學生課程設計報告冊
重慶郵電大學教務處制
一、 課程設計任務及要求
二、 人員及分工
三、課程設計說明書
目錄摘要6
1 設計說明7
1.1設計概述7
1.2原理分析7
1.3方案論證及可行性分析（含經濟成本分析等7
1.4總體設計8
1.5軟硬體設計8
1.5.1硬體設計8
1.5.2 軟體設計13
1.6 測試結果與分析17
2 設計總結17
致謝18
參考文獻19
附件a 設計圖紙20
附件b 設計程式23
該設計是乙個簡單的模擬多功能電熱開水爐溫控系統，該設計主要使用的原件有ds18b20溫度感測器，at89c52微控制器，四位共陰極數碼管兩個，液晶顯示器乙個，電容電感電阻發光二極體若干，該多功能電熱開水爐溫控系統的設計共分為五部分，主控制器，led和液晶顯示部分，感測器部分，復位部分，按鍵設定部分，時鐘電路。主控制器即微控制器部分，用於儲存程式和控制電路；led顯示部分是指四位共陰極數碼管，用來顯示設定時間及實時時鐘，液晶顯示單元顯示當前水溫；感測器部分，即溫度感測器，用來採集溫度，進行溫度轉換；復位部分，即復位電路，按鍵部分用來設定上下限溫度。測量的總過程是，感測器採集到外部環境的溫度，並進行轉換後傳到微控制器，經過微控制器處理判斷後將溫度傳遞到數碼管顯示，開水爐加熱及進水閥門控制均通過點亮led燈來模擬。
關鍵詞：多功能電熱開水爐溫控系統，控制，測量
1 設計說明
該設計採用乙隻溫度感測器ds18b20，此感測器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求，微控制器接收到感測器訊號後將當前溫度顯示在液晶顯示器上輸出，數碼管顯示當前時間，通過鍵盤輸入設定溫度的上限和下限，加熱溫度感測器一定時間後，當溫度低於下限時，led1閃爍用以模擬開水爐加熱，公升高當前水溫，當溫度高於上限時，led2閃爍，模擬進水閥門開啟，水溫降低，以此來實現溫度控制。
該設計採用乙隻溫度感測器ds18b20，此感測器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求，微控制器接收到感測器訊號後將當前溫度顯示在液晶顯示器上輸出，數碼管顯示當前時間，通過鍵盤輸入設定溫度的上限和下限，加熱溫度感測器一定時間後，當溫度低於下限時，led1閃爍用以模擬開水爐加熱，公升高當前水溫，當溫度高於上限時，led2閃爍，模擬進水閥門開啟，水溫降低，以此來實現溫度控制。
溫度感測器ds18b20周圍溫度變化會影響其電學特性改變，引起電位變化，產生電訊號，微控制器接收到電訊號並通過簡單的程式設計將該訊號轉換成溫度並顯示在液晶顯示器上面，溫度達到通過按鈕設定的溫度上限或下限時，相應led等閃爍，蜂鳴器報警，微控制器相應引腳輸出高電平，啟動開水爐加熱或者進水閥門系統。
經過實物測試，該設計能夠對溫度起到穩定測量和控制作用，但實物測量的精度有待提高，該設計使用的溫度感測器ds18b20體積小，硬體開銷低，經濟實惠，且溫度在10度至80度範圍內的測量精度較高，可滿足設計要求，該設計使用51微控制器開發板一塊，經濟開銷較低。
按照系統設計功能的要求，確定多功能電熱開水爐溫控系統由4個模組組成：主控制器、測溫電路、按鈕電路和顯示電路，其中測溫電路由溫度感測器和電阻等元件構成，用以溫度的測量，按鈕電路用以控制溫度的上下限，顯示器電路顯示溫度以及溫度上限和下限，主控制器負責訊號的處理以及反饋。
按照系統設計功能的要求，確定系統由3個模組組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。
總體電路設計：
復位與晶振電路模組
目前微控制器廣泛應用在機電、醫療、儀器儀表、工業自動化等多個方面。目前市場上比較流行的微控制器是intel公司的mcs51系列和mcs96系列微控制器、motorola公司的m6800系列微控制器。無論使用何種微控制器，復位電路的都是非常重要的，微控制器復位電路的可靠性直接決定了整個微控制器系統的可靠性[3]。
本設計中微控制器系統的復位電路在這裡使用的是上電+按鈕的復位電路模式，其中電阻r採用的是4.7kω的阻值，電容採用電容值為10uf的電解電容，按下復位按鈕電路重啟，電路回覆初始設定。
電路圖如下：
溫度感測器模組
溫度感測器是最早開發，應用最廣泛的一類感測器。溫度感測器是利用物質各種物理性質隨溫度變化的規律把溫度轉換為電量的感測器。這些呈現規律性變化的物理性質主要有半導體。
溫度感測器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多[2]。，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，並且可根據實際要求通過簡單的程式設計實現9～12位的數字值讀數方式。
電路圖如下：
按鈕模組
按鍵是用來設定溫度的上下限。p30、p31是用來調節溫度下限的按鈕，當按一p30，溫度下限執行加一操作，按下p31下限減一，p32、p33用以調節溫度上限按鈕，按下p32按鈕，溫度上限加一，按下p33按鈕，溫度下限減一，溫度上限與下限均顯示在數碼管上面，進行溫度控制。
電路圖如下：
液晶顯示器模組
液晶顯示器，特別是tft-lcd，是目前唯一在亮度、對比度 、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過crt的顯示器件，它的效能優良、大規模生產特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發展空間廣闊，將迅速成為新世紀的主流產品，是21世紀全球經濟增長的乙個亮點[1]。
本設計中用於顯示溫度值與實時時鐘功能
電路圖如下：
數碼管模組
用於顯示溫度上下限
數碼管與鎖存器電路圖如下：
led模組
led 顯示色彩豐富，3基色的發光管的可以顯示全彩色，顯示顯示方式變化多樣（文字、圖形、動畫、**、電視畫面等）、亮度高，是集光電子技術、微電子技術、計算機技術、資訊處理技術於一體的高技術產品，可用來顯示文字、計算機螢幕同步的圖形。其次，led 顯示的象素採用led發光二極體，將多個發光二極體以序列的形式構成led顯示陣列，這種顯示具有耗電省、成本低、亮度清晰度高、壽命長等優點，而且 led 顯示以其受空間限制較小，並可以根據使用者要求設計屏的大小，具有全彩色效果，視角大，是資訊傳播設施劃時代的產品。再次，led 顯示應用廣泛，金融**、銀行利率、商業廣告、文化娛樂等方面，顯示效果清晰穩定，越來越多的地方開始使用led電子顯示，有巨大的社會效益和經濟效益。
它以其超大畫面、超寬視覺、靈活多變的顯示方式等獨居一格的優勢，是目前國際上使用廣泛的顯示系統[4]。
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