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電
子
設(shè)
計
大
賽
總
結(jié)
報
告
學(xué)號：201113010122
姓名：李永飛
1. 摘要
1.1目的
設(shè)計并制作一個家用電熱水器控制系統(tǒng)，容量2升左右。水溫可以在一定范圍內(nèi)設(shè)定，并保持設(shè)定的溫度基本不變，同時具備水位檢測控制功能。
1.2方法
整個題目分溫度測量與控制和液位檢測兩部分，溫度測量和控制電熱絲加熱部分由單片機控制實現(xiàn)，液位檢測部分由開關(guān)電路實現(xiàn)。
1.3結(jié)果
開機后，當(dāng)水位低于A點時，紅色警示燈亮，水位上升至A點時，紅色警示燈熄滅。當(dāng)水位到達B點時，水泵會自動斷開，停止加水。此時如果加水至C點，黃色警示燈亮。
單片機鍵盤輸入溫度為40℃，原水溫由溫度計檢測為20度，且單片機顯示也為20℃。在實驗過程中，單片機輸入溫度后，電熱絲開始加熱，水溫從20℃可以連續(xù)上升至40℃停止，同時該系統(tǒng)可以實現(xiàn)動態(tài)溫度變化不超過4℃，靜態(tài)溫度變化不超過1℃。
1.4結(jié)論
系統(tǒng)可以實現(xiàn)題目的基本要求，實驗過程中誤差較小，并且外圍電路比較簡單，可以考慮用于實際。
2.關(guān)鍵詞
STC89C54單片機 DS18b20
本系統(tǒng)采用STC89C54實現(xiàn)液位和溫度控制，溫度信號和液位信號由DS18b20和三極管開關(guān)電路提供，通過信號反饋來實現(xiàn)對水溫和水位的控制，同時可以通過單片機設(shè)定溫度值和顯示實際溫度，并且可以實現(xiàn)對水泵和電熱絲的控制。
2. 目錄
摘要------------------------------------------------------------1
關(guān)鍵詞----------------------------------------------------------1
正文------------------------------------------------------------1
系統(tǒng)設(shè)計-----------------------------------------------------1
單元電路設(shè)計-------------------------------------------------2
軟件設(shè)計-----------------------------------------------------4
系統(tǒng)測試-----------------------------------------------------11
結(jié)論---------------------------------------------------------11
參考文獻--------------------------------------------------------11
附錄------------------------------------------------------------11
4.正文
4.1系統(tǒng)設(shè)計
檢測水位信號和產(chǎn)生警示作用由外圍電路來實現(xiàn)，檢測的水位信號傳給單片機處理，單片機通過繼電器控制水泵工作。溫度檢測由DS18b20芯片來實現(xiàn)，檢測的溫度信號傳給單片機并顯示出來，然后由單片機通過繼電器控制電熱絲的工作。
（1）溫度測量部分
方案一
采用熱敏電阻，可實現(xiàn)40℃到90℃測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差。
方案二
采用18b20，它的測量溫度范圍為 -55℃—+125℃，在-10℃—+85℃范圍內(nèi),精度為0.5℃，具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。
（2）驅(qū)動控制部分
方案一
全部采用外部電路，通過電壓、電流實現(xiàn)信號的檢測和控制，但是電路比較復(fù)雜，容易受干擾，導(dǎo)致穩(wěn)定性不好，誤差較大。
方案二
采用單片機程序控制，可以使外圍電路簡化，減少外部干擾，能夠準(zhǔn)確控制，且誤差較少。
4.2單元電路設(shè)計
4.2.1輸出為5V的直流穩(wěn)壓電源
整流電橋?qū)⒄医涣麟娹D(zhuǎn)換成單向脈動的直流電，但還有很大的波紋，并聯(lián)小的電容可以濾去頻率較大的正弦波，并聯(lián)大電容可以濾去頻率較小的正弦波，從而使直流分量更加穩(wěn)定，7805可以使電路輸出保持5V電壓。此電路在試驗過程中給各級電路及水提供5V電壓。
4.2.2液位檢測
這部分主要用到三極管的開關(guān)作用，當(dāng)三級管處于飽和區(qū)，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)三極管處于截止區(qū)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)。B和C采用的是NPN型三極管，在允許范圍內(nèi)，當(dāng)基極電壓處于高電位時，電路連通。A采用的是PNP型三極管，當(dāng)基極電壓處于低電位時，電路連通。
（1） 下限A點控制電路：
當(dāng)液位
C時將產(chǎn)生過上限警報，即黃燈亮。
4.2.3繼電器
繼電器電路的主要作用是小電流控制大電流，分別控制水泵和電熱絲工作與否。控制水泵的電熱絲在不工作時處在常閉狀態(tài)，當(dāng)水位到達B處時，繼電器閉合，水泵所處的電路導(dǎo)通?？刂齐姛峤z的繼電器在不工作時處于常開狀態(tài)，當(dāng)輸入溫度比顯示水溫高時，繼電器閉合，使電熱絲所在的電路導(dǎo)通。
4.3軟件設(shè)計
以下為編寫程序，流程圖在最后附錄。
#include //52系列單片機頭文件
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[]={ //定義數(shù)碼管段數(shù)字
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
uchar code tablewe[]={ //定義數(shù)碼管位數(shù)字
0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,
0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
sbit DQ=P1^0; //18B20
sbit kzjr=P1^1; //控制加熱繼電器
sbit jcyw=P1^2; //采集液位檢測信號
sbit kzyw=P1^3; //控制液位繼電器
sbit dula=P2^1; //控制段選
sbit wela=P2^0; //控制位選
sbit key1=P2^2; //控制四個獨立按鍵
sbit key2=P2^3;
sbit key3=P2^4;
sbit key4=P2^5;
uint temp,atemp=0;
uchar shi=0,ge=0,a1,a2,a3,a4;
//****************************************88
void delayus(uint x,uchar y) //精確延時
{
uint i;
uchar j;
for(i=x;i>0;i--);
for(j=y;j>0;j--);
}
void delay(uint x) //延時
{
uint a,b;
