基于單片機熱水器溫度控制系統(tǒng)

摘  要
隨著電子技術的發(fā)展，用計算機控制熱水溫度作為一種控制方法，正不斷的完善和發(fā)展，應用非常廣泛，具有節(jié)能，節(jié)水，安全，供熱效率高等一系列優(yōu)點。
采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產中經常會遇到的問題。
本設計主要解決的問題是完成熱水器溫度控制系統(tǒng)的硬件設計及軟件設計。經過認真考慮和分析，最終采用16位單片機，熱水器可以任意設置溫度范圍，用PID控制參數自動調正，具有上下限溫度聲光報警功能，液位采用四位LED數碼顯示器顯示，顯示范圍為0.00-99.9C，有停電和漏電保護功能，停水斷電防干燒功能等等。

關 鍵 詞：AT89C51；單片機；溫度；熱水器

ABSTRACT
Along with electronic technology development，Takes one control method with the computer control hot water temperature，The unceasing consummation and the development, the application is extremely widespread, has the energy conservation, saving water, safe, heating efficiency higher a series of merits.
Uses the monolithic integrated circuit to come to the temperature to carry on the control, not only has the control convenient, the configuration simple and the flexibility big and so on the merits, moreover may enhance the accusation temperature large scale the technical specification, thus can enhance the product greatly the quality and quantity. Therefore, the monolithic integrated circuit to the temperature the control question is a question which in an industrial production can meet frequently.
This design main solution question is completes the water heater temperature control system the hardware design and the software design. After considered earnestly with the analysis, finally uses 16 monolithic integrated circuits, the water heater may establish the temperature range willfully, regulates automatically with the PID controlled variable, has the bound temperature acousto-optics to report to the police the function, the fluid position uses four LED numerical code monitor to demonstrate, demonstrated the scope is 0.00-99.9C, has the power cut and the leakage protection function, cuts off the water supply the power failure to guard against parched function and so on.

Keywords: AT89C51；Monolithic integrated circuit; Temperature; Water heater

目  錄
第1章  緒論………………………………………………………………………1　
1.1 熱水器系統(tǒng)簡述和總體概述………………………………………………1
1.2 基本功能及性能指標………………………………………………………1
1.3 總體論證……………………………………………………………………2
1.3.1控制方法的選擇……………………………………………………………2
1.3.2系統(tǒng)組成……………………………………………………………………3
第2章 硬件系統(tǒng)電路設計……………………………………………………4
2.1 單片機的選擇………………………………………………………………4
2.2  AT89C51的引腳及其主要功能……………………………………………5
2.3 復位電路—看門狗X25045…………………………………………………8
2.3.1 概述………………………………………………………………………8
2.3.2 引腳排列及引腳說明……………………………………………………8
2.3.3 工作原理…………………………………………………………………9
2.4 集成溫度傳感器AD590……………………………………………………13
2.4.1 AD590溫度-電流傳感器的工作原理……………………………………14
2.4.2 AD590的性能特點…………………………………………………………14
2.5 信號轉換與放大電路………………………………………………………15
2.6 V/F轉換器……………………………………………………………………16
2.6.1 V/F轉換器的優(yōu)點…………………………………………………………16
2.6.2性能特點…………………………………………………………………17
2.6.3 內部結構與工作原理……………………………………………………17
2.7 行列式鍵盤與顯示接口……………………………………………………21
2.7.1 行列式鍵盤工作原理……………………………………………………21
2.7.2 鍵盤工作方式……………………………………………………………21
2.7.3鍵盤掃描方式……………………………………………………………21
2.7.4 LED顯示器結構與原理……………………………………………………22
2.7.5 LED顯示方式………………………………………………………………23
2.7.6 譯碼器7447………………………………………………………………23
2.8 執(zhí)行單元—固態(tài)繼電器……………………………………………………24
2.8.1 固態(tài)繼電器的分類………………………………………………………24
2.8.2 SSR的結構和工作原理……………………………………………………24
2.8.3 固態(tài)繼電器應用中應注意的問題………………………………………25
2.9 漏電保護器的工作原理和應用……………………………………………26
2.9.1 漏電保護器的工作原理…………………………………………………26
2.9.2 漏電保護器額定漏電動作電流的選擇…………………………………28
2.9.3 漏電保護器的正確接線方式……………………………………………29
2.10 水位檢測顯示及上上限溫度報警………………………………………31
第3章 軟件程序設計……………………………………………………………34
3.1 系統(tǒng)理論分析………………………………………………………………34
3.2 控制算法的程序設計………………………………………………………35
3.2.1 數字PID控制算法………………………………………………………35
3.2.2 PID 參數的整定方法——歸一參數整定法……………………………36
3.2.3 數字濾波—程序判斷濾波………………………………………………37
3.3 主程序………………………………………………………………………38
3.3.1鍵盤輸入中斷服務程序流程圖…………………………………………39
3.3.2修改PID參數子程序流程圖………………………………………………39
3.3.3設定溫度子程序…………………………………………………………40
3.3.4運行子程序流程圖………………………………………………………40
3.3.5定時中斷服務程序運行子程序流程圖…………………………………40
3.3.6水溫檢測子程序流程圖…………………………………………………41
3.3.7 PID算法子程序流程圖……………………………………………………42
第4章 經濟技術分析……………………………………………………………43
結  論……………………………………………………………………………45
致  謝……………………………………………………………………………46
參考文獻…………………………………………………………………………47
附錄A……………………………………………………………………………48
附錄B……………………………………………………………………………58