基于单片机的电热水壶控制系统的毕业设计(论文)word格式
基于单片机的电热水壶控制系统的设计
基于单片机的电热水壶控制系统的设计张英平;陈起新;高加【摘要】At present market ,the control system of electric kettle has a single function and the heating time can not be controlledaccurately ,which causes the waste of electric energy .This paper focused on the design of an electric kettle control system .The system used 51 Micro-controller and PID control algorithm .Temperature sensor DS18B20 and ultrasonic ranging module US-100 were used in the controlsystem .The system has many functions,such as accurate temperature control ,liquid level measurement ,voice alarm and LCD display .With 2 L/1 500 W electric kettle as an example ,the test results showed that the heating time is less than 4 minutes, the heating rate is higher than10 ℃/min and the temperature error is less than0 .5 ℃.%目前市场上电热水壶的控制系统大多存在功能单一，加热时间不能精确控制产生过烧，造成电能的浪费．利用51单片机为控制器结合和PID控制算法，温度传感器DS18B20和超声波测距模块US-100为检测器件设计了一款电热水壶控制系统．系统具有精确控温、液位测量、语音报警和液晶显示等功能．以2L／1500 W的电热水壶为例，测试表明，系统升温时间＜4 min，升温速率≥10℃／min，温度误差≤0．5℃．【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】5页(P101-105)【关键词】电热水壶;温度传感器;单片机;液晶显示【作者】张英平;陈起新;高加【作者单位】吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TP368随着电子工业的飞速发展，计算机控制技术和传感器技术在小家电中的应用越来越广泛，进而提高了人们的生活质量.现有电热水壶的功能单一、易产生过烧等缺点，本文采用温度传感器DS18B20和超声波测距模块设计了基于单片机的电热水壶控制系统.本系统拥有温度和水位的高精度测量、语音报警、液晶显示等功能[1-3].系统由单片机、液晶显示、键功能、温度测量、液位测量、加热模块、语音报警和水壶等模块构成，总体框图如图1所示.系统首先利用温度传感器DS18B20检测实时温度，用超声波测距模块US-100进行液位测量，将检测的温度和液位信号经过单片机数据处理，处理结果在HS12864上显示.系统具有预设温度上限、下限报警功能，报警点可以通过键盘输入数据进行设置，温度达到设置值时，系统会发出语音报警并停止加热.各个功能模块如下.(1)微控制器模块微控制器采用STC89C52单片机[4-6].它是一种8位微处理器芯片，可以反复擦除、烧写1 000多次，可以很好的满足本系统的设计要求，其外围接口分配如表1所示.(2)键功能模块作为整个系统的键功能输入模块，主要由一个4*4矩阵键盘组成，用来设定温度值.电路原理图如图2所示.单片机的P0口控制键盘，按键功能分为数字键0～9、清除键、上下移动键和确定键.(3)液晶显示模块系统采用HS12864液晶屏进行显示，电路原理图如图3所示.单片机的P1.0～P1.2脚分别控制液晶屏的RS寄存器选择端、R/W读写端和E使能端.(4)语音报警模块系统采用WT588D-U-32M实现语音报警[7]，电路原理图如图4所示.单片机的P2.0～P2.2分别连接WT588D语音芯片的16脚串行时钟CLK、17脚片选CS和18脚串行数据DATA，扬声器连接WT588D芯片音频输出的9脚PWM+和10脚PWM-.(5)温度测量模块由温度传感器DS18B20来进行温度检测[8-9]，电路图如5所示.DS18B20的数据引脚DQ与单片机的P3.7引脚连接.(6)液位测量模块采用超声波测距模块可以实现液位测量，电路图如6所示.单片机的P1.3和P1.4脚分别连接超声波探头电路的接收和发送.(7)加热模块系统采用5 V固体继电器控制加热水壶电源开关，电路原理图如图7所示.单片机的P1.5脚控制继电器.系统软件程序设计主要实现矩阵键盘设定温度上、下限，检测温度和液位显示在液晶上，并且控制加热装置，当测量温度超出设定值时进行语音报警和光提示[10-11].图8是主程序流程图，其工作过程如下：系统初始化，随后进入循环体中，先调用键功能函数读取键值，再调用温度读取函数，测量液位，液晶显示温度和液位，最后调用加热控制函数和报警函数.