电热水壶温控系统

学生课程设计报告册

学年学期：2017 - 2018 学年☐春☑秋学期

课程名称：

学生学院：

专业班级：

学生学号：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：***

重庆邮电大学教务处制

一、课程设计任务及要求

设计题目多功能电热开水炉温控系统设计

设计任务：

设计一个多功能电热开水炉温控系统，能够实现热水炉各功能区的温度控制及显示。开水炉分温水区和开水区两部分，其中温水区控温温度可调整。要求基于51单片机设计硬件电路，具有键盘输入、实时时钟、液晶显示、温度采集等功能单元。通过键盘可以实现控温温度设定、时间设定等功能；实时时钟单元用于当前时间信息的获取；液晶显示单元用于时间、当前水温等信息；开水炉加热及进水阀门控制均通过点亮LED灯来模拟。

设计要求：

1.确定总体设计方案：能够结合相关行业规范或标准优化方案设计，

并对方案的可行性进行分析；对所设计系统的经济性进行评价；2.详细设计：给出行车管理系统的整体设计框图；进行硬件电路设计、

焊接与调试；进行软件设计与调试；

3.软硬件系统联调，并进行功能性测试验证；

4.完成设计报告。

课程对培养目标的支撑：

1.能够利用数理、机电及检测原理和方法，构建检测模块间的关系或

函数模型。

2.具备测控专业所需的设计/开发能力，能够对传感器、仪器仪表、信

息采集、显示等设计方案进行分析与评价。

3.能够通过单元集成和优化，针对传感器、仪器仪表、信息采集、显

示等部件进行有效设计，并完成系统的集成和搭建。

4.培养良好的团队协作沟通能力，正确理解个人在项目设计中的作

用，通过查询搜索科技文献、整理设计资料、分析设计结果等方式有效陈述个人设计任务和成果。

5.能够理解测量工程项目中涉及的规范、经济、管理、安全等因素，

理解并运用工程管理、决策及评价方法。

指导教师（签字）

二、人员及分工

姓名学号班级设计分工联系电话

部分硬件电路

设计与实物调

试

硬件电路设计

软件程序设计

软件程序设计

8部分硬件电路设计与资料收集

三、课程设计说明书

目录

摘要 (6)

1 设计说明 (7)

1.1设计概述 (7)

1.2原理分析 (7)

1.3方案论证及可行性分析（含经济成本分析等） (7)

1.4总体设计 (8)

1.5软硬件设计 (8)

1.5.1硬件设计 (8)

1.5.2 软件设计 (13)

1.6 测试结果与分析 (17)

2 设计总结 (17)

致谢 (18)

参考文献 (19)

附件A 设计图纸 (20)

附件B 设计程序 (23)

摘要

该设计是一个简单的模拟多功能电热开水炉温控系统，该设计主要使用的原件有DS18B20温度传感器，AT89C52单片机，四位共阴极数码管两个，液晶显示器一个，电容电感电阻发光二极管若干，该多功能电热开水炉温控系统的设计共分为五部分，主控制器，LED和液晶显示部分，传感器部分，复位部分，按键设置部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阴极数码管，用来显示设定时间及实时时钟，液晶显示单元显示当前水温；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路，按键部分用来设置上下限温度。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示，开水炉加热及进水阀门控制均通过点亮LED灯来模拟。

关键词：多功能电热开水炉温控系统，控制，测量

该设计采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求，单片机接收到传感器信号后将当前温度显示在液晶显示器上输出，数码管显示当前时间，通过键盘输入设置温度的上限和下限，加热温度传感器一定时间后，当温度低于下限时，LED1闪烁用以模拟开水炉加热，升高当前水温，当温度高于上限时，LED2闪烁，模拟进水阀门打开，水温降低，以此来实现温度控制。

1.1设计概述

该设计采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求，单片机接收到传感器信号后将当前温度显示在液晶显示器上输出，数码管显示当前时间，通过键盘输入设置温度的上限和下限，加热温度传感器一定时间后，当温度低于下限时，LED1闪烁用以模拟开水炉加热，升高当前水温，当温度高于上限时，LED2闪烁，模拟进水阀门打开，水温降低，以此来实现温度控制。

1.2原理分析

温度传感器DS18B20周围温度变化会影响其电学特性改变，引起电位变化，产生电信号，单片机接收到电信号并通过简单的编程将该信号转换成温度并显示在液晶显示器上面，温度达到通过按钮设置的温度上限或下限时，相应LED等闪烁，蜂鸣器报警，单片机相应引脚输出高电平，启动开水炉加热或者进水阀门系统。

1.3方案论证及可行性分析（含经济成本分析等）

经过实物测试，该设计能够对温度起到稳定测量和控制作用，但实物测量的精度有待提高，该设计使用的温度传感器DS18B20体积小，硬件开销低，经济实惠，且温度在10度至80度范围内的测量精度较高，可满足设计要求，该设计使用51单片机开发板一块，经济开销较低。

按照系统设计功能的要求，确定多功能电热开水炉温控系统由4个模块组成：主控制器、测温电路、按钮电路和显示电路，其中测温电路由温度传感器和电阻等元件构成，用以温度的测量，按钮电路用以控制温度的上下限，显示器电路显示温度以及温度上限和下限，主控制器负责信号的处理以及反馈。

传感器温度采集按钮电路温度设置

AT89C51控制

驱动驱动

液晶屏显示数码管显示

1.5软硬件设计

1.5.1硬件设计

按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。

总体电路设计：