基于单片机智能电水壶控制系统设计毕业设计

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教学单位信息工程系

本科毕业论文（设计）题目基于单片机智能电水壶控制系统设计

学生姓名张俊

专业名称电子信息工程

指导教师丁么明邬小林

2012年12月20日

基于单片机智能电水壶控制系统设计

摘要：本课题设计介绍了MCS-51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。通过电加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过DS18B20将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LCD1602显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统。单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、LM393芯片等组成的单片机控制电路、温度检测电路、键盘及显示电路和温度加热电路。整个系统的关键电路是单片机控制电路，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入信号通过温度传感器进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警，水温低于设定的温度值时，系统又开始自行运行，另外电水壶控制系统可以防止干烧。

关键字：单片机；温度控制；控制器

Based on the SCM smart kettle control system Abstract:The design of this project MCS-51 series single-chip controller chip control, electric kettle work. Water through the the temperature of the water and more than the water temperature alarm system. Microcontroller control Kettle including the 8051, LM393 chip microcontroller control circuit, temperature detection circuit, keyboard and display circuit and temperature of the conversion of the input and output, the input signal can be sampled by the temperature detection circuit by the temperature sensor for processing processing output to the display to display, and the temperature can be controlled by the controller, exceeds the specified temperature when the water was the water temperature is below the set temperature value, the system began to run on its own, another Kettle control system can prevent dry [15].

Key Words:SCM；Temperature control；Controller

目录

1、引言 (1)

2、热水壶控制系统相关技术总体概述 (2)

2.1单片机简述 (2)

2.1.1单片机的组成 (2)

2.1.2单片机的特点 (3)

2.1.3单片机的应用 (3)

2.2 keil软件语言简介 (5)

2.3 方案选择与相关技术 (5)

2.3.1系统方案的选择方案与论证 (5)

2.3.2单片机芯片选择方案与论证 (6)

2.3.3显示模块的选择方案与论证 (6)

2.3.4报警部分选择 (7)

2.3.5电源电路选择方案与论证 (7)

2.4系统总体设计框图 (8)

3、电热水壶控制系统的硬件设计 (8)

3.1电源转换电路 (8)

3.2单片机最小系统 (9)

3.2.1单片机时钟电路 (9)

3.2.2单片机的复位电路 (9)

3.2.3单片机的最小系统 (10)

3.3温度采集模块 (11)

3.4继电器介绍 (12)

3.5键盘及显示电路 (13)

3.5.1键盘输入特点 (13)

3.5.2LCD1602显示器说明 (13)

3.6 加热电路和报警装置 (15)

3.6.1加热电路 (15)

3.6.2报警装置 (16)

3.7整体电路设计 (16)

4、单片机的软件设计 (17)

4.1总的程序设计框图 (17)

4.2读出温度子程序 (18)

4.3计算温度子程序 (19)

4.4温度保持在某一设定值子程序 (20)

5、系统联合调试 (21)

5.1硬件调试 (21)

5.2软件调试 (21)

5.3整机调试 (21)

6、结论 (21)

参考文献 (21)

附录 (22)

谢辞 (29)

1、引言

经过几十年的发展，中国电热壶市场已经进入成熟期。前些日，在网上了解到，电热水壶产量的复合增长率为26.36%，产值的复合增长率为35.00%，产量、出口量和内销量同步迅速增加。行业内人士预测，2012年国内电热水壶预计销售量在1400万台左右，市场规模将达到20亿元。市场迅猛的增长使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开始变的很引人注目[2]。

国内智能热水壶市场中大概有比较智能化热水壶和比较不智能化热水壶两种。比较智能化热水壶一类，通过温度传感器测温，将温度信号传送到单片机中进行处理，单片机根据温度传感器送来的温度信号，做出相应命令，控制热水壶的开关、功率等，并具备智能化的声光报警系统等功能；而比较不智能化的智能热水壶一类，通过利用水沸腾时会产生蒸汽这一现象，用蒸汽压力控制开关的闭合来实现智能热水壶的控制，智能化程度较低[1]。

对于常规的电热水壶，只要接通电源，就开始加热，直到水沸腾后通过蒸汽来产生声音报警。这种设计有下面几个方面的不足：

(1)如水壶中没水，电源误接通时也会一直加热，容易引起事故。

(2)当只需要加热到沸点以下某一温度时，不能及时给出声音报警信号。

(3)当水加热沸腾后不能自动停止工作。

针对以上不足，在本设计方案中，用MC-51单片机作为控制芯片，管理整个电热水壶的工作情况，构成了一个闭环控制系统，而且增加了三个按键和LCD1602显示。它的工作情况和常规的热水壶相比，有下面几个方面的特点：

(1)有三个按键，可用来设置希望加热到的温度即报警的温度。上电复位后，设置温度初值为30度，每按一下K2按键，温度设置值就会增加5度，每按一下K3按键，温度设置值就会减少1度。

(2)K1这个按键还具有启动电热水壶开始工作的作用。当每次电源接通后，只有按键按下过之后，电热水壶才开始加热，这样，可以防止电源误接通时电热水壶一直加热，引发事故。

(3)当加热到设置温度时，单片机会控制停止加热，并通过蜂鸣器给出声音提示。

(4)LCD1602在设置温度操作时显示当前设置的温度[13]。