系统软件包含温度读取子程序、键程序、液位测量子程序、语音子程序等.下面重点说明温度读取子程序设计方法.图9是温度读取子程序流程图，先进行初始化，再读取温度数据，转换数值后进行显示，检测到的温度如若与预先设定的温度值不符，那么就会断开继电器，反之闭合，最后返回子程序.系统测试仪器有数字示波器，直流稳压电源，单片机开发板，数字万用表，水银温度计和钢板尺.环境在室温25 ℃下，以2 L/1 500 W的电热水壶为例，将超声波探头固定在水壶的口上，以该模块的电路板压在水壶边缘为准，垂直向下发射超声波.温度测量数据如表2所示，设定恒温值在50 ℃～80 ℃之间，设定保温时间均为2 min，测得加热所需调节时间小于1 min，最终稳态误差不大于0.5 ℃.液位测量数据如表3所示，用钢板尺测量的实际水位在50～80 mm之间，经过超声波测距模块计算，所得测量误差小于1 mm.根据测试的结果可知，系统能够达到温度和液位的检测和液晶显示，并且可以设置温度报警点.温度达到预先设定值时，发出报警提示，同时加热控制装置停止，并且可以分别控制保温时间和温度值.可以得出以下结论：(1)具有温度测量功能，测温分辨误差不大于0.5 ℃，最小区分度为0.1 ℃；(2)具有液位测量功能，液位测量使用超声波测距探头，液位测量误差不大于1 mm；(3)通过按键来设定温度值，测试时现场指定温度控制值，升温时间小于4 min，升温速率大于等于10 ℃/min，温度达到设定值时有语音提示.声音提示之后开始计时，2 min之内控温误差不大于0.5 ℃.(4)用液晶显示预设和检测的温度和液位.系统实现了电热水杯的温度和液位的精确控制，实时显示所监控的温度和液位，并且具有语音和光报警功能，用来提示温度超过预定值，达到了设计要求，具有较好的市场应用前景.【相关文献】[1]田志标.基于品牌产品识别的智能小家电外观设计研究[D].华东理工大学,2014.[2]吉小辉,陈育中.电水壶自动断电控制器的研究与设计[J].电子设计工程,2013,21(14):83-85.[3]王春武,马中平,王仁俊,等.一种便携式心冲击信号检测装置设计与实现[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2013,34(4):120-122.[4]张家伟,刘成忠.基于STC89C52RC的养殖区温控系统设计[J].甘肃农业大学学报,2014,49(1):161-165.[5]梁锋林,邱兴阳,郑健.基于STC89C52与GPRS药品仓储温湿度监控系统[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2015,31(1):14-17.[6]李鑫,张全贵,王普.基于WT588D的煤矿井下综合语音报警平台设计[J].计算机工程与设计,34(5):1870-1874.[7]王响,白金柯,王志鹏.一种基于DS18B20的温度采集系统设计[J].电子设计工程,2015,23(18):90-92.[8]王立忠,蒋宁,程礼邦,等.盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2015,36(1):95-98.[9]舒俊,陈少克,周军.基于ANSYS的双层不锈钢水壶温度场模拟与验证[J].制造业自动,2014,36(10):60-62.[10]张伟伟,曹谢东,张斌,等.基于模糊控制的水温控制系统设计与实现[J].微型机与应用,2014,33(17):88-91,94.[11]于光普,黎东升,尤传富.智能水温控制系统的设计及实现[J].长春工业大学学报(自然科学版),2011,32(1):29-32.。
基于单片机智能电水壶控制系统设计
基于单片机智能电水壶控制系统设计一、引言智能家居系统的快速发展为人们带来了更加便利和舒适的生活体验。
智能电器已经成为了现代家庭不可或缺的一部分。
本文将基于单片机，设计一款智能电水壶控制系统，实现对电水壶的温度控制、定时功能和远程控制等功能。
二、系统设计该系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分：主要包括温度传感器、单片机、开关、继电器、显示屏等元件。
软件部分：主要包括单片机程序的编写和手机APP的开发。
1.硬件设计（1）温度传感器：用于检测水温，通常选择数字温度传感器，如DS18B20，能够精确测量水壶内部的温度。
（2）单片机：选择适合的单片机，如51单片机，用于接收传感器的数据，处理按键输入，控制继电器等。
（3）开关：用于控制电源的开关，通过按键来控制水壶的启动和关闭。
（4）继电器：用于控制加热器的开关，当温度低于设定的温度阈值时，继电器通电，加热器开始工作。
（5）显示屏：用于显示当前水壶的温度和状态。
2.软件设计（1）单片机程序：通过单片机的IO口连接温度传感器和开关，并通过串口与手机APP进行通信。
程序首先初始化相关硬件，然后循环读取温度传感器的数值，并进行温度控制和定时功能的处理。
同时，根据开关的状态来控制继电器的开关，实现加热器的自动启动和停止。
（2）手机APP：开发一款手机APP，用户可以通过该APP来远程控制电水壶的启动和关闭，设定水温，设置定时功能等。
APP与单片机通过蓝牙或Wi-Fi进行通信，实现与电水壶的互动。
