快熱式家用電熱水器的設(shè)計(jì)

1、密級(jí)： NANCHANG UNIVERSITY GONGQING COLLEGE學(xué) 士 學(xué) 位 論 文（設(shè) 計(jì)）THESIS OF BACHELOR（200112015年）中文題目:快熱式家用電熱水器的設(shè)計(jì)英文題目：The design of the instaneous household electric water heater學(xué) 院：南昌大學(xué)共青學(xué)院系 別：信息工程系專業(yè)班級(jí)：電子信息工程學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：二 一 五 年 四 月學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其

2、他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人簽名： 日期： 摘 要 本文設(shè)計(jì)的控制器采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心來設(shè)計(jì)智能電熱水器。本設(shè)計(jì)也對(duì)單片機(jī)控制電熱水器實(shí)現(xiàn)智能化的可能性進(jìn)行了分析，利用模擬溫度、功率顯示、及模數(shù)轉(zhuǎn)換器等來完成本設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)實(shí)物中制作了單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，按鍵設(shè)置電路，AD/DA轉(zhuǎn)換電話，模擬溫度檢測(cè)，超溫報(bào)警以及顯示電路。還詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的主要芯片的性能和特點(diǎn)，包括AT89C51、PCF8591等。在程序編寫的過程中應(yīng)用C語言對(duì)最小單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)

3、行控制。最后對(duì)軟件調(diào)試進(jìn)行了誤差分析。 該智能電熱水器設(shè)計(jì)完善，實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單易行。智能水溫與功率的檢測(cè)采用程序來設(shè)計(jì)電阻來模擬，通過程序來轉(zhuǎn)換相應(yīng)變量，使得整個(gè)電路穩(wěn)定，可靠。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);控制;電熱水器; 智能ABTRACT This controller is used as control core to design of intelligent electric water heater using AT89C51 microcontroller. The design of single-chip microcomputer to control the possibility

4、of realizing the intelligent electric water heater is analyzed, using the simulated temperature and power, and to complete the ADC design. In the aspect of hardware design, mainly on the minimum system of the MCU and its extension, power supply circuit, keyboard and display interface circuit, analog

5、 digital conversion circuit, temperature detection circuit, alarm circuit simulation are introduced in detail. Also introduced the properties and characteristics of the main chip to design applications, including AT89C51, PCF8591, etc. In the aspect of software design, the use of assembly language p

6、rogramming, because it is easy to identify by the microcontroller, the execution speed. Finally, the software debugging error is analyzed. The smart electric water heater designed, scheme is simple and easy to realize. The software designed to control, can realize the intelligent temperature detecti

7、ng, intelligent heating, and improve the accuracy and reliability of the machine.Key words: MCU; control;intelligent ;electric; water heater目 錄第1章 緒論51.1 課題的背景51.2 課題的可行性研6第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案72.1 功能要求72.2 方案選擇72.3 系統(tǒng)方案論證7第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)9 3.1 芯片介紹9 3.1.1 PCF8591芯片的介紹9 3.1.2 單片機(jī)AT89C51的介紹10 3.2 基于單片機(jī)電熱水器的整體設(shè)計(jì)7 3.

8、3基于單片機(jī)電熱水器的基本組成7 3.4 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì)8 3.4.1時(shí)鐘電路8 3.4.2 復(fù)位電路9 3.4.3按鍵設(shè)定電路9 3.4.4 溫度報(bào)警電路13 3.4.5 顯示電路10第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)11 4.1 系統(tǒng)主程序流程11第5章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)11 5.1 Protues介紹12 5.2電路仿真圖13第六章 實(shí)物的制作與調(diào)試19 6.1電路的安裝過程19 6.2 電路的調(diào)試過程19 6.3電路出現(xiàn)的問題及解決方法19結(jié) 論17致 謝18參考文獻(xiàn)19附錄120附錄221附錄322第1章 緒論1.1 課題的背景隨著電子科技不斷發(fā)展，人們使用的電子設(shè)備也越來越先進(jìn)。比如手機(jī)、電

