基于单片机的电热水壶控制系统的毕业设计

基于单片机的电热水壶控制系统的毕业设计内容摘要：

25℃ 时，其输出电流为。 精度：经过激光平衡调整， AD590 的校准精度可达 。 由于 AD590 是一种电流型的温度传感器，因此具有较 强的抗干扰能力，适用于计算机进行远距离温度测量和控制。 温度检测电路由温度传感器 AD590 等组成，直接输出电流 1μA/K，输出电压为100mV/℃ ，经运算放大器 LM358 进行 I/V 转化后，再经 A/D 转换通道送到微处理器中，R R R2 用于相互配合调节温度测量的满刻度值。 内江师范学院本科毕业设计 5 12D S 7D P Y _7 S E G _D P 32184U 17AL M 3 58R610 0KR 1310 0KR910 0KR 1110 0KR 10R E S 4R 12R E S 4R 14R E S 4V C CI N T 0 图 8 温度检测电路 当传感器 AD590 所处温区发生 1℃的温度变化时，流过其所在回路的电流即产生 1μA 的变化，则其输出电压的变化为： CmVCuAV oo 10010010  AD590 的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度 (273℃ )为基准 ,每增加 1℃ ， 它会增加 1μA输出电流 ，因此在室温 25℃ 时 ,其输出电流   uAI o 2 9 8252 7 3  Vo 的值为 Io 乘上 10K， 以室温 25℃ 而言 ， 输出值为  uAV 。 量测 Vo 时 ，不可分出任何电流 ,否则量测值会不准。 AD590 的输出电流  uATI  273 （ T 为摄氏温度 ） 因此量测的电压 V 为    VTKuAT 1 0 7 3 。 在本论文中通过温度集成器 AD590 对外部 55~+150℃ 范围内的温度进行采样，在AD590 的两端分别接地和接电源，得到一定的压差，因此会得到相应的工作电压，其输出电流会随温度变化而变化。 电流 1μA/K其输出电压为 100mV/℃ ，经运算放大器 LM358进行 I/V 转化后，再送入 A/D 转换电路中进行模数转换，经过微处理器处理即可送到 LED显示器显示温度。 内江师范学院本科毕业设计 6 键盘及显示电路 键盘输入特点 （ 1） 由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下断开。 因而，在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5~10ms，为了确保按键的状态，必须消除按键抖动的影响，这也是按键抗干扰的主要的一个方面。 图 9 键盘抖动波形图 消除按键抖动影响通常有硬件、软件两种方法。 本论文采用双稳态消 抖的硬件消抖方法。 双稳态消抖的原理： 图 15 中用两个与非门构成一个 RS 触发器，当按键为按下时，输出为 1，当按键按下时，输出为 0。 此时即使由于按键的机械性能使按键因弹性抖动而产生瞬间不闭合，只要按键不返回原始状态，双稳态电路的状态不会发生改变，输出保持为 0，不会产生抖动的波形。 因此 如果在按键信号输入端加上一个 RS 触发器就可以剔除按键抖动产生的干扰。 内江师范学院本科毕业设计 7 图 10 双稳态消抖电路原理图 （ 2） 阵键盘按键的识别方法分两步进行：第一步，识别键盘有无键被按下；第二步，如果有键被按下，识别出具体的按键。 识别键盘有无 键按下的方法是让所有列线均置为 0电平，检查各行线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被按下，如果没有变化，则说明无键被按下。 识别具体按键的方法是（亦称为扫描法）：逐行置零电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行电平由高电平变为零电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下。 通常，键盘工作方式有三种，即：编程扫描、定时扫描和中断扫描。 由图 254 可见键盘采用编程扫描方式工作， PB 口输出逐行扫描信号， PA 口输入 8位列信号，均为低电平有效。 8255A 的 A0、 A1 上， CS 与 相接， WR、 RD 分别与 8051的 WR、 RD 相连。 LED 显示 电路的 原理 8 位 LED 动态显示电路只需要两个 8 位 I/O 口。 其中一个控制段选码，另一个控制位选。 由于所有位的段选码皆由一个 I/O 控制，因此，在每个瞬间， 8 位 LED 只可能显示相同的字幅。 要向每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方法。 即在每一瞬间只使某一位显示相应字符。 在此瞬间，段选控制输出相应字符段选码，位选控制 I/O 口在该内江师范学院本科毕业设计 8 显示位送入选通电平（共阴极送低电平、共阳极送高电平）以保证该位显示相应字符。 如此轮流，使每位显示该位应显示字符，并保持延时 一段时间，以保存视觉暂留效果。 键盘及显示电路 从 8255 输出的显示信息经 74LS373 锁存缓冲，用来对 LED 的各段进行段选，各位LED 显示器采用共阴极接法，通过控制阴极的电位来实现各位的选通。 