三、系统特点与优势1.温度控制精准：采用数字温度传感器，能够精确测量水温，实现对加热器的精准控制，确保水温始终在设定的范围内。
2.定时功能实现：用户可以通过手机APP设置定时功能，实现提前启动或者定时关闭电水壶，方便用户的使用。
3.远程控制：用户可以通过手机APP随时随地控制电水壶的启动和关闭，无需亲自操作。
4.显示屏显示：电水壶的温度和状态将通过显示屏实时显示，方便用户掌握当前状态。
(完整word版)基于单片机控制的快热式电热水器设计(2稿)
学号_毕业论文（设计）课题基于单片机控制的快热式电热水器设计学生姓名院部电气工程学院—0—专业班级指导教师吴慧二○ 一五年五月基于单片机控制的快热式电热水器设计摘要随着现代科技的不断发展进步，人们的生活水平也在不断的提高，方便、快捷、环保的家用电器不断的深入人们的生活，家用电热水器也满足不了这飞速发展的时代了，快热式电热水器的使用逐渐普及开来了。
单片机是本设计的核心控制器，辅以键盘、显示器等智能一体化。
本设计使用的是AT89C51单片机来控制电路。
本设计主要分为两个部分，硬件电路设计和软件仿真。
硬件电路设计主要包括加热控制电路，报警电路，LED显示，温度监控等,本设计使用双向可控硅,用单片机通过光耦给可控硅触发信号，可控硅的导通角就会随之变化，从而控制电热丝的有效加热功率，并且串联105℃的熔丝来防止温度过高时加热管干烧；软件包括主程序的设计，温度检测程序设计，频率测温程序设计，显示扫描程序的设计等，程序主要由C语言编写,并给出了仿真图设计。
—1—这种快热式电热水器，即开即热,使用安全方便,省时省电，适应于当前快节奏的生活,有着十分可观的发展前景。
关键字：单片机；双向可控硅；电热水器；温度—2—ABSTRACTWith the continuous progress of science and technology, pe ople’s living level also in continuous improvement, convenient, fast, environmentally friendly home appliances into people's lives, home electric water heater also meet era of the rapid development of the， fast heating type electric water heater use grew in popularity to open the. SCM is the core of the design controller, with keyboard, monitor and other intelligent integration. This design uses AT89C51 microcontroller to control the circuit. This design is mainly divided into two parts， hardware and software. Hardware mainly includes heating control circuit and alarm circuit, LED display， temperature monitoring, using a bidirectional thyristor, MCU through the coupler to SCR trigger signal， control thyristor conduction angle, and control the effective electric wire heating power, and series 105 DEG C molten wire to prevent high temperature heating tube dry burning. The software includes the main program design， temperature detection program design，frequency temperature program design， showing scanning program design, program mainly by the C language compilation， and gives some program flow diagram design。
基于单片机的热水器水温水位控制系统毕业设计论文
基于单片机的电热水器水温水位控制系统设计摘要随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及。
与之相配套的控制仪也相继问世。
然而，目前市场上的各种热水器控制电路还与理想要求相差甚远。
因此我设计了新型的热水器水温水位控制系统来满足于当今的需求，该热水器智能控制系统主要由AT89S52单片机控制、DS18B20温度传感器、独立键盘、LED数码管和报警系统组成。
该系统能测量并显示水温、设置水温范围，若水温不处于所设置的水温范围则报警，同时还能对水位进行设置及加水，先设置好需要加水的水位段数，单片机会根据这个数进行判断是否加水。
通过软硬件调试使以上所述功能都能正常实现。