9、腦、電視機(jī)、汽車電子等。有了這些人們感覺到生活越來越便利，足不出戶就可以享受生活。特別是智能家電的出現(xiàn)，讓人們享受一個(gè)安全、健康、便捷的智能化家用電器信息化系統(tǒng)。當(dāng)前將網(wǎng)絡(luò)通訊、電力自動(dòng)、計(jì)算機(jī)、無線控制等組成了智能家居系統(tǒng)。由于各種設(shè)備有機(jī)地組合在一起，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理，讓家居生活更輕松。此外，在歐美、日本、新加坡和韓國(guó)等地，智能家居也日漸興起。由于單片機(jī)的個(gè)頭小，耗電量低被現(xiàn)代電子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。當(dāng)前單片機(jī)的應(yīng)用在通訊設(shè)備，家用電器，工業(yè)控制，儀器儀表測(cè)量，汽車電子產(chǎn)品中也可以看到。人家追求更高的生活質(zhì)量，享受高科技帶來的方便與快捷。利用智能家居控制器可以提供多種智能控制方案，使用戶更加

10、享受家庭生活，且使他們處理家庭事務(wù)，更快、更方便。在智能家居系統(tǒng)中融入互聯(lián)網(wǎng)以后人們的家居生活變得越來越安全、健康。對(duì)于不在家的人們更是享受更多的安全，可以安心工作，有緊急情況會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)關(guān)閉電源，防止意外的發(fā)生。未來智能家居的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)有以下幾大特點(diǎn)： （1）家居電器設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能 省電，低功耗，利用高科技的微型處理系統(tǒng)，在家庭安全防范，自動(dòng)斷電的方面會(huì)更智能。（2）在后續(xù)的繳費(fèi)，維修等方面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)操作。多網(wǎng)合一將在一定程度上降低建設(shè)和維護(hù)的復(fù)雜度，而且提高了傳輸?shù)目煽啃浴?（3）從有線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線。擁有無限靈活性，流動(dòng)性和可擴(kuò)展性的無線傳輸，是有線傳輸望塵莫及的通過手持遙控、手機(jī)等

11、多種方式進(jìn)行控制。現(xiàn)在的操作一般會(huì)分模塊設(shè)計(jì)，最后將幾個(gè)模塊進(jìn)行融合，這樣功能更強(qiáng)大。符合人性化設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了“以人為本”設(shè)計(jì)理念1.2 課題的可行性研 熱水器應(yīng)用于浴室，洗手間及廚房，提供熱水。熱水器的種類在目前市場(chǎng)也很多。大致有電熱水器、太陽能熱水器、燃?xì)鉄崴鬟@幾種。太陽能熱水器的使用受天氣原因的限制，有陽光照射的情況使用較好。燃?xì)鉄崴饔捎谝允汀⑻烊粴鉃槿剂?，?duì)環(huán)境的污染較嚴(yán)重。越來越多的人選擇電熱水器，使用安全衛(wèi)生，大部分的生產(chǎn)商都有設(shè)計(jì)過壓、過熱、漏電三重保護(hù)裝置，在使用中更為安全。 本課程是基于現(xiàn)代人們對(duì)家居條件的改善及要求設(shè)計(jì)的一款新型的電熱水器，保證家居的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，以及安

12、全，滿足人們的需要而設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：（1）設(shè)計(jì)滿足現(xiàn)代家居需求且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電熱水器，耗能低。 （2）能夠通過按鍵切換溫度/功率顯示界面。 （3）當(dāng)進(jìn)入高溫工作狀態(tài)，產(chǎn)生報(bào)警，防止熱水器干燒而導(dǎo)致事故。 （4）通過指示電路來顯示功率情況。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案2.1 功能要求當(dāng)前，熱水器已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)商家不斷追求的目標(biāo)?？鞜崾诫姛崴髋c普通電熱水器最大的區(qū)別在于它取消了儲(chǔ)水罐，熱水隨開隨用，不需預(yù)熱，減少了電能浪費(fèi)，另外還具有體積小、使用安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求為：(1) 用2位數(shù)碼管顯示出水

