计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题基于单片机饮水机温度控制设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点： 3设计时间：指导教师意见：成绩:签名：年月日计算机控制技术课程设计课程设计名称：基于AT89C51单片机饮水机温度控制专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：2012-06-11～2012-06-15计算机控制技术课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于AT89C51单片机饮水机温度可控制课题性质工程设计课题来源自拟指导教师主要内容（参数）利用89C51设计饮水机温度控制系统，实现以下功能：1．可以认为的通过独立按键控制饮水机的温度；2．通过1602液晶显示饮水机温度；3．可控制饮水机温度的上下温度限并能手动调节；4．当高于上温度界限，或低于下界温度限是有警报；任务要求（进度）第1天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。

第2天：按照确定的方案设计单元电路。

要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。

第3天：软件设计，编写程序。

第4-5天：撰写课程设计报告。

图表清晰、方案合理、设计正确，篇幅不少于6000字。

主要参考资料[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社，1900[2]何立民.单片机应用系统（系统配置与接口技术）. 北京航空航天大学出版社，1994[3]王之芳.传感器应用技术.西北工业大学出版社，1995[4]南建辉，熊鸣，王军茹.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社，2004[5]张毅刚，彭喜源，曲春波等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社，1997[6]陈宝江.MCS单片机应用系统指南.北京：机械工业出版社，1997[7]万福君.单片微机原理系统设计与开发应用.中国科学出版社，1995[8]张友德、赵志英等.单片机原理应用与实验.上海复旦大学出版社，.1992[9]张毅刚等．MCS-51单片机应用设计.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.1997.12[10]高海生等．单片机应用技术大全.西安：西安交通大学出版社，1991.12审查意见系（教研室）主任签字：年月目录1引言 (3)2.总体方案设计 (4)2.1 硬件组成 (4)2.2总体方案 (5)3.硬件设计 (5)3.1单片机选择 (5)3.1.1 单片机最小系统 (6)3.1.2时钟电路 (7)3.1.3复位电路 (8)3.2温度采集电路设计 (8)3.3显示电路设计 (9)3.4键盘电路设计 (10)3.5报警电路设计 (11)3.6控制电路设计 (12)4.软件程序设计 (13)4.1主程序 (13)4.2温度采集子程序 (14)4.3独立键盘子程序 (14)4.4 1602液晶显示子程序 (15)4.5控制子程序 (15)5.总结 (16)产考文献 (17)附录A 电路原理图 (18)1引言温度控制是无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会给我们的生活带来不便，特别是水之源，我们都知道水是生命之源，所以我们要珍惜我本身边的每一滴水，现在人们生活的提高，人们越来越重视身体健康，和日常饮食，我们喝水也讲究，比如冬天爱喝100度的水，因为可以取热，而夏天喜欢喝放凉的开水，而现在的饮水机只能喝道开水，我设计的一种饮水机可以调节饮水机保温温度，可以让你喝道健康任意温度的水。

本次设计为一个基于单片机的饮水机的温度控制系统，该系统可以实时检测饮水机水箱的水温，并且可以通过液晶显示饮水机水箱水温度数，可以通过键盘或开关选择制冷或加热，可以人为设置水的温度的上下限，如加热，当温度在设定的范围内时正常工作，当低于水温下限时控制加热器加热；如制冷，当温度高于水温上限时控制压缩机制冷，温度检测范围0~95℃，精度±1℃，当温度超过设定值时具有示警功能。

2总体方案设计2.1 硬件组成按照设计要求，此饮水机具有温度上下限调节，温度显示，和超过温度上限报警，这就要求电路带有独立按键，1602液晶显示，由于我用的51型单片机内部不带有AD转换电路，所以还有AD转换模块，但我用了DS18B20，它是数字温度传感器，所以不用AD把模拟量传唤为数字量，这样既节省了金钱，有方便设计，DS18B20经过初始化后，再按照要求在转换完成后，可在它的温度寄存器中读取现在的温度。

而且DS18B20有门限温度警报值，一旦温度超过了其值自动提供报警信号，这样就可以用这样性质来控制饮水机的上限温度一旦超过了其值读18B20就可知道，很是方便。

单片机独立键盘控制器饮水机DS18B201602液晶显示饮水机温度温度报警图1.0 饮水机温度控制硬件电路图2.2总体方案与上图要想达到设计要求及1，要能测得饮水机现在的温度，则可以从DS18B20中读取这样可以得到饮水现在的温度，然后比较一下看看是否在正常情况，如果没达到温度上限，继续加热达到测保温，如果超过这报警，通过键盘调节温度上限，下限，然会通过1602显示温度现在温度。

