基于单片机的电热水壶控制系统的设计(毕业论文)可编辑.doc

基于单片机的电热水壶控制系统PAGE 2前 言Intel公司在MCS-48系列单片微机的基础上，采用HMOS技术，研制出了8位高档的MCS-51系列产品微机。该微机型在性能上有了很大的改进和提高：片内程序存贮器容量扩大了一倍，外部程序存贮器的寻址空间扩大到64K字节。片内数据存贮器扩大了一倍，外部数据存贮器的空间达到64K字节。并行I/O口线增加到32，且可进行位处理。MCS-51设有两个16位的定时器/计数器，且可程序设定多种工作方式。设有一个全双工串行I/O口，可程序设定4种工作方式，设有4个8位的通用工作寄存器区，可适应多级中断和子程序嵌套的情况，这样可避免寄存器内容进行栈保护操作，提高了中断响应速度，加速了子程序的调用，设有两个内部中断源和两个外部中断源，一个串行口中断源，可程序设定中断优先级，堆栈位置可允许设定，深度可在允许范围内选用。MCS-51指令系统增强了加，减，乘，除，比较，堆栈操作，因而运算功能大大加强。所设置的灵活的跳转指令，不仅能充分满足了实际应用的需要，而且可尽量减少程序存贮空间的占用，MCS-51内部设有可直接进行位寻址的存贮器、位处理指令、位处理累加和运算器等，因而为一种功能极强的位处理机。这为控制方面的应用和逻辑运算提供了很大方便。从以上可见，MCS-51系列单片微机具有很强的功能，使用范围广，既可构成功能很强的复杂系统，也可组成较简单的应用系统。目前，单片机在家电，工业生产等领域的应用非常广泛，为了适应不同产品对单片机的不同要求，半导体生产厂家生产出了各种规格的单片机。本文介绍了一种以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。温度检测电路由热电偶、运算放大器，温度传感器AD590等组成，直接输出电流（1μA/K）经运算放大器LM358进行I/V转化后，可得到电压输出，输出电压为100mV/℃，经A/D转换通道送到微处理器中。A/D转换一般都设置在前向通道中，它将外界输入的模拟信号转换成计算机数据总线能接受的数字量。工程上常用的隔离方法有光电隔离器、变压器、继电器和集成组件等，而光电隔离器有独特优点得到广泛应用。由于该器件是通过电——光——电这种转换来实现对输出设备进行控制的，彼此之间没有电气连接，因而起到隔离作用，隔离电压与光电隔离器的结构有关。经实际运行表明，该方案安全、可靠，完全能够满足实际需要。1 热水壶控制系统总体概述1.1 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：如水壶中没水，电源误接通时也会一直加热，容易引起事故。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。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：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。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。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。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。1.2 MCS-51单片机控制的总体介绍硬件设计的总电路连接框图如下图：图1-1 硬件设计的总电路连接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、光电隔离电路、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到显示器进行显示，并可以通过键盘对温度进行控制，如此同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。并对其中部分电路编制子程序，以及相应的软件设计。2 电热水壶控制系统的硬件设计2.1 温度检测电路和A/D转换器的电路2.1.1 AD590温度传感器的概念AD590是一种二端式的集成温度传感器。图2-1-其主要技术参数有：测温范围为-55~+150℃工作电压为+4~+30V，由于AD590是一种恒流源形式的温度传感器，只需在其二端加上一定工作电压则其输出电流随温度变化而变化，其线性电流输出为1μA/。K，即温度每变化1℃，其输出电流变化1μA；它以热力学温