淋浴加热器的完整硬件设计思路.doc

毕业设计的课题名称是 基于protues的淋浴加热器的设计仿真 主要的设计要求是：1、能设置温度值，加热到预设值时报警，报警音乐在无人停止的情况下，持续三分钟 2、能随时更改预设温度值 3、液晶实时显示当前温度值 我的作品在很好的完成了以上要求的基础上，采用了12864液晶两级菜单显示的方式，使整个作品更加容易操作使用，更具人性化。 用到的主要器件：80C52单片机做主控芯片；用DS18B20做温度检测；12864液晶做显示模块；用两个5伏继电器实现对220V交流加热电路的控制以及加热保温状态的转换；报警电路采用蜂鸣器和发光二极管，报警音乐以编程的方式实现；采用4*4矩阵键盘。 设计中的不足： 1、我自己觉得有点偏重软件编程，我不知道这是好还是不好，就像是有些简单的逻辑功能其实可以通过硬件设计实现，从而简化了程序的编写。我在做这个课题的时候，考虑到编程量不是太大，而且protues中电路不是绝对的严谨电路，所以就选择了简化硬件电路，主要靠软件实现相应的功能。 2、没有充分考虑作品的成本问题，就是说，这个作品在理论上是可以完全胜任加热控制的角色，但是如果将其商品化，可能价格会因成本较高也偏高一点。在设计作品时，为了能最大限度的运用所学的知识，所以选择了一些成本较高的器件，比如说12864液晶显示，完全可以用1602或者是二极管显示，再比如DS18B20，是一款精确度很高的测温产品，而淋浴加热完全没必要很高的精确度。 硬件设计部分 1、我们平常使用的主要是PIC和51两种单片机。两种单片机各有优缺点。就我自己而言，我认为PIC的内部集成的功能性模块比较多，可以简化一部分的硬件电路，编程也会相对简单一些。但是PIC的IO口需要软件指定其输入输出方向，使用起来会较繁琐，也容易造成程序混乱，另外其工作频率较低，如16f877a的工作频率只有4MHZ。有时会因此限制了整个系统的工作性能和反应灵敏度的提高。51单片机的主要优势在于其工作频率较高，输入输出管脚不必单独控制即可随意的使用。 因为这个课题无需太多的功能模块的设置调用，程序本身也不是特别的复杂，另外，系统中有很多需要理论上应并行处理的事件，限于单片机串行处理的逻辑规则，较高的计算速度可以减轻串行处理引起的延迟等现象，所以我选择了51单片机。 2、显示模块，我可以熟练的操作12864和1602液晶，现实中，我用的最多的还是自带汉子库的液晶驱动板，但是protues中的仿真库中并没有带字库的液晶模板，所以在这个课题中，我选用了不带字库的12864液晶。在编程时，自己编写汉字库。 3、DS18B20，主要记住他是一个单总线的器件，这种器件就一根数据线，数据的写和读都是由这一根数据线完成的，因此这种器件在使用时最需要注意的就是时序，必须要严格的遵守手册的时序编写程序才能正常使用。 4、继电器，其基本原理是电磁感应。他是在弱电设计中常用的将弱电和强电联系起来的器件之一。我常用的主要是5伏和12伏。 软件设计部分 1、软件编程的一般思路是想好会需要那些功能性模块，利用C语言的模块化及可移植性强的特点，能将程序写的比较的条理。比如说，这个系统中，我需要显示，测温，控制，报警等模块，在写主程序之前，我先抛开系统，单独将各个模块调试好，在调用即可。我习惯将各个功能模块写成头文件的形式，即XX.H文件，在写主程序时，直接将其包含进来即可。 2、这个系统中一共包含六个文件，其中一个是主程序文件，三个是功能性头文件，分别是温度采集转换，12864液晶显示函数，音乐报警函数。另外，包括两个库函数，一个是12864的文字库，一个是音乐函数的音乐编码库。 所谓的不严谨电路是说我们平时在使用protues只要是为了验证自己的某个硬件设计思路是否正确而不会用它去验证自己计算的电子器件规格是否正确，因为这不是protues的强项 以16f877a为例三个定时器，TMR0，TMR1,TMR2,还有ccp模块， ADC模块，eeprom数据储存器和flash程序储存器，通信方式有通用同步异步收发器USART，主控同步串行端口SPI，IIC，IO口分为五组双向可控模块。 与89c51比较，51只有两个定时器，没有eeprom，只有四个输入输出模块，只有一个全双工串行输入口 （其中提及的词组最好知道其具体的知识点） 两款液晶具体的工作原理，有时间的话尽量多懂点。 汉字和图片的取模非常简单，使用现成的软件完成的，讲取模所得的代码放到写好的程序中即可。至于程序的编写，酌情理解记忆。 酌情记忆：1.他的基本工作原理仍然是AD转换。 2. 他的分辨率有四种，是可以通过寄存器的配置选择的，最高0.125℃。分辨率越高，温度转换所需的时间越长，最长750ms。