for(a=x;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
//###################################################
void yw_con() //液位檢測
{
if(jcyw==1) //判斷是否到達B點
kzyw=0; //關(guān)閉繼電器
else kzyw=1; //打開繼電器
}
//####################################################
void adisplay(uchar sshi,uchar sge)//數(shù)碼管在第三，第四位顯示輸入數(shù)據(jù)
{
dula=1;
P0=table[sshi];
dula=0;
P0=0xff;
wela=1;
P0=tablewe[2];
wela=0;
delay(1);
dula=1;
P0=table[sge];
dula=0;
P0=0xff;
wela=1;
P0=tablewe[3];
wela=0;
delay(1);
}
//****************************************************88
void keys() //控制按鍵
{
if(key1==0) //按一鍵十位加一
{
delay(10); //延時去抖
if(key1==0)
{
shi++;
if(shi==10) //到10歸0
shi=0;
while(!key1); //等待按鍵釋放
}
}
if(key2==0) //按二鍵個位加一
{
delay(10); //延時去抖
if(key2==0)
{
ge++;
if(ge==10) //到10歸0
ge=0;
while(!key2); //等待按鍵釋放
}
}
if(key3==0)
{
delay(10); //延時去抖
if(key3==0)
{
shi=0; //十位個位全部歸0
ge=0;
while(!key3); //等待按鍵釋放
}
}
}
//********************************************88
void anjian() //按鍵輸入程序
{
keys();
adisplay(shi,ge);
if(key4==0)
{
delay(10); //延時去抖
if(key4==0)
{
atemp=shi*10+ge; //將這個二位數(shù)賦給atemp
while(!key4); //等待按鍵釋放
}
}
}
//#############################################################3
/* _nop_();//1us
delayus(0,0);//20us
delayus(1,0);//30us
delayus(1,1);//45us
delayus(3,2);//70us
delayus(48,20);//750us
delayus(30,10);//500us*/
void dqreset(void) //18B20初始化
{
uchar st=1;
DQ=1;
_nop_();_nop_();
while(st)
{
DQ=0;
delayus(48,20);
DQ=1;
delayus(3,2);
if(DQ==1) //判斷是否初始化成功
st=1;
else
st=0; //若不成功則循環(huán)
delayus(30,10);
}
}
uchar tempread() //讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)
{
uchar i,date;
static bit j;
for(i=8;i>0;i--)
{
date=date>>1;
DQ=1;
_nop_();_nop_();
DQ=0;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DQ=1;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
j=DQ;
if(j==1)
date=date|0x80; //將第一位寫入1，后7位保留
delayus(1,0);
}
return (date);
}
void tempwrite(uchar date) //向18B20寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)
{
uchar i,j;
DQ=1;
_nop_();_nop_();
for(i=8;i>0;i--)
{
j=date&0x01; //將前七位寫入0，只保留最后一位//讀取最后一位
DQ=0;
delayus(0,0);
if(j==1)
DQ=1;
delayus(1,1);
DQ=1;
date=date>>1; //右移一位
}
}
void display(uchar a3,uchar a4 ) //數(shù)碼管在第一，第二位顯示測得溫度
{
dula=1; //開段選
P0=table[a3];
dula=0; //關(guān)段選
P0=0xff;
wela=1; //開位選
P0=tablewe[0];
wela=0; //關(guān)位選
delay(1);
dula=1;
P0=table[a4];
dula=0;
P0=0xff;
wela=1;
P0=tablewe[1];
wela=0;
delay(1);
}
void get_temp() //讀取寄存器中存儲的溫度，并顯示
{
uchar a,b;
float aaa;
dqreset();
tempwrite(0xCC); //跳過讀ROM指令
tempwrite(0x44); //開始溫度轉(zhuǎn)換
dqreset();
tempwrite(0xCC); //跳過讀ROM指令
tempwrite(0xBE); //告訴18B20將讀它的暫存器
a=tempread(); //讀低8位
b=tempread(); //讀高8位
aaa=(b*256+a)*0.0625;//將b左移8位與a相加，再乘0.0625得實際溫度
temp=(int)aaa; //將aaa轉(zhuǎn)換成整型
a1=(temp%100)/10; //將十位賦給a1
a2=temp%10; //將個位賦給a2
display(a1,a2); //輸出溫度
}
//*********************************************************
void main()
{
while(1)
{
yw_con(); //液位控制
get_temp(); //溫度檢測并顯示
anjian(); //按鍵控制
if(atemp>temp) //判斷輸入溫度是否大于實際溫度
kzjr=1; //打開加熱繼電器
else
kzjr=0; //關(guān)閉加熱繼電器
}
}
4.4系統(tǒng)測試
本系統(tǒng)的是一個水溫控制系統(tǒng)，同時具備液位檢測功能?？捎面I盤設(shè)定溫度值并能顯示，范圍為20—80℃，同時可以測量并顯示水的實際溫度，并且可以在全量程內(nèi)任意設(shè)定一個溫度值，控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)該給定溫度的恒值自動控制?？刂频淖畲髣討B(tài)誤差≤4℃，靜態(tài)誤差≤1℃，系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)的時間≤15min。同時具有液位檢測功能，正常情況保證液位在B點附近，當(dāng)液位>C或液位C或液位
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