本次设计是对水温水位控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温水位参数进行控制，提高了电器的工作稳定性，同时引进了数字传感器对水温进行数据采集，这样也就提高了系统的控制精度，以其自身的控制精度高、稳定性好和成本低的独特优点在今后将会由广泛的实用价值，其基于单片机的改进方法也具用广泛的应用意义。
关键词：单片机；DS18B20；水温水位控制Electric Water Heater Water Temperature-Level ControlSystem Based on SCMAbstractWith the improvement of people's living standard, the use of various water the various water a new type of water nowdays. The design of solar water independent keyboard ,LED and alarm system.The system can measure and display water temperature ,set the range of water temperature,of the water temperature is not in the range of setting temperature is alarming.At the same time,you can set the water level and add water,first,need to set up the water level above the water,single-chip will determine whether add the water or not according to the number.Through be normal.For other related parameters, it also meaning using. The revivification of the water control system is an intelligent product. To its own control of , stability and low cost of the advantages, in the future there will be a wide range of practical value.The design of the water temperature control system is to improve the intellectualized. A monolithic integrated circuits is to control the level of parameter and improve the stability of the electrical work, and meantime, What’s more, its based on single ways of improvement meaning.Keywords: singlechip; water level’s examination; water temperature’s examination目录摘要 (I)A BSTRACT (III)第1章绪论 (1)1.1选题的意义 (1)1.2电热水器发展现状 (1)1.3课题任务 (3)第2章系统设计方案 (5)2.1.1系统原理 (5)2.1.2子系统工作原理 (5)2.2设计方案 (6)2.2.1系统设计方案的选择 (6)2.2.2各部件控制系统方案 (8)第3章系统硬件设计 (11)3.1系统总体设计 (11)3.2各单元电路设计 (13)3.2.1控制单元设计 (13)3.2.2显示单元设计 (19)3.2.3检测单元设计 (25)第4章系统软件设计 (33)4.1主程序设计 (33)4.2子程序设计 (33)4.2.1温度采集 (33)4.2.2控制按键设计 (34)4.2.3读温度 (35)第5章系统调试 (37)5.1硬件调试 (37)5.1.1调试步骤 (37)5.1.2液位检测 (37)5.1.3温度检测 (38)5.2软件调试 (38)5.2.1P ROTEUS仿真 (38)5.2.2软件调试过程 (39)5.3系统联调 (39)总结 (43)参考文献 (45)致谢 (47)第1章绪论1.1选题的意义随着电子技术的发展，特别是随着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，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。
基于单片机智能电水壶控制系统毕业设计