13、溫度，能顯示設(shè)定功率檔位。(2) 溫度檢測(cè)顯示范圍0099，精確度1。(3) 設(shè)置3個(gè)功率檔位指示燈，14檔一個(gè)燈亮，58檔兩個(gè)燈亮，9檔3個(gè)燈全亮。0檔無功率輸出，檔位燈不亮。(4) 設(shè)置3個(gè)輕觸按鈕，分別為電源開關(guān)鍵、“+”鍵和“-”鍵。加熱功率分09檔，按“+”鍵依次遞增至9檔，按“-”鍵依次遞減至0。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、P。 (5) 出水溫度超過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)。 (6) 內(nèi)膽溫度超過105時(shí)停止加熱，防止干燒。2.2 方案選擇(1) 單片機(jī)的選擇方案一:用單片機(jī)89C5

14、1。89C51單片機(jī)具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)中得到廣泛的使用。 方案二: 采用的單片機(jī)C8051F020作為溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件。此單片機(jī)雖然信息量大，工作效率高但由于對(duì)此單片機(jī)的熟悉度較弱，給設(shè)計(jì)帶來一些不便。 (2) 溫度傳感器的選擇 方案一：選用電位器來調(diào)節(jié)相應(yīng)的電阻值，得到相應(yīng)的電壓類比溫度 因?yàn)殡妷号c電阻值成線性變化，易操作，并且占用接口很少，使用起來很方便。 方案二：選用熱敏電阻來做溫度傳感器，在使用過程需要搭接相應(yīng)的電路，熱敏電阻與溫度的變化不是線性變化并且還要加入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，操作麻煩。由于由于電位器在電路電阻分壓， 電阻值與電壓成線性關(guān)系，故采用電阻。 (3

15、) 顯示方案的選擇方案一：選用數(shù)碼管來顯示，數(shù)碼管價(jià)格便宜、使用方便、操作簡(jiǎn)單、資料豐富，顯示效果亮度好，在一米以外也可以看到。方案二：選用液晶顯示屏LCD1602，顯示16X2，每行16個(gè)字符，亮度通過外加電位器調(diào)節(jié)。價(jià)格相對(duì)較貴由于數(shù)碼管具有價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)故選用它來做顯示。2.3 系統(tǒng)方案論證 由于89C51單片機(jī)價(jià)格便宜和控制簡(jiǎn)單所以故選用89C51。由于電位器在電路中分壓 與電壓成線性關(guān)系不需要模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制簡(jiǎn)單與電路制作方便，故選用電位器來調(diào)節(jié)溫度。由于數(shù)碼管具有價(jià)格便宜使用方便、操作簡(jiǎn)單、資料豐富，顯示效果良好等優(yōu)點(diǎn)故選用數(shù)碼管來顯示溫度與功率第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1

16、 芯片介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要使用到的芯片PCF8591和最小單片機(jī)AT89C51。3.1.1 PCF8591芯片的介紹PCF8591是一個(gè)數(shù)據(jù)獲取器件，它有單片集成、單獨(dú)供電、低功耗的特性。有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行IC總線接口。3個(gè)地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程。再無需額外的硬件的情況下，在同一個(gè)IC總線上可接入8個(gè)PCF8591器件。PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由IC總線的最大速率決定。通過雙線雙向IC總線在輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)以串行的方式進(jìn)行傳輸。PCF8591

17、的特點(diǎn)：需要單獨(dú)供電 PCF8591工作電壓 2.5V到6V 待機(jī)是消耗電流很低 通過IC總線串行輸入/輸出 PCF8591通過3個(gè)硬件地址引腳尋址 PCF8591的采樣率由IC總線速率決定 4個(gè)可編程模擬輸入 自動(dòng)增量頻道選擇 PCF8591的模擬電壓范圍從VSS到VDD PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路 8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器 芯片引腳圖 圖3.1-1PCF8591引腳圖AIN0AIN3：模擬信號(hào)輸入端。 A0A3：引腳地址端VDD、VSS：電源端（2.56V）SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線時(shí)鐘線。OSC：時(shí)鐘的輸入 輸出。EXT：時(shí)鐘選擇線，選用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。AG

