電子設(shè)計(jì)大賽總結(jié)報(bào)告.doc

電子設(shè)計(jì)大賽總結(jié)報(bào)告 學(xué)號(hào)：201113010122 姓名：李永飛1. 摘要1.1目的 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)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(shí)具備水位檢測(cè)控制功能。1.2方法 整個(gè)題目分溫度測(cè)量與控制和液位檢測(cè)兩部分，溫度測(cè)量和控制電熱絲加熱部分由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，液位檢測(cè)部分由開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)。1.3結(jié)果 開(kāi)機(jī)后，當(dāng)水位低于A點(diǎn)時(shí)，紅色警示燈亮，水位上升至A點(diǎn)時(shí)，紅色警示燈熄滅。當(dāng)水位到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，水泵會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，停止加水。此時(shí)如果加水至C點(diǎn)，黃色警示燈亮。 單片機(jī)鍵盤輸入溫度為40，原水溫由溫度計(jì)檢測(cè)為20度，且單片機(jī)顯示也為20。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，單片機(jī)輸入溫度后，電熱絲開(kāi)始加熱，水溫從20可以連續(xù)上升至40停止，同時(shí)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)溫度變化不超過(guò)4，靜態(tài)溫度變化不超過(guò)1。1.4結(jié)論 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)題目的基本要求，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中誤差較小，并且外圍電路比較簡(jiǎn)單，可以考慮用于實(shí)際。2.關(guān)鍵詞STC89C54單片機(jī) DS18b20 本系統(tǒng)采用STC89C54實(shí)現(xiàn)液位和溫度控制，溫度信號(hào)和液位信號(hào)由DS18b20和三極管開(kāi)關(guān)電路提供，通過(guò)信號(hào)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫和水位的控制，同時(shí)可以通過(guò)單片機(jī)設(shè)定溫度值和顯示實(shí)際溫度，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)-1單元電路設(shè)計(jì)-2軟件設(shè)計(jì)-4系統(tǒng)測(cè)試-11結(jié)論-11參考文獻(xiàn)-11附錄-114.正文4.1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 檢測(cè)水位信號(hào)和產(chǎn)生警示作用由外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)的水位信號(hào)傳給單片機(jī)處理，單片機(jī)通過(guò)繼電器控制水泵工作。溫度檢測(cè)由DS18b20芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)的溫度信號(hào)傳給單片機(jī)并顯示出來(lái)，然后由單片機(jī)通過(guò)繼電器控制電熱絲的工作。（1）溫度測(cè)量部分方案一采用熱敏電阻，可實(shí)現(xiàn)40到90測(cè)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(cè)量溫度范圍為 -55+125，在-10+85范圍內(nèi),精度為0.5，具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。（2）驅(qū)動(dòng)控制部分方案一全部采用外部電路，通過(guò)電壓、電流實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)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(jī)程序控制，可以使外圍電路簡(jiǎn)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(jì)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(dòng)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(yàn)過(guò)程中給各級(jí)電路及水提供5V電壓。4.2.2液位檢測(cè)這部分主要用到三極管的開(kāi)關(guān)作用，當(dāng)三級(jí)管處于飽和區(qū)，開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)三極管處于截止區(qū)，開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)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(shí)，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(shí)，電路連通。（1） 下限A點(diǎn)控制電路：當(dāng)液位<A時(shí)，將產(chǎn)生過(guò)下限警報(bào)，即紅燈亮。（2）正常工作在液位B點(diǎn)時(shí)控制電路：（2） 上限C點(diǎn)控制電路：當(dāng)液位>C時(shí)將產(chǎn)生過(guò)上限警報(bào)，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?？刂扑玫碾姛峤z在不工作時(shí)處在常閉狀態(tài)，當(dāng)水位到達(dá)B處時(shí)，繼電器閉合，水泵所處的電路導(dǎo)通。控制電熱絲的繼電器在不工作時(shí)處于常開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)輸入溫度比顯示水溫高時(shí)，繼電器閉合，使電熱絲所在的電路導(dǎo)通。4.3軟件設(shè)計(jì) 以下為編寫程序，流程圖在最后附錄。