基于单片机智能电水壶控制系统毕业设计目录1、引言 (1)2、热水壶控制系统相关技术总体概述 (3)2.1单片机简述 (3)2.1.1单片机的组成 (3)2.1.2单片机的特点 (3)2.1.3单片机的应用 (4)2.2 keil软件语言简介 (5)2.3 方案选择与相关技术 (6)2.3.1系统方案的选择方案与论证 (6)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 (7)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 (9)3.1电源转换电路 (9)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 (10)3.2.3单片机的最小系统 (11)3.3温度采集模块 (12)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 (14)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 (17)4、单片机的软件设计 (18)4.1总的程序设计框图 (18)4.2读出温度子程序 (19)4.3计算温度子程序 (21)4.4温度保持在某一设定值子程序 (22)5、系统联合调试 (24)5.1硬件调试 (24)5.2软件调试 (24)5.3整机调试 (24)6、结论 (25)参考文献 (26)附录 (27)谢辞 (33)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、出口量和销量同步迅速增加。
行业人士预测，2012年国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]。
基于单片机的智能热水壶设计
基于单片机的智能热水壶设计
摘要：
本文介绍了基于单片机的智能热水壶的设计原理，系统采用AT89C51单片机，热水壶用于控制加热元件和调节温度，系统的功能包括：自动加热，定时加热，温度测量，定时关机，报警等功能，用户可以通过设置这些参数来控制热水壶的加热。
热水壶的温度控制器通过热敏电阻进行温度测量，实时读取到温度参数，而用户输入的温度参数会被比较，来进行调节加热元件的加热。
这种基于单片机的智能热水壶除了加热功能外，还有定时加热、报警等功能，可以更方便地为使用者提供便捷的服务，大大提高了生活质量。
关键词：单片机智能热水壶热敏电阻加热元件
1引言
随着科技的发展，越来越多的智能家居产品出现，智能热水壶也是其中之一、智能热水壶的出现大大改善了家庭生活中的质量，通过它可以实现自动温度控制，还可以实现定时加热、报警等功能。
2系统功能
本文描述的智能热水壶系统包括以下功能：
（1）自动加热：如果用户输入要求的温度参数大于当前的温度，系统会自动启动加热元件，以达到指定的温度。
（2）定时加热：如果用户想要在一些指定的时间加热水温。
基于单片机的智能热水壶设计毕业论文[管理资料]
![基于单片机的智能热水壶设计毕业论文[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/758fc9ff4431b90d6d85c781.png)
目录内容摘要 (1)关键词 (1)第1章绪论 (2)................................................ 错误!未定义书签。
................................................ 错误!未定义书签。
(3)第2章系统总体设计 (4) (4) (4) (4) (5)第3章硬件模块电路设计 (6) (6) (6) (6) (7) (8) (8)总系统电路 (9)第4章软件模块电路设计 (10)设计总体思路 (10)烧开水功能设计特点 (10) (10) (11)第5章系统测试 (12)硬件部分测试 (12) (12) (12)软件部分测试 (12)结果分析 (12)结论 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录1 电路原理图与PCB图 (17)附录2系统总程序代码 (19)附录3元器件清单 (30)附录4设计实物图 (31)[Abstract] (32)基于单片机的智能热水壶系统设计【内容摘要】在日常生活中，热水壶有着十分广泛的应用领域。
热水壶是结合用户的实际需求和现代社会需要的一种智能产品，于是本次设计了以单片机为核心器件，结合人性化的理念，最终实现智能的控制电路和程序设计的智能热水壶。
本设计实现了日常烧开水功能，以及通过按键设定温度加热冷水，达到设定温度后，通过蜂鸣器提醒用户并自动断电，同时液晶显示屏显示即时温度等拓展功能。
本设计硬件部分由单片机芯片、温度检测，蜂鸣报警、液晶显示等模块，同时利用了单片机的智能性，软件部分在keil uvision开发环境中使用C语言编写软件程序，实现了对水温的智能控制，其具有生活化、实用性强的特点。
【关键词】单片机；智能；热水壶；DS18B20；烧水；第1章绪论研究背景近年来，随着单片机技术的发展，单片机的应用研究不断深入，传统控制检测快速更新。
在实时检测和自动控制的系统中，单片机通常是作为一个核心部件，基于具体的硬件结构和应用对象的应用特点，并结合软件改进控制系统，代替复杂的电子电路或数字电路，通过软件控制外围电路，确保智能化能够实现。
最新毕业设计（论文）-基于单片机的智能电热水器（硬件）可编辑文档下载
最新毕业设计（论文）-基于单片机的智能电热水器（硬件）可编辑文档下载更多精品资料尽在我的主页摘要这次的设计采用ATEML公司生产的AT89S51单片机为核心来设计智能电热水器。
本设计也对单片机控制电热水器实现智能化的可能性进行了分析，利用温度传感器、水位检测装置、等来完成本设计。
