单片机水温控制电热水壶课程设计 开题报告

课程设计开题报告

一、题目：

单片机水温控制电热水壶

二、方案：

通过加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过ADC0809将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LED显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统。

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，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，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。

1、温度检测电路：

AD590是一种电流型的温度传感器，因此具有较强的抗干扰能力，适用于计算机进行远距离温度测量和控制，远距离信号传递时，可采用一般的双绞线来完成，其电阻比较大，因此不需要精密电源对其供电，长导线上的压降一般不影响测量精度；不需要温度补偿和专门的线性电路。

2、A/D转换器电路：

采用逐次逼近法A/D转换器电路原理。

其主要原理为：将一待转换的模拟输入信号U1n与一个推测信号Ur相比较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定增大还是减少该推测信号相等时，向D/A转换器输入的数字就是对应模拟输入量的数字量。

3、MCS-51单片机8051芯片主要电路：

8051芯片的引脚图

A.振荡电路和时钟电路

振荡电路和单片机内部的时钟电路一起构成了单片机的时钟方式，根据硬件不同，连接方式分为内部时钟方式和外部时钟方式。

B.单片机的复位电路

主要复位电路

（1）上电复位和开关复位组合电路：在单片机系统设计过程中，经常会使用上电复位和手动复位；

（2）在实际应用系统中，为了保证复位电路可靠地工作，常将RC电路接施密特电路后再接入单片机复位端，特别适合于应用系统现场干扰大，电压波动大的工作环境。

C.中断优先级

在每一个中断级中又有第二类查询次序的中断优先级结构。处理器响应中断时，先置相应的优先级状态触发器（该触发器指出CPU开始处理的中断优先级别）然后执行一个硬件子程序的调用使控制转移查询次序如下：

1．IE0 （外中断INT0）最高优先级 0003H

2．TF0 （定时器0溢出中断） 000BH

3．IE 1 （外中断INT1） 0013H

4．TF1 （定时器1溢出中断） 001BH

5．RI+TI （串行口中断） 0023H

6．TF2+EXF2 （定时器2溢出中断）最低优先级 002BH

这种“同级内的优先级”，仅用来解决相同优先级中断源同时请求中断的情况，而不能中断正在执行的同优先级的中断。

D.74LS373地址锁存器芯片

由于MCS-51单片机的P0口是分时复用的地址/数据总线,因此在进行程序存储器扩展时，必须利用地址锁存器将地址信号从地址/数据总线中分离开来。

4、8255输出口扩展：

8255引脚图

8255是可编程RAM/IO扩展器，片内有256*8位静态RAM，2个8位和1个6位可编程并行I/O接口，以及1个14位可编程定时器/计数器。还有地址锁存器和多路转换的地址/数据总线，可直接与MCS-51单片微机相连接。因此还是MCS-51应用系统最适用的扩展器件。

5、键盘及显示电路：

A.键盘输入特点

按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断。一个电压信号通过机械的断开、闭合过程。

由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下断开。因而，在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5~10ms，这是一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。

B.LED动态显示方式的原理

在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在疫区，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用，而共阴极点火供养几点分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通。

LED显示

6、单片机的抗干扰电路：

单片机测控系统的开关信号，往往是通过芯片给出的低压电流如TTL电平信号，这种电平信号一般不能直接驱动外设，而需经接口转换等手段处理后才能用于驱动设备开启或关闭，如不加隔离可能会串到测控系统中造成系统误动作或损坏：因此在接口处理中亦应包括隔离技术。

光电隔离器的原理电路：

当发光二极管有正向电流通过时，即产生人眼看不见的红外光，其光谱范围为700—1000nm。光敏三极管接收光以后便导通。而当该电流撤去时，发光二极管熄灭，三极管截止。利用这种特性即可达到开关控制的目的。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。

7、加热电路：

选用不同的电热器件，启动的过程也不一样。对于电阻率不随温度变化的电热器件，可以直接启动，即在电压过零时触发双向可控硅KS。对于电阻率随温度变化的电热器件，通常使用降压启动方式，即开始通电时，电压逐渐上升，使电热器的工作电流在KS允许的范围以内。过一定的时间后，电热器件的工作电压才达到额定电压。

8、报警装置：

通过按键对要达到的温度进行设定，通过加热装置对水进行加热，当加热温度达到或超过设定值时，将加热信号送到8051中，通过微处理器处理后，输出报警，并通过三极管驱动扬声器或蜂鸣器报警。

三、分工：

组长：黎志成

组员：陈树坚、魏志豪、陈锦楠、陈智兴、黄俊萌

前期：

收集资料：黎志成、陈树坚、魏志豪、陈锦楠、陈智兴、黄俊萌

整理资料：黎志成、陈树坚、魏志豪、黄俊萌