#include<reg52.h>/52系列單片機(jī)頭文件#include<intrins.h>#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=P10;/18B20sbit kzjr=P11;/控制加熱繼電器sbit jcyw=P12;/采集液位檢測(cè)信號(hào)sbit kzyw=P13;/控制液位繼電器sbit dula=P21;/控制段選sbit wela=P20;/控制位選sbit key1=P22;/控制四個(gè)獨(dú)立按鍵sbit key2=P23;sbit key3=P24;sbit key4=P25;uint temp,atemp=0;uchar shi=0,ge=0,a1,a2,a3,a4;/*88void delayus(uint x,uchar y)/精確延時(shí)uint i;uchar j;for(i=x;i>0;i-);for(j=y;j>0;j-);void delay(uint x)/延時(shí)uint a,b;for(a=x;a>0;a-)for(b=110;b>0;b-);/#void yw_con()/液位檢測(cè)if(jcyw=1)/判斷是否到達(dá)B點(diǎn)kzyw=0;/關(guān)閉繼電器else kzyw=1;/打開(kāi)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=tablesshi;dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=tablewe2;wela=0;delay(1);dula=1;P0=tablesge;dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=tablewe3;wela=0;delay(1);/*88void keys()/控制按鍵if(key1=0)/按一鍵十位加一delay(10);/延時(shí)去抖if(key1=0)shi+;if(shi=10)/到10歸0shi=0;while(!key1);/等待按鍵釋放if(key2=0)/按二鍵個(gè)位加一delay(10);/延時(shí)去抖if(key2=0)ge+;if(ge=10)/到10歸0ge=0;while(!key2);/等待按鍵釋放if(key3=0)delay(10);/延時(shí)去抖if(key3=0)shi=0;/十位個(gè)位全部歸0ge=0;while(!key3);/等待按鍵釋放/*88void anjian()/按鍵輸入程序keys();adisplay(shi,ge);if(key4=0)delay(10);/延時(shí)去抖if(key4=0)atemp=shi*10+ge;/將這個(gè)二位數(shù)賦給atempwhile(!key4);/等待按鍵釋放/#3/*_nop_();/1usdelayus(0,0);/20usdelayus(1,0);/30usdelayus(1,1);/45usdelayus(3,2);/70usdelayus(48,20);/750usdelayus(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;elsest=0;/若不成功則循環(huán)delayus(30,10);uchar tempread()/讀取一個(gè)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(gè)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(cè)得溫度dula=1;/開(kāi)段選P0=tablea3;dula=0;/關(guān)段選P0=0xff;wela=1;/開(kāi)位選P0=tablewe0;wela=0;/關(guān)位選delay(1);dula=1;P0=tablea4;dula=0;P0=0xff;wela=1;P0=tablewe1;wela=0;delay(1);void get_temp()/讀取寄存器中存儲(chǔ)的溫度，并顯示uchar a,b;float aaa;dqreset();tempwrite(0xCC);/跳過(guò)讀ROM指令tempwrite(0x44);/開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換dqreset();tempwrite(0xCC);/跳過(guò)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(shí)際溫度temp=(int)aaa;/將aaa轉(zhuǎn)換成整型a1=(temp%100)/10;/將十位賦給a1a2=temp%10;/將個(gè)位賦給a2display(a1,a2);/輸出溫度/*void main()while(1)yw_con();/液位控制get_temp();/溫度檢測(cè)并顯示anjian();/按鍵控制if(atemp>temp)/判斷輸入溫度是否大于實(shí)際溫度kzjr=1;/打開(kāi)加熱繼電器elsekzjr=0;/關(guān)閉加熱繼電器 4.4系統(tǒng)測(cè)試本系統(tǒng)的是一個(gè)水溫控制系統(tǒng)，同時(shí)具備液位檢測(cè)功能?？捎面I盤設(shè)定溫度值并能顯示，范圍為2080，同時(shí)可以測(cè)量并顯示水的實(shí)際溫度，并且可以在全量程內(nèi)任意設(shè)定一個(gè)溫度值，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)該給定溫度的恒值自動(dòng)控制?？刂频淖畲髣?dòng)態(tài)誤差4，靜態(tài)誤差1，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時(shí)間15min。同時(shí)具有液位檢測(cè)功能，正常情況保證液位在B點(diǎn)附近，當(dāng)液位>C或液位<A時(shí)，有明顯報(bào)警提示。本系統(tǒng)有開(kāi)機(jī)自動(dòng)上水功能，開(kāi)機(jī)后自動(dòng)上水至B點(diǎn)附近。4.5結(jié)論本系統(tǒng)完成了基本要求，（1）可以測(cè)量并顯示水的實(shí)際溫度，范圍099。溫度測(cè)量誤差在0.5 內(nèi)；在全量程內(nèi)任意設(shè)定一個(gè)溫度值，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)該給定溫度的恒值自動(dòng)控制。（2）具有液位檢測(cè)功能，正常情況能保證液位在B點(diǎn)附近，當(dāng)液位>C或液位<A時(shí)，有明顯報(bào)警提示。開(kāi)機(jī)后自動(dòng)上水至B點(diǎn)附近。5.參考文獻(xiàn)51單片機(jī)C語(yǔ)言教程郭天祥編著 電子工業(yè)出版社郭天祥電子教程6.附錄6.1電路圖5V直流電源電路圖液位檢測(cè)： 下限液位警報(bào)電路 控制水泵停止工作電路 上限液位警報(bào)電路6.2 元件清單名稱參數(shù)個(gè)數(shù)電阻4K410K12K2電容0.1F20.01F32200F11000F1三極管8050285501二極管發(fā)光二極管2普通二極管5繼電器2DS18b201變壓器220：1216.3使用說(shuō)明：數(shù)碼管顯示的是實(shí)際水溫，用戶根據(jù)需要可用鍵盤設(shè)定溫度值，范圍為2080，只要設(shè)置的水溫大于實(shí)際水溫，熱水器就能加熱，并保持到設(shè)置溫度。若想讓水冷卻，按鍵清0，再點(diǎn)確定鍵。當(dāng)紅燈亮?xí)r，說(shuō)明熱水器水量不足；黃燈若亮了，說(shuō)明水位太高，要及時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。判斷液位是否到達(dá)B點(diǎn)關(guān)閉控制水泵繼電器打開(kāi)控制水泵繼電器YN檢測(cè)并顯示溫度按鍵控制，按一鍵十位加一，按二鍵個(gè)位加一，按三鍵清零，按四鍵將該數(shù)賦予atemp判斷atemp是否大于檢測(cè)溫度打開(kāi)控制加熱繼電器關(guān)閉控制加熱繼電器YN