设计分成两个部分，在硬件设计方面，主要对单片机最小系统及其扩展、电源电路、键盘显示及接口电路、LED显示电路、水温检测电路、加热电路等进行了详细介绍。
还详细介绍了设计中应用到的主要芯片的性能和特点，包括AT89S51、74LS240、DS18B20、74HC245等。
在软件设计方面，采用汇编语言编程，是由于其易于为单片机所识别，执行速度快。
该智能电热水器设计完善，实现方案简单易行。
采用软件设计来控制，可以实现智能检测水位及水温，智能加热，并且提高了整机的可靠性及准确性。
关键词：单片机; 电热水器; 智能;权威咨询机构精心打造ABSTRACTThis design USES ATEML company produces the AT89S51 as the core to design intelligent electric water heater. The design of single-chip microcomputer control and the possibility of electric water heater realize intelligent analyzed, using temperature sensors, water level detection equipment, etc to complete the design.Design is divided into two parts, in terms of hardware design, mainly to the single chip minimize system and its extension, power supply circuit, keyboard display and interface circuit, the LED display circuit, water temperature detection circuit, heatingcircuit described in detail. Also introduces the main application to design characteristics and properties of the chip, including AT89S51, 74LS240, DS18B20, 74HC245 etc. In software design, use assembly language programming, is due to its easy to identify, execution by MCU fast speed.This intelligent electric water heater design perfect, the implementation scheme is simple. Using software designed to control, can realize intelligent detection levels and water temperature, intelligent heating, and improve the machine's reliability and accuracy. Keywords: single-chip microcomputer; Electric water heater; intelligence;II目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................................................................. II 目录.................................................................................................... III 1 绪论 (1)1.1 选题的背景、目的及意义 (1)1.2 国内外的研究状况和成果 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 设计目标以及方案选择 (4)2.2 芯片选择以及介绍 (5)2.2.1 AT89S51介绍 (5)2.3 数字温度传感器DS18B20介绍 (8)2.3.1 DS18B20的主要特性 (8)2.3.2 DS18B20工作原理 (10)2.3.3 DS18B20有4个主要的数据部件 (10)2.3.4 DS18B20的应用电路 (14)2.4 74LS240简介 (16)2.4.1 74LS240特点介绍 (16)2.5 LED数码管显示 (16)2.5.1 LED数码管介绍 (16)2.5.2 LED数码管显示方式和典型应用电路 (17) 2.5.3 LED数码管编码方式 (18)2.6 固态继电器 (19)2.6.1 固态继电器工作原理 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 硬件系统设计 (20)3.1.1 电源电路 (20)3.1.2 单片机系统电路 (21)3.1.3 键盘接口电路 (24)3.1.4 温度检测电路 (24)3.1.5 温度显示电路 (25)3.1.6 看门狗电路 (26)III。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
