p>

86、;　　------------------------------------------------*/</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　void

87、delay(unsigned int); //延時(shí)函數(shù)</p><p>　　void display(void); //顯示函數(shù)</p><p>　　unsigned char keyscan(void); //按鍵掃描處理函數(shù)</p><p>　　void

88、heatctrl(void); //加熱控制函數(shù)</p><p>　　void temptest(void); //測(cè)溫函數(shù)</p><p>　　sbit swkey=P1^0; //開(kāi)關(guān)鍵</p><p>　　sbit unkey=P

89、1^1; //加熱檔位“+”鍵 </p><p>　　sbit downkey=P1^2; //加熱檔位“-”鍵</p><p>　　sbit buzz=P1^5; //蜂鳴器輸出端</p><p>

90、;　　sbit triac=P1^6; //可控硅觸發(fā)信號(hào)輸出端</p><p>　　sbit relay=P1^7; //繼電器控制信號(hào)輸出端</p><p>　　sbit led1=P2^5; //加熱檔位指示燈1</p>&l

91、t;p>　　sbit led2=P2^6; //加熱檔位指示燈2</p><p>　　sbit led3=P2^7; //加熱檔位指示燈3</p><p>　　signed char data ctemp; //當(dāng)前測(cè)得水溫寄存器</p>

92、;<p>　　unsigned char data dispram[2]={0x10,0x10}; //顯示區(qū)緩存</p><p>　　unsigned char data heatpower,px0count; //加熱檔位寄存器、外中斷0計(jì)數(shù)器</p><p>　　bit tempov,t0tst,testok; //超溫標(biāo)志、測(cè)溫開(kāi)始標(biāo)志、測(cè)溫完成

93、標(biāo)志</p><p>　　/*----------------------------------------------</p><p>　　主函數(shù) void main(void)</p><p><b>　　無(wú)參數(shù)，無(wú)返回值</b></p><p>　　循環(huán)調(diào)用顯示、鍵掃描、溫度檢測(cè)和加熱控制函數(shù)</p>

94、<p>　　---------------------------------------------*/</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Unsigned char i,j;</p><p>　　ctemp=15;

95、 //初始化水溫寄存器</p><p>　　heatpower=5; //初始化加熱檔位為5檔</p><p>　　tempov=0; //清除超溫標(biāo)志</p><p>　　swkey=0; //默認(rèn)開(kāi)關(guān)

96、鍵被按下，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)</p><p>　　TMOD=0x11; //設(shè)定T0和T1工作方式為16位定時(shí)器</p><p>　　TCON=0x05; //設(shè)置外中斷0和1為下降沿觸發(fā)</p><p>　　IP=0x01; //設(shè)置外中斷0優(yōu)先&l

97、t;/p><p>　　IE=0x80; //打開(kāi)總中斷</p><p><b>　　While(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=1;</b></p><p&

98、gt;<b>　　do{</b></p><p>　　for (j=0;j<100;j++) //循環(huán)100次約0.5s</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(keyscan())i=6; //如果有鍵按下，則顯示當(dāng)前檔位3s</p&

99、gt;<p>　　display(); //調(diào)用顯示函數(shù)一次約4ms</p><p>　　heatctrl(); //調(diào)用加熱控制函數(shù)</p><p>　　}//end for (b=0;b<100;b++)</p><p>　　temptest();

100、 //沒(méi)0.5s進(jìn)行一次測(cè)溫</p><p>　　}while(--i); //通過(guò)改變循環(huán)次數(shù)i的大小決定是否刷新顯示</p><p>　　j=abs(ctemp); //取溫度絕對(duì)值</p><p>　　dispram[1]=j%10; //取個(gè)位數(shù)送顯示</

101、p><p>　　j/=10; //取十位數(shù)</p><p>　　dispram[0]=j? j:0x11; //送顯示（帶滅零）</p><p>　　}//end while (1)</p><p><b>　　}</b></p>&

102、lt;p>　　/*---------------------------------------------</p><p>　　延時(shí)函數(shù) void delay(unsigned int dt)</p><p>　　參數(shù)：dt，無(wú)返回值</p><p>　　延時(shí)時(shí)間=dt×500機(jī)器周期</p><p>　　---------

103、------------------------------------*/</p><p>　　void delay(unsigned int dt)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　register unsigned char bt; //定義寄存器變量</p>

104、<p>　　for(;dt;dt--)</p><p>　　for (bt=250;--bt;); //此句編譯時(shí)以“DJNZ”實(shí)現(xiàn)，250×2=500機(jī)器周期</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*---------------------------------------------

105、</p><p>　　顯示函數(shù) void display(void)</p><p><b>　　無(wú)參數(shù)，無(wú)返回值</b></p><p>　　兩位共陽(yáng)數(shù)碼管掃描顯示</p><p>　　----------------------------------------------*/</p><p&g

106、t;　　void display(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Unsigned char code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xbo,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,\</p><p>　　0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,

107、0xbf,0xff};</p><p>　　unsigned char i,a;</p><p>　　a=0xfe; //位選賦初值 </p><p>　　for(i=0;i<2;i+

108、+) //循環(huán)掃描兩位數(shù)碼管</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2|=0x1f; //清除位選</p><p>　　P0=table[dispram[i]]; //送顯示段碼</

109、p><p>　　P2&=a; //選通一位</p><p>　　delay(4); //延時(shí)2ms</p><p>　　a=_crol_(a,l); //改變位選字</p><p>　　P0

110、=0xff; //消隱</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------</p><p>　　按

111、鍵掃描處理函數(shù) unsigned char keyscan(void)</p><p>　　無(wú)參數(shù)，返回值：無(wú)符號(hào)字符型，無(wú)鍵按下為其他</p><p>　　影響全局變量：heatpower</p><p>　　-----------------------------------------------*/</p><p>　　unsign

112、ed char keyscan(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,ch;</p><p>　　if(upkey==0) //“+”鍵</p><p><b>　　{</b><

113、;/p><p>　　buzz=0; //打開(kāi)蜂鳴器（發(fā)出按鍵音）</p><p>　　for(i=0;i<5;i++)display(); //延時(shí)消抖</p><p>　　buzz=1; //關(guān)閉蜂鳴器</