热水器水温水位控制仪设计.docx
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热水器水温水位控制仪设计
热水器水温水位控制仪设计
摘要:
文中介绍了热水器水温水位控制仪系统的整体设计,并简述了设计中各单元电路的工作原理。
该设计用汇编语言在P87LPC762BN芯片上编程实现.系统由水位检测电路、水温检测电路、键盘控制、单片机控制模块、执行电路、显示电路和报警电路构成,共同实现水温水位控制功能。
单片机控制模块的设计是整个系统设计的核心,文中详细介绍了单片机控制模块的软件设计。
本设计的特点是成本较低,性能稳定,精度高,有一定的开发价值。
关键词:
汇编语言 单片机控制 水温水位控制仪
目 录
第一章整体方案………………………………………………………………2
1.1 设计要求……………………………………………………………………2
1.2 整体设计原理………………………………………………………………2
第二章单元电路设计………………………………………………………………3
2.1 水位检测电路………………………………………………………………3
2.2 水温检测电路………………………………………………………………3
2.3 单片机(P87LPC76x)简介…………………………………………………3
2.4 其它单元电路的分析………………………………………………………4
第三章软件设计…………………………………………………………………5
第四章系统测试…………………………………………………………………7
4.1 调试…………………………………………………………………………7
4.2 指标测试……………………………………………………………………7
第五章结论………………………………………………………………………7
附录…………………………………………………………………………………8
参考文献…………………………………………………………………………12
第一章 整体设计方案
1.1 设计要求
一. 要技术指标:
1.测温精度:
±2℃
2.测温围:
0~99℃
3.水位分档:
5档
二.主要功能:
1. 开机自检:
开机时发出"滴"的提示音,表示机器处于正常状态;
2. 水位预置:
可预置加水水位:
20、50、80、100%;
3. 水温指示:
显示热水器部的实际水温;
4. 水位指示:
显示热水器部的实际水位;
5. 温控上水:
当热水器未加满水,水温又偏高时(水温在60~100℃时),自动补水至合适水温50℃左右;
6. 手动上水:
当水位低于预置水位时,按手动上水按键,则加水至预置水位;按ON/OFF按键则停止上水;
7. 自动上水:
当缺水时,延时15分钟自动上水至预置水位,预置水位默认状态为50% 档,启动时蜂长声,关水时短鸣三声;上水时水位滚动显示.
8. 缺水报警:
当缺水时(处于缺水档)报警,延时15分钟自动进入自动上水;
9. 正常工作:
正常工作时,水温、水位交替显示;
三.显示要求:
1. 水温:
数字+℃;
2. 水位:
缺水档一段发光管,其余两位;
四.故障显示:
1. 传感器接触不良,显示:
--℃
2.雷击破坏,显示:
---
1.2 整体设计原理
方案一:
采用模拟分立元件,可以实现水温和水位的控制。
通过对实际水温和水位的测量,再与设定值相比较,判断加水方式,并对水位水温进行控制。
但采用模拟器件由于元件的分散性太大,各电阻电容之间的影响很大,因所设计的系统指标不高。
而且使用的器件较多,连接复杂,体积大,功耗大。
电路中焊点和线路较多会,使成品的稳定度和精度大大降低。
方案二:
采用atmel公司的89C51系列单片机来制作,用汇编来设计程序控制C51实现热水器水温水位控制仪的设计。
系统框图如图1.1所示,该系统的核心部分是单片机(MCU)控制的
图1.1 热水器水温水位控制仪的系统框图
设计,单片机根据不同的输入发出不同的响应。
用户通过键盘控制可以选择上水的方式和加水位置;实际的水位、水温通过水位测量电路和水温测量电路进入单片机,单片机对其进行分析判断,决定下一步该发出什么命令给其它电路。
如果经过比较需要加水的话,就发出命令给执行电路,进行加水。
正常状态时在显示电路替显示水位和水温的实际值。
当缺水时(处于缺水档),单片机响应报警电路。
总之,用单片机可以实现对各功能模块的控制,达到用户所需的要求。
目前单片机的应用已经很成熟了,用它来实现对各电路的控制非常的简单方便,而且它的精度也能到达要求。