前言Intel公司在MCS-48系列单片微机的基础上，采用HMOS技术，研制出了8位高档的MCS-51系列产品微机。
该微机型在性能上有了很大的改进和提高：片内程序存贮器容量扩大了一倍，外部程序存贮器的寻址空间扩大到64K字节。
片内数据存贮器扩大了一倍，外部数据存贮器的空间达到64K字节。
并行I/O口线增加到32，且可进行位处理。
MCS-51设有两个16位的定时器/计数器，且可程序设定多种工作方式。
设有一个全双工串行I/O口，可程序设定4种工作方式，设有4个8位的通用工作寄存器区，可适应多级中断和子程序嵌套的情况，这样可避免寄存器内容进行栈保护操作，提高了中断响应速度，加速了子程序的调用，设有两个内部中断源和两个外部中断源，一个串行口中断源，可程序设定中断优先级，堆栈位置可允许设定，深度可在允许范围内选用。
MCS-51指令系统增强了加，减，乘，除，比较，堆栈操作，因而运算功能大大加强。
所设置的灵活的跳转指令，不仅能充分满足了实际应用的需要，而且可尽量减少程序存贮空间的占用，MCS-51内部设有可直接进行位寻址的存贮器、位处理指令、位处理累加和运算器等，因而为一种功能极强的位处理机。
这为控制方面的应用和逻辑运算提供了很大方便。
从以上可见，MCS-51系列单片微机具有很强的功能，使用范围广，既可构成功能很强的复杂系统，也可组成较简单的应用系统。
目前，单片机在家电，工业生产等领域的应用非常广泛，为了适应不同产品对单片机的不同要求，半导体生产厂家生产出了各种规格的单片机。
本文介绍了一种以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。
温度检测电路由热电偶、运算放大器，温度传感器AD590等组成，直接输出电流（1μA/K）经运算放大器LM358进行I/V转化后，可得到电压输出，输出电压为100mV/℃，经A/D转换通道送到微处理器中。
A/D转换一般都设置在前向通道中，它将外界输入的模拟信号转换成计算机数据总线能接受的数字量。
工程上常用的隔离方法有光电隔离器、变压器、继电器和集成组件等，而光电隔离器有独特优点得到广泛应用。
由于该器件是通过电——光——电这种转换来实现对输出设备进行控制的，彼此之间没有电气连接，因而起到隔离作用，隔离电压与光电隔离器的结构有关。
经实际运行表明，该方案安全、可靠，完全能够满足实际需要。
-1-1 热水壶控制系统总体概述1.1 热水壶的工作情况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六位数码管显示。
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20度，每按一下按键，温度设置值就会增加1度，整个温度设置值在20—100度之间循环。
2.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。
4.三位数码管在设置温度操作时显示当前设置的温度，另三位数码管其余时间实时显示电热水壶中水的实际温度。
21.2 MCS-51单片机控制的总体介绍硬件设计的总电路连接框图如下图：图1-1 硬件设计的总电路连接框图单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、光电隔离电路、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，是整个控制的核心，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的信号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过键盘对温度进行控制，如此同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。
并对其中部分电路编制子程序，以及相应的软件设计。
-3-2 电热水壶控制系统的硬件设计2.1 温度检测电路和A/D转换器的电路2.1.1 AD590温度传感器的概念AD590是一种二端式的集成温度传感器。
图2-1-1 AD590引脚图其主要技术参数有：1.测温范围为-55~+150℃。
2.工作电压为+4~+30V，由于AD590是一种恒流源形式的温度传感器，只需在其二端加上一定工作电压则其输出电流随温度变化而变化，其线性电流输出为1μA/。
K，即温度每变化1℃，其输出电流变化1μA；它以热力学温标零点作为零输出点，因此在25℃时，其输出电流为298.2μA。
3.精度：经过激光平衡调整，AD590的校准精度可达+和-0.5℃，全温区范围线性度可达+和-0.3℃（AD590M）当其在10℃温区范围内校正后测量，精度可达+和-0.1℃，在全温区范围内（-55~+145℃）使用，精度也可高达+、-1℃。
由于AD590是一种电流型的温度传感器，因此具有较强的抗干扰能力，适用于计算机进行远距离温度测量和控制，远距离信号传递时，可采用一般的双绞线来完成，其电阻比较大，因此不需要精密电源对其供电，长导线上的压降一般不影响测量精度；不需要温度补偿和专门的线性电路。
42.1.2 温度检测电路图2-1-2 电源转换电路在介绍温度检测电路之前，首先要说明一下电源转换电路。