18、ND：模擬信號(hào)地AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 VREF：基準(zhǔn)電源端。3.1.2 單片機(jī)AT89C51的介紹圖3.1-2 AT89C51引腳圖AT89C51單片機(jī)具有低功耗、高性能的特點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)中得到廣泛的使用。有40個(gè)引腳組成，主要包括32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口。其中32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器以及2個(gè)全雙工串行通信口。AT89C51進(jìn)行編程不僅可以按照常規(guī)方法進(jìn)行而且也可以通過在線編程來實(shí)現(xiàn)。由于AT89C52單片機(jī)由微處理器和Flash存儲(chǔ)器組成，并且具有可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器功能，這樣可以降低開發(fā)成本。引腳中X

19、TAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）接12MHz 晶振，作振蕩器使用。RST（9 腳）是復(fù)位引腳通常用作為輸入端口，RST（9 腳）復(fù)位電路是通過外接電阻電容來組成的。VCC（40 腳）接+5V電源， VSS（20 腳）接地或負(fù)極。P3口作為一般的IO口線，還有它的第二功能，如下表所示：表3.1 P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷 0）P3.3INT1（外中斷 1）P3.4T0（定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 外部輸入）P3.5T1（定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選

20、通）3.2 基于單片機(jī)電熱水器的整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)圖2.1所示。 圖3.2-1 總體系統(tǒng)圖3.3基于單片機(jī)電熱水器的基本組成主要由單片機(jī)AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)、AD/DA轉(zhuǎn)換芯片PCF8591、 數(shù)碼管顯示模塊、按鍵設(shè)定模塊以及溫度報(bào)警電路組成。系統(tǒng)原理圖如下所示：圖3.3-1系統(tǒng)原理圖3.4 系統(tǒng)各部分電路設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)時(shí)鐘電路 復(fù)位電路、 溫度報(bào)警電路、按鍵設(shè)定電路以及顯示電路組成。3.4.1時(shí)鐘電路我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳19、18為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩

21、器和用于微調(diào)的電容，一般為30PF,便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器。這樣就可以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖3.2所示。圖3.4-1時(shí)鐘電路圖3.4.2 復(fù)位電路在圖3.4-2 中復(fù)位開關(guān)K 被按下并松開，使端獲得低電平，RST 端輸出復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)復(fù)位，相當(dāng)于清零?；蛴捎? VCC 加入并超過復(fù)位門限電壓) 引起系統(tǒng)正常復(fù)位，本次采用上電復(fù)位。圖3.4-2 復(fù)位電路圖3.4.3按鍵設(shè)定電路 按鍵輸入部分主要用于切換功率與溫度顯示，功率的增加、減少設(shè)置等功能普通按鈕接在 I/O 口，啟用 I/O 口的內(nèi)部上拉電阻，用查詢法完成讀鍵功能。圖3.4-3 按鍵電路3.4.4 溫度報(bào)警電路蜂鳴器接通電源后

22、，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它。 由于單片機(jī)I/O引腳輸出的電流較小，所以單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。本次設(shè)計(jì)采用了一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路來實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的連接，利用一個(gè)三極管來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，電路連接如圖3-3所示。 在本設(shè)計(jì)電路中，設(shè)計(jì)者采用PNP管9012來做為控制蜂鳴器的開關(guān)，由圖3-3可以看出當(dāng)PD6引腳為高電平時(shí)，PNP管截止，蜂鳴器不工作；當(dāng)PD6引腳為低電平時(shí)，PNP管導(dǎo)通，蜂鳴器工作，其中R2為

23、限流電阻。采用PNP管9012的作用是為了防止系統(tǒng)上電時(shí)峰鳴器發(fā)出聲音，因?yàn)橄到y(tǒng)復(fù)位以后，I/O口輸出的是高電平。 用戶可以通過程序控制PD6管腳的置低和置高來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉，同時(shí)， 蜂鳴器的聲音大小及音調(diào)可以通過調(diào)整PD6管腳的置高時(shí)間及輸出的波形進(jìn)行控制，這一點(diǎn)可以在調(diào)試程序的時(shí)候來實(shí)現(xiàn)。圖3.4-4 溫度報(bào)警電路3.4.5 顯示電路數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，不同行業(yè)人士對(duì)數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實(shí)都是同樣的產(chǎn)品。數(shù)碼管按照段位可分成七段和八段數(shù)碼管，八段比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，也就是小數(shù)點(diǎn)位的發(fā)光二極管。按能顯示多少個(gè)（8）可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。數(shù)碼