3硬件设计3.1单片机选择AT89C51是一种带8K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C51是一种带2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C5C 是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。

3.1图单片机拐角图鉴于AT89C51单片机所具有的特性及本设计控制的复杂性和兼顾显示、报警、键盘控制等较高要求，本设计选用A T89C51单片机作为中心控制器。

3.1.1 单片机最小系统如图为电路板最小系统单片机最小系统如图1.0所示，由主控器AT89C51、时钟电路和复位电路三部分组成。

单片机AT89C51作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。

图3.2 单片机最小系统图3.1.2时钟电路单回路流量控制系统设时钟电路用于产生AT89C51单片机工作时所必需的时钟信号。

其电路与AT89C51的连接如图2.1所示。

AT89C51单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，AT89C51单片机应在唯一的时钟信号控制下，严格按时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。

在执行指令时，CPU首先要到指令存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。

CPU发出的时序信号有两种，一是用于片内对各个功能部件的控制。

另一种是对片外存储器或I/O口的控制，这种时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要。

这也是单片机应用设计者最关心的问题，由最小系统很容易知道其时钟电路的组成，这里就不在多说。

图3.3 单片机时钟图3.1.3复位电路常用的复位电路有四种方式：（1）上电复位电路（2）按键复位电路（3）脉冲复位电路（4）兼有上电复位与按键复位的电路。

由于考虑到结构和成本等原因，在很多设计里面，复位电路通常采用上电复位和按键复位两种。

根据本系统的特性，决定选用最简单的上电复位电路。

该复位电路工作原理为：在通电瞬间，在RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，保证RST引脚出现10 ms以上稳定的高电平，从而使单片机复位。

图3.4 单片机复位电路图3.2温度采集电路设计本设计中的温度采集系统由DS18B20传感器负责。

DS18B20工作原理为DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。

因为它是数字温度传感器，所以单片机可以直接从DS18B20读出现在饮水水机的温度。

图3.5 温度传感器原理图3.3显示电路设计大多数的单片机应用系统，都要配置输入设备和输出设备。

本系统的输出设备是显示器，根据本系统的设计特点，采用1602液晶显示温度。

而本系统设计要求温度检测范围0℃～95℃，精度±1℃。

本设计显示电路的应用有两点，一是实时显示引水机水箱的水温值，另一个是显示键盘设定的温度上、下限值。

其电路连接如图2.6所示。

图3.6 1602液晶显示原理图通过P10，P11，P12分别和RS，RW，E。

相连接有这三位来控制1602的读写，P20~~P27来输入转换后的温度信号（从DS18B20中的温度寄存器读入到单片机，在经过转换把温度数字信号转化为对应的码值）这样就可以显示从每次的温度信号，通过调节电位器可以调节1602的亮度，这就是显示环节。

3.4 独立键盘设计常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。

根据本系统的设计特点及要求，键盘的功能主要是用来设置温度上下限，因此本设计采用独立式键盘来完成这一功能要求。

图3.7 独立键盘原理图2、键盘功能说明S17：模式设置键，按一下进入到加热系统设置状态，再按一下切换到制冷系统设置状态。

S18：步进加键，每按一下，要设置的限制值加1。

S19：步进减键，每按一下，要设置的限制值减1。

S20：确定键，确定前面所设的温度值。

所谓的键盘去抖动现象如图所示，在实际中在键盘按下的时候，必然有抖动现象，使得在单片机扫描中出现键盘误判，或多次判别的过程，使得设计出现错误，或不完整，想的不全面。

为了能全面准确，在程序中加入键盘销去抖动的消抖程序则可。

3.5报警电路设计图3.8 独立键盘原理图当P34为低电平时，蜂鸣器响，也就是说，如果温度超过上限值时，通过DS18B20报警信号使单片机内部P34口拉低， P34为高电平时，蜂鸣器响声停止。

从而达到报警作用。

3.6控制电路设计控制电路就是用两个I/O口分别控制两个继电器线圈，而两个继电器来分别控制加热器，和压缩机。

来达到加热和制冷的目的，通过两个继电器根据单片机从DS18B20读入的数据打开和闭合来达到控制饮水机温度的控制，这就是我的想法。

下图为部分控制电路。

图3.10 控制电路原理图该电路是由两个固态继电器作为控制开关，一个继电器控制加热装置，另一个继电器控制制冷装置。

固态继电器是一种无触点通断型电子开关，是四端有源器件，其中两个端子为控制输入端，另外两个为输出受控端。

为了实现输入与输出的隔离，器件采用了高耐压的光耦合器。