饮水机温度控制系统设计报告

百度文库 - 让每个人平等地提升自我 目录目录 目录目录 1 1 前言前言 . .0 0 设计的目的及意义 0 国内外发展现状及研究概况 0 设计的主要技术指标与参数 1 设计的主要内容 1 2 2 总体方案设计总体方案设计 . .2 2 方案比较 2 方案论证 3 方案选择 3 3 3 单元模块电路设计单元模块电路设计 . .4 4 电路组成及工作原理 4 模块电路的设计 5 信号采集及放大模块设计 5 单片机最小系统 6 模数转换电路设计 7 人机交互界面设计 8 水位探测系统的设计 9 加热控制系统的设计 10 电源电路的设计 11 电路参数的计算及元器件的选择 11 特殊器件的介绍 12 STC89C52 单片机的介绍 .13 ICL7135 模数转换器的介绍.15 LCD1602 液晶显示屏的介绍 .17 TL084 运算放大器介绍 18 4 4 系统软件设计系统软件设计 . .2 20 0 系统主程序设计 20 按键处理子程序设计 21 温度检测子程序设计 22 5 5 系统调试系统调试 . .2 23 3 百度文库 - 让每个人平等地提升自我 硬件调试 23 软件调试 23 6 6 系统功能和指标参数系统功能和指标参数2 24 4 系统能实现的功能 24 系统指标参数测试 24 7 7 结论结论 . .2 25 5 8 8 总结与体会总结与体会 . .2 26 6 9 9 参考文献参考文献 . .2 26 6 附录一附录一相关设计图相关设计图2 28 8 A饮水机温控系统电路图 .28 B饮水机温控系统 PCB 图29 I 1 1 前言前言 设计的目的及意义设计的目的及意义 随着电子技术的发展，特别是大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性 的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术 的出现则是给现代工业控制领域带来了一次新的革命。单片机的应用领域也越来越广 泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。 过去经常采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，现在相当大一部分可以用单片 机予以实现，传统的电路设计方法已演变成为软件和硬件相结合的设计方法。在实际应 用中，单片机经常要与各种传感器相结合组成一定的应用系统，以实现系统的自动检测 与控制。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了 温度检测和温度控制。目前广泛使用的饮水机，具有价格低廉，制造简便等优点。但是 随着用户长时间使用，这些饮水机功能单一、能耗较大、长时间饮用饮水机的水对健康 不利等缺点逐渐暴露出来。 此次设计是基于单片机的温度控制系统。 整个设计过程将使我巩固所学的本专业基 础理论、专业知识和基本技能，增强综合运用所学知识与技术独立分析问题解决问题的 能力；对饮水机的工作原理、元器件选择及电子仪器的常用设计方法等有比较深入的了 解；进而掌握应用单片机进行电子线路设计的基本思想和方法。本设计完全面向实际的 思想可以使我全面的了解电子设计的基本过程和基本工艺， 并且对饮水健康的考虑也使 得此次设计变的更加有意义。 国内外发展现状及研究概况国内外发展现状及研究概况 当今社会，随着科技的进步，电子技术得到了飞速的发展与应用，数字系统的设计 也有了很大的进步，如今运行速度快、在功能更加强大的基础上更加便于使用携带也成 了发展的方向。60 年代以来，在半导体器件和计算机技术发展的基础上，智能控制变 的越来越简单，70 年代单片机产生使世界进入高智能，高效率，以及高可靠性的电子 时代。 目前饮水机的控制方式可分为普通控制型、智能感应型和微电脑控制型三类。普通 控制型饮水机其加热和制冷均自动恒温控制，是目前用户使用最多的机型，并且其价位 适中一般为首选。因而，本文在此基础上，做了一些改造使其更为人性化，比如说加热 温度设置使能够满足用户的各种温度需求，还有防干烧措施和实时显示温度等 现如今单片机的发展日新月异，各种新功能，新器件，新思想不断涌现。在国内外 依旧以做嵌入式控制内核为主， 而本文也是采用这样的一种智能控制思想来实现饮水机 0 的智能控制的，从而实现饮水机温度可控，节能，可视化等设计指标。 设计的主要技术指标与参数设计的主要技术指标与参数 1. 能检测饮水机加热体中的水量和水温并能用 LCD 液晶显示屏实时显示水温。 2. 水量低于设定值时禁止加热，防止干烧。 3. 能够通过键盘任意设定饮水机的加热温度， 同时设定两个快捷加热键， 温水键可 以把水加热到 60 度，开水键可以把水加热到 100 度并实时显示水温。 4. 系统自动比较水温和系统设定温度，当水温低于设定温度 10 摄氏度时，加热器 开始加热，当水温达到设定温度时，加热器停止工作。但当用户重新设定了饮水机的加 热温度后无论水温是否低于设定温度 10 摄氏度饮水机都将水温加热到设定值。 设计的主要内容设计的主要内容 1. 方案比较及论证，查阅相关资料，找到设计电路的基本思路。 2. 掌握基本测量原理。 3. 根据需求和系统的功能，逐级划分模块，明确各模块之间的数据流传递关系。理 解工作原理，绘制原理框图及单元电路设计。 4. 确定软件开发环境，选择设计语言，完成模块功能设计，并分别调试通过。 5. 软硬件联调，将各模块有机的结合起来，组成一个完善的系统。 6. 绘电路原理图、PCB 图，列元件明细表，整理及分析有关数据。 1 2 2 总体方案设计总体方案设计 通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案 来实现系统功能。下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并 分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。 方案比较方案比较 方案一是使用简易的温控系统，这也是现在绝大多数低端饮水机采用的温度控制系 统，它一般使用像“纽扣”大小的“温度继电器” ，内部是由双金属片制成的温度敏感 “开关” ，温度到达一定值时会断开电路，饮水机停止加热。当温度降低的时候双金属 片闭合，电路接通，饮水机开始加热，元件一般装在金属“水胆”外壁上。另外还设有 一个 100 摄氏度的温度继电器 ，断电后需要手动开启，此温度继电器主要用来防止加 热体干烧。 方案二是经过对设计要求的分析我们可以基本确定下设计方案的雏形，即以单 片机为核心，外围围绕温度传感器，调理电路， AD 转换器，水位探测器，加热控制器， 键盘电路和显示电路等。通过软件编程实现对各硬件的控制和通信，进而实现对加热器 的控制，实现设计要求。 在此我们可以选用高性价比的 STC89C52 单片机， 完全可以满足设计要求并能节省 设计成本。我们选用防水型的温度传感器 LM35DZ，首先此款传感器的温度怒测试范围 是 0~100 摄氏度，对于测试水温来说刚好能满足要求，这也提高了温度的测量精度。再 次，LM35DZ 具有非常高的市场普及率，有各种各样的封装形式所以适合我们的选用。 水位监测由于这里只需要定性的测量不需要定量测量， 所以我们直接采用一根金属棒接 于单片机的的一个引脚来判断饮水机是否有足够的水位。 图方案二的原理框图 2 方案论证方案论证 首先两种方案都是可行的，且都有各自的优缺点，下面就分