24、管有共陰和共陽之分，共陰數(shù)碼管是把全部的發(fā)光二極管的地接在一起，只要發(fā)光二極管得到正向電壓，一般滿足大于1.8V即可點(diǎn)亮數(shù)碼管的筆畫段。共陽數(shù)碼管是把全部的發(fā)光二極管的正極接在一起，只要發(fā)光二極管負(fù)極位低電平，一般滿足小于0.5V即可讓數(shù)碼管的筆畫段點(diǎn)亮。圖3.4-5數(shù)碼管引腳第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)主程序流程 本課題首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能以及各單元電路的作用，采用軟件程序來實(shí)現(xiàn)各部分的銜接。通過本部分的合理處理達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本部分詳細(xì)介紹了基于AT89C51單片機(jī)的熱水器功率控制的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為若干個(gè)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、

25、執(zhí)行子程序。采用Kiel uVision3集成編譯環(huán)境和匯編語言來進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本章從設(shè)計(jì)思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，采用C語言編寫代碼。圖4.1-1系統(tǒng)主程序流程第5章 系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)5.1 Protues介紹Protues軟件是一款仿真工具軟件。主要是單片機(jī)的仿真較常見。盡管在我國(guó)使用的時(shí)間不長(zhǎng)，但是已經(jīng)受到單片機(jī)愛好者的喜愛。Proteus功能強(qiáng)大，有原理圖布線、電路仿真，還有PCB排版，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。Protues軟件具有其它EDA工具軟件的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PC

26、B自動(dòng)或人工布線（3）SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：（1）多樣的電路仿真。使用者可以根據(jù)自己需要的原件進(jìn)行仿真。（2）功能齊全的電路模擬。在此款仿真軟件中可以用于示波器波形測(cè)定，以及電位、電壓的測(cè)量。在Protues繪制好原理圖后，導(dǎo)入程序代碼，可以在Protues的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。Protues是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。它的原件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一

27、的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。相信在單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用中PROTUES也能茯得愈來愈廣泛的應(yīng)用。5.2電路仿真圖 第6章 實(shí)物的制作與調(diào)試6.1電路的安裝過程 本課題實(shí)物的制作采用的是覆銅板制作，在Protues軟件中將原理圖導(dǎo)入PCB界面，調(diào)整好電路的連接線，將布線圖打印在熱塑紙，然后經(jīng)過熱裝印機(jī)，將電路圖轉(zhuǎn)印在覆銅板，最后進(jìn)行腐蝕覆銅板。PCB見下圖6.1所示。圖6.1 電路PCB布線圖6.2 電路的調(diào)試過程 將元器件按照原理圖進(jìn)行焊接，把程序編寫到單片機(jī)芯片AT89C51中，檢測(cè)電路的連接情況，沒有發(fā)現(xiàn)短路現(xiàn)象，進(jìn)行了上電測(cè)試。由于已經(jīng)做了仿真，仿真效果

28、與實(shí)現(xiàn)的功能情況相符。先對(duì)硬件電路板板焊接情況進(jìn)行檢測(cè)，查找是否有斷路情況，查到有一處故障，其次對(duì)按鍵輸入進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，按下后觀察是否導(dǎo)通，發(fā)現(xiàn)電壓顯示正常，最后對(duì)模擬溫度的電位器進(jìn)行調(diào)試。6.3電路出現(xiàn)的問題及解決方法本次設(shè)計(jì)電路出現(xiàn)的第一個(gè)問題是采用手工制作的PCB板，覆銅的連接線走線太細(xì)，加之天氣原因，銅板表面出現(xiàn)氧化。經(jīng)過排查找出斷路一處。第二個(gè)問題就是在數(shù)碼管的連線處由于走線太細(xì)，焊接時(shí)銅出現(xiàn)脫落，引腳松動(dòng)。導(dǎo)致顯示不正常。第三，電位器模擬溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)以及防干燒調(diào)試。其他故障沒有，因?yàn)槭墙?jīng)過仿真以后做的實(shí)物，在程序及電路上沒有任何故障。實(shí)物效果圖如下功率為0 P顯示 溫度為34 C功