通过 8255 的扫描输出经 ULN2020 来实现位选，用来显示设定的温度值和当前的温度值，以便进行调节。 键盘部分采用 13 键盘矩阵，列回复信号送至 8255 的 PC0 口，连接后仍作为列选择线；行选择线则是与显示部分的位选线共用。 初始时，将列选择线置为高电平，当有按键按下时，列选择线的电位取决于 行 选择线，通过相 应行的电平状态判断有无按键按下，可以通过键盘的配合来调节温度的设定值。 键盘及显示电路的电路图如下： D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U782 55 AR20. 1KR30. 1KR40. 1KS1S W P BS2S W P BS3S W P BI N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77C O M M O N8C L A M P9O U T 710O U T 611O U T 512O U T 413O U T 314O U T 215O U T 116U9U L N 20 0 3A ( 16 )D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U874 L S 37 312345678161514131211109R P 1R E S P A C K 4abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 1D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 2D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 3D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPYa1b2c3d4e5f6g7a b c d e f gdp8dpdpc o m9D S 4D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 5D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 6D P Y _7 S E G _D PV C CV C CD0D1D2D3D4D5D6D7 图 11 键盘和显示器接口电路的接线图 内江师范学院本科毕业设计 9 加热电路和报警装置 加热电路 电热器件由双向可控硅 KS 控制， KS 由光电耦合器 4N25 和晶体管 9013 触发。 单片机 8051 的 端输出的触发信号，经 7407 后，送到光电耦合器 4N25。 端输出高电平时， 4N25 没有电流输入，晶体管 T 截止，双向晶闸管 KS 关断，电热器不加热。 当 端输出低电平时， 7407 输出低电平， 4N25 的输入电流约为 18mА，输出端的电流大 ，经晶体管 9013 放大后，双向可控硅门极的电流可达 200 mА，双向可控硅导通，电热器加热。 电阻 3R 的作用是限制触发电流，当双向可控硅 KS 的功率较小时， 3R 的值可由 30Ω 改为 100Ω。 C 100. 1u f1234D6B R I D G E 112U 16 A74 07Q3T R I A CQ290 13U 154N 25T2T R A N S 5R810 0KR 1710 0KR 1510 0KR 16R E S 1 5 VP20I N T12J2C O N 2C 1233 00 ufR?R E S 2vc c 图 12 加热电路图 过零检测电路由变压器 B 的其中一个绕组 3L 和电容器 2C 组成。 3L 产生 的交流电压，通过 2C 交连到 INT0 和 INT1 端。 INT0 是过零检测端，它可对过零的上升信号检测而产生中断； INT1 也是过零检测端，它可对过零的下降信号检测而产生中断。 把 INTO和 INT1 产生的中断综合处理，即可得到电源电压过零的时刻。 选用不同的电热器件，启动的过程也不一样。 对于电阻率不随温度变化的电热器件，内江师范学院本科毕业设计 10 可以直接启动，即在电压过零时触发双向可控硅 KS。 对于电阻率随温度变化的电热器件，通常使用降压启动方式，即开始通电时，电压逐渐上升，使电热器的工作电流在 KS 允许的范围以内。 过一定的时 间后，电热器件的工作电压才达到额定电压。 报警装置 首先通过按键对要达到的温度进行设定，通过加热装置对水进行加热，当加热温度达到或超过设定值时，将加热信号送到 8051 中，通过微处理器处理后，输出到 1P 口报警，并通过三极管驱动扬声器或蜂鸣器报警。 R510 0KR710 0KQ1P N PU 14B U Z Z E RV C CP1 图 13 报警装置的硬件电路图 内江师范学院本科毕业设计 11 4 单片机的软件设计 总的程序设计框图 图 14 主程序流程图 本系统的软件实现没有高难度的技巧和算法，但作为一个实用系统，对其可靠性有较高的要求。 单片机的 I/O 口方向是可编程的，在程序中应正确设置其方向，保证单片机的正常工作。 关于详细程序清单在此省略，图 21 给出了主程序流程图，显示部分控制是通过定时器中断来实现的。 按键处理 按键按下。 温度达到 值。 开始加热。 温度采样 开始 初始化 结束 加热 停止加热 Y Y Y N N 内江师范学院本科毕业设计 12 8255 的程序设计 (1) 825。