应用单片机来设计产品,降低了成本,缩短了研发时间。
根据以上的分析我们选择第二个方案来实现热水器水温水位控制仪的设计。
第二章 单元电路设计
热水器水温水位控制仪的设计包含不少单元电路的设计,如:
水位检测电路,水温检测电路,报警电路,稳压源电路,执行电路等。
下面分别介绍各电路的工作原理及器件的选择。
2.1 水位检测电路
该电路主要由电热调节器(thermistor)、三个信号放大器、两个电阻和一个电容组成。
它的原理图如图2.1所示。
水位的具体情况通过电热调节器转换成不同信号的输出,在经过反馈和放大,最终得到一稳定的信号输入单片机的P1.2口。
图2.1 水位检测电路图
2.2 水温检测电路
水温检测电路和水位检测电路的原理基本类似,它也是通过电热调节器(thermistor)将水温的变化转换成信号的变化并经反馈和放大得到较稳定的信号输入单片机的P0.7口。
它的电路原理图如图2.2所示。
图2.2 水温检测电路图
2.3 单片机(P87LPC76x)简介
该系统设计中采用的是P87LPC76x系列单片机中的P87LPC762BN芯片。
P87LPC76x是20脚封装的单片机适合于许多要求高集成度低成本的场合可以满足许多方面的性能要求作为Philips小型封装系列中的一员P87LPC76x提供高速和低速的晶振和RC振荡方式可编程选择具有较宽的操作电压围可编程I/O口线输出模式选择可选择施密特触发输入LED驱动输出有部看门狗定时器P87LPC76x采用80C51加速处理器结构指令执行速度是标准80C51MCU的两倍。
管脚配置如图2.3所示:
图2.3 P87LPC76x系列单片机的管脚配置图
2.4 其它单元电路的分析
稳压源电路是一个W78xx系列的三端集成稳压器电路。
9V的直流输入电源经过用W7806
图2.4 热水器水位水温控制仪的总体电路原理图
芯片制作的三端集成稳压电路后便得到6V的直流稳压电源。
稳压源电路中还设置了去耦电容和二极管保护。
报警电路中用了一个蜂鸣器(BUZZER)和三极管放大器。
热水器水位水温控制仪的设计还有一些的单元电路,原理比较简单,可以根据电路的总原理图自行分析,在此就不介绍了。
热水器水位水温控制仪的总体电路原理图如图2.4所示。
第三章 软件设计
我们在Windows98的平台上,用致远和周立功生产的MCS51仿真开发系统软件进行汇编语言程序设计来实现热水器水温水位控制仪的功能.它的系统软件设计流程图如图3.1所示。
是
启动计时、计数器
否
读取键盘状态
否
是 是
上水
否 是
交替显示水温水位值
否
温控上水
否
是
图3.1 热水器水温水位控制仪软件设计流程图
该软件设计中包括两个中断子程序模块,显示模块,延迟模块,还有十六进制与十进制之间的转换程序等等。
1.中断服务子程序 两个中断服务子程序分别是对水温、水位的检测和显示,两者的思路基本相似,只不过是所设置的定时工作方式不同而已。
以;定时器0中断服务子程序(LEDINT0)为例,首先对现场进行压桟保护,然后计算水位输入的频率,设定水位的显示时间(20s)并把所测频率的十六进制转换成十进制显示。
它的程序流程图如图3.2所示,程序见附录。
否
是
重新对30H赋初值
否
十六进制转换成十进制
是
图3.2 中断服务子程序的流程图
2.显示模块程序设计 显示模块就是利用七段数码管交替显示水位和水温的实际值.显示模块采用的是动态显示,即一位一位的显示,为了使人眼能看到并且能分辨清楚,必须使每显示器显示的时间有一定的延迟但又不可过长,这样人眼既看到数据的显示又感觉输出显示是连续的.这里所有的七段数码管都是低电平有效,因此要实现数据的显示需要将所要显示的数据译码,在设计中调用了一个显示程序,实际上就是一个数据的译码.例如要显示数字“50”就必须把数据译成“92h0c0h”才会在数码管上显示出数字“50”。
它的程序见附录。
3.延迟模块设计 延迟模块主要是对显示模块的一个控制,其功能是实现数据的动态显示。
延迟模块的延迟时间可以用公式:
T=12/fosc*(2n-a)
其中T是我们所要设定的时间周期,fosc是标准频率等于12MHz,n是常数与所设置的工作方式有关,a是时间常数即我们要求的编程数值。
此程序中我们设T=5ms,取n为16,通过公式计算得a为0EC
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- 关 键 词:
- 热水器 水温 水位 控制 设计