29、率指示燈不亮 溫度指示燈也不亮 功率為5 P顯示 溫度為50 C功率指示燈亮2個(gè) 溫度指示燈較亮 功率為9 P顯示 溫度為65 C以上功率指示燈亮3個(gè) 溫度指示燈亮超溫報(bào)警 溫度大于65 C功率指示燈不亮 溫度指示燈也不亮 蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警聲 結(jié) 論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。課題的能力。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而

30、解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能。平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件印象深刻。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這次的設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。通過這次設(shè)計(jì)，在理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但我們可以，而且設(shè)計(jì)也是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。對(duì)我們而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是

31、一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！ 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于迎刃而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！致 謝本課題在選題及研究過程是在劉定軍老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。對(duì)老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。感謝帶過我的老師對(duì)我的教育培養(yǎng)。在本次論文的書寫以及項(xiàng)目的制作過程中，老師耐心的給我指導(dǎo)，在百忙之中為我修改，提供最有力的幫助。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，從課題的選擇、開題報(bào)告、任務(wù)書的書寫到

32、項(xiàng)目的最終完成，始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和幫助。在此，我要向諸位老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻(xiàn)1 劉國(guó)鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄M.北京：高等教育出版社， 1957.15-18.2 劉潤(rùn)華,劉立山.模擬電子技術(shù)J.山東:石油大學(xué)出版社,2003. 3 沈美明等IBM（0502）匯編語言程序設(shè)計(jì)北京：清華大學(xué)出版社，19874 胡漢才單片機(jī)及其接口技術(shù)J.北京：清華大學(xué)出版社，2000.5 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)J.北京:高等教育出版社,1997.6 朱兆優(yōu)、陳堅(jiān)等.單片機(jī)原理應(yīng)用.電子工業(yè)出版社2010.97 周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù).北京航天航空大學(xué)出版社.2011.

33、28 杜膚生，數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹，北京：人民郵電出版社，20019 陳大欽，電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(第二版)，北京：高等教育出版社，200010 童詩白，模擬電子技術(shù)M，北京：高等教育出版社，199911 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)，第五界全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作選編，北京：北京理工大學(xué)出版社，2003 12 葛汝明，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，山東：山東大學(xué)出版社，2004 13 周潤(rùn)景、 蔡雨恬，PROTEUS入門實(shí)用教程(第2版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，201114 任元，吳勇，主編， 常用電子元器件簡(jiǎn)明手冊(cè) ，北京：工業(yè)出版社，2000 附錄1 電路原理圖附錄2實(shí)物圖附錄3/*- 名稱：

34、IIC協(xié)議 內(nèi)容：函數(shù)是采用軟件延時(shí)的方法產(chǎn)生SCL脈沖,固對(duì)高晶振頻率要作 一定的修改.(本例是1us機(jī)器周期,即晶振頻率要小于12MHZ)-*/ #include i2c.h#include delay.h#define _Nop() _nop_() /定義空指令 bit ack; /應(yīng)答標(biāo)志位sbit SDA=P34;sbit SCL=P33;/*- 啟動(dòng)總線-*/void Start_I2c() SDA=1; /發(fā)送起始條件的數(shù)據(jù)信號(hào) _Nop(); SCL=1; _Nop(); /起始條件建立時(shí)間大于4.7us,延時(shí) _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); S

35、DA=0; /發(fā)送起始信號(hào) _Nop(); /起始條件鎖定時(shí)間大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /鉗住I2C總線，準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù) _Nop(); _Nop();/*- 結(jié)束總線-*/void Stop_I2c() SDA=0; /發(fā)送結(jié)束條件的數(shù)據(jù)信號(hào) _Nop(); /發(fā)送結(jié)束條件的時(shí)鐘信號(hào) SCL=1; /結(jié)束條件建立時(shí)間大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop(); SDA=1; /發(fā)送I2C總線結(jié)束信號(hào) _Nop(); _Nop(); _Nop(); _Nop();/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù)

