全自动电热水壶的设计(包含原理图和程序)

单片机控制电热水壶温度的设计

中文摘要

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。

[关键词] STC89C52单片机；DS18B20；显示电路

目录

一、引言 (4)

(一)课题研究的背景 (4)

(二)课题研究的目的和意义 (5)

二、硬件电路的设计 (5)

(一)系统设计的框架 (5)

(二)单片机最小系统电路 (6)

(三)单片机的选型 (6)

1.STC89C52单片机简介 (6)

2.STC89C52单片机时序 (7)

3.STC89C52单片机引脚介绍 (7)

(四)温度传感器电路 (9)

(五)系统电源电路的设计 (10)

(六)LCD显示电路 (11)

(七)串口通讯电路 (12)

(八)按键接口电路 (13)

(九)DS1302时钟电路 (13)

(十)存储器接口电路 (13)

三、系统软件设计 (14)

(一)计算温度子程序 (15)

(二)按键处理子程序 (15)

(三)计算温度子程序 (16)

(四)显示数据刷新子程序 (17)

四、结束语 (18)

参考文献 (19)

致 (20)

附件1：系统原理图 (21)

附件2：系统相关程序 (22)

一、DS18B20底层驱动程序 (22)

二、DS1302时钟底层驱动程序 (27)

三、数据存储底层驱动程序 (33)

一、引言

(一)课题研究的背景

工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。本设计就是基于单片机STC89C52温度控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。

(二)课题研究的目的和意义

随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。单片机STC89C52 能够根据温度传感器DS18B20 所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的围之。所有温度数据均通过液晶显示器LCD显示出来。系统可以根据时钟存储相关的数据。

通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。

二、硬件电路的设计

(一)系统设计的框架

本课题设计的是一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度采集模块、按键处理模块、实时时钟模块、数据存储模块、LCD显示模块、通讯模块以及单片机最小系统。

图1 系统设计框架

(二)单片机最小系统电路

在课题设计的温度控制系统设计中，控制核心是STC89C52单片机，该单片机为51系列增强型8位单片机，它有32个I/O口，片含4K FLASH工艺的程序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为12MHz，一个指令周期为1μS。使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主要包括：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式（EA脚的高低电平选择），电路如下图2所示：

图2 单片机最小系统

(三)单片机的选型

本课题设计的温度控制系统主控制芯片选型为STC89C52单片机，其特点如下：

1.STC89C52单片机简介

目前，51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。STC89C52单片机是宏晶科技生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个512K的片数据存储器RAM；4K片程序存储器；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ。以上各个部分通过部总线相连接。

2.STC89C52单片机时序

STC89C52单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个震荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12MHz 的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。在加结束时完成指令操作。多数STC89C52指令周期为1—2个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。

3.STC89C52单片机引脚介绍

STC89C52单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个