电压经过四个二极管两两导通整流滤波后，再经过电压转换芯片7805就可以将原来交流220V的电压转换成直流电压为+5V，即可以得到报警电路和温度检测电路所需要的电压值。
温度检测电路由温度传感器AD590等组成，直接输出电流1μA/K，输出电压为100mV/℃，经运算放大器LM358进行I/V转化后，再经A/D 转换通道送到微处理器中，R6、R5、R2用于相互配合调节温度测量的满刻度值。
图2-1-3温度检测电路当传感器AD590所处温区发生1℃的温度变化时，流过其所在回路的电流即产生1μA的变化，则其输出电压的变化为：ΔV0=1μA/℃*100KΩ=100mV/℃AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度(-273℃)为基准,每增加1℃,它会增加1μA输出电流,因此在室温25℃时,其输出电流Io=(273+25)=298μA。
Vo的值为Io乘上10K,以室温25℃而言,输出值为2.98V(10K×298μA)。
量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不准。
AD590的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度),因此量测的电压V为(273+T)μA ×10K= (2.73+T/100)V。
[8]在本论文中通过温度集成器AD590对外部-55~+150℃范围内的温度进行采样，在AD590的两端分别接地和接电源，得到一定的压差，因此会得到相应的工作电压，其输出电流会随-5-温度变化而变化。
电流1μA/K其输出电压为100mV/℃，经运算放大器LM358进行I/V转化后，再送入A/D转换电路中进行模数转换，经过微处理器处理即可送到LED显示器显示温度。
2.1.3 A/D转换器电路原理和电路接口图A/D转换一般都设置在前向通道中，它将外界输入的模拟信号转换成计算机数据总线能接受的数字量。
在前向通道必须配置A/D转换电路时，首先考虑的是能否选用带有A/D的单片机，本论文中无法选择单片机片内有A/D部件，则必须在前向通道中配置A/D接口。
要选择好的A/D转换器芯片，选择A/D转换芯片的原则从转换精度、转换速度、模拟信号输入通道数以及成本、供货来源等全面考虑。
选择不同的A/D转换芯片，与单片机的接口电路要求不同，必须依芯片对控制电路的要求设置，接口电路必须满足这些要求。
一般来说，A/D转换芯片输入的模拟电压都有规定的要求，如0~+5V，0~+10V，0~+2V等，因此要考虑到传感器输出信号与之匹配。
本论文中采用逐次逼近法A/D转换器电路原理。
其主要原理为：将一待转换的模拟输入信号U1n与一个推测信号Ur相比较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定增大还是减少该推测信号相等时，向D/A转换器输入的数字就是对应模拟输入量的数字量。
其“推测”值的算法如下：使二位进制计数器中（输出锁存器）的每一位从最高位起依次置1，每接一位时，都要进行测试。
若模拟输入信号U1n小于推测信号U1，则比较器输出为零，并使该位清零；若模拟输入信号U1n大于推测信号U1，比较器输出为1，并使该位保持位1。
无论哪种情况，均应继续比较下一位，直到最末位为止。
此时，D/A转换器的数字输入即为对应模拟输入信号的数字量，将此数字输入就完成了A/D转换过程。
1．A/D转换器的引脚说明：ADC0809是CMOS集成电路8位单片A/D转换器。
双列直插28引脚封装。
片内有8路模拟开关、模拟开关的地址锁存与译码电路、比较器、256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近寄存器SAR、三态输出锁存，缓冲器、控制与时序电路等。
ADC0809引脚功能说明如下：IN0——IN7：8路输入通道的模拟量输入端。
A、B、C口：8路模拟开关的三位地址输入端，用来选择8路模拟输入的一路进行A/D转换。
ALE：地址锁存允许。
ALE有效将三位地址A、B、C锁存到地址锁存器中。
START：为启动控制输入端。
它与ALE可以接在一起，当通过程序加上一个正脉冲便立即开始A/D转换。
EOC：转换结束信号输出端，高电平有效。
在此输出端供给一个有效信号则打开三态输出锁存缓冲器，把转换后的结果送至外部数据线。
COLCK：时钟输入端。
CLOCK为600kHZ时，转换时间位100us。
D0——D7：8位数字输出段。
6Vcc: 电源输入端。
GND：接地端。
2．A/D转换的连接电路及应用图2-1-4 A/D转换的连接电路由图2-1-4可以看出ADC0809时钟CLK由8051ALE信号提供，ALE信号频率为f/6。
用地址线低8位A0、A1、A2（P0.0~P0.2）接0809的A、B、C三端用来对8路模拟通道进行选择。
EOC经非门与8051 相接，0809与8051采用中断方式联络，外部中断1服务子程序读A/D转换结果，并启动下一次转换。
0809启动条件为START= ，因此启动时，应用写指令（使WR=1），并且要保证地址线P2.6=0，其端口地址为DFFFH。
ADC0809转换器将信号进行模数转换，再将数字信号传入8051进行微处理，通过LED显示温度。