36、函數(shù)原型: void SendByte(unsigned char c);功能: 將數(shù)據(jù)c發(fā)送出去,可以是地址,也可以是數(shù)據(jù),發(fā)完后等待應(yīng)答,并對(duì) 此狀態(tài)位進(jìn)行操作.(不應(yīng)答或非應(yīng)答都使ack=0 假) 發(fā)送數(shù)據(jù)正常，ack=1; ack=0表示被控器無應(yīng)答或損壞。-*/void SendByte(unsigned char c) unsigned char BitCnt; for(BitCnt=0;BitCnt8;BitCnt+) /要傳送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位 if(cBitCnt)&0x80)SDA=1; /判斷發(fā)送位 else SDA=0; _Nop(); SCL=1; /置時(shí)鐘線為高，通知

37、被控器開始接收數(shù)據(jù)位 _Nop(); _Nop(); /保證時(shí)鐘高電平周期大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; _Nop(); _Nop(); SDA=1; /8位發(fā)送完后釋放數(shù)據(jù)線，準(zhǔn)備接收應(yīng)答位 _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); if(SDA=1)ack=0; else ack=1; /判斷是否接收到應(yīng)答信號(hào) SCL=0; _Nop(); _Nop();/*- 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送函數(shù) 函數(shù)原型: unsigned char RcvByte();功能: 用來接收從器件傳來的數(shù)據(jù),并判斷總線錯(cuò)誤(不發(fā)應(yīng)答信號(hào)

38、)， 發(fā)完后請(qǐng)用應(yīng)答函數(shù)。 -*/unsigned char RcvByte() unsigned char retc; unsigned char BitCnt; retc=0; SDA=1; /置數(shù)據(jù)線為輸入方式 for(BitCnt=0;BitCnt8;BitCnt+) _Nop(); SCL=0; /置時(shí)鐘線為低，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位 _Nop(); _Nop(); /時(shí)鐘低電平周期大于4.7us _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; /置時(shí)鐘線為高使數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)有效 _Nop(); _Nop(); retc=retc1; if(SDA=1)retc=retc+1;

39、/讀數(shù)據(jù)位,接收的數(shù)據(jù)位放入retc中 _Nop(); _Nop(); SCL=0; _Nop(); _Nop(); return(retc);/*- 應(yīng)答子函數(shù)原型: void Ack_I2c(void); -*/*void Ack_I2c(void) SDA=0; _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); /時(shí)鐘低電平周期大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /清時(shí)鐘線，鉗住I2C總線以便繼續(xù)接收 _Nop(); _Nop(); */*- 非應(yīng)答子函數(shù)原型: void NoAck_I2c(void); -*

40、/void NoAck_I2c(void) SDA=1; _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=1; _Nop(); _Nop(); /時(shí)鐘低電平周期大于4 _Nop(); _Nop(); _Nop(); SCL=0; /清時(shí)鐘線，鉗住I2C總線以便繼續(xù)接收 _Nop(); _Nop(); /*- 向無子地址器件發(fā)送字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) 函數(shù)原型: bit ISendByte(unsigned char sla,ucahr c); 功能: 從啟動(dòng)總線到發(fā)送地址，數(shù)據(jù)，結(jié)束總線的全過程,從器件地址sla. 如果返回1表示操作成功，否則操作有誤。注意： 使用前必須已結(jié)束總線。-*/*bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c) Start_I2c(); /啟動(dòng)總線 SendByte(sla); /發(fā)送器件地址 if(ack=0)return(0); SendByte(c); /發(fā)送數(shù)據(jù) if(ack=0)return(0); Stop_I2c(); /結(jié)束總線 return(1);*/*- 向有子地址器件發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) 函數(shù)原型: bit ISendStr(unsigned char sla,unsigned char suba,ucahr *s,unsigned char no); 功能: 從啟動(dòng)總線