数理与信息工程学院
《单片机原理及应用》期末课程设计
题 目： 基于单片机的电热水壶控制系统 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计算机072班 姓 名： 朱 妍 学 号： 07220121 指导老师： 余 水 宝 成 绩：
( 2009.12 )
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计——基于单片机的电热水壶控制系统
目 录
第1节 引 言……………………………………………………………………………3
1.1 热水壶的工作情况……………………………………………………………3 第2节 电热水壶控制系统的硬件设计………………………………………………4
2.1 MCS-51单片机控制的总体介绍……………………………………………4 2.2 温度检测电路和A/D转换器的电路…………………………………………4
2.2.1 AD590温度传感器的概念……………………………………………4 2.2.2 温度检测电路…………………………………………………………5 2.2.3 A/D转换器电路原理和电路接口图…………………………………6 2.3 单片机8051芯片介绍和主要电路……………………………………………8
2.3.1 MCS-51单片微机8051内部部件和接口电路………………………8 2.3.2 振荡电路和时钟电路…………………………………………………9 2.3.3 单片机的复位电路……………………………………………………9 2.3.4 中断优先级……………………………………………………………10 2.3.5 74LS373地址锁存器芯片介绍………………………………………11 2.4 8255输出口扩展……………………………………………………………12
2.4.1 8255的引脚介绍………………………………………………………12 2.4.2 8255与8051外部接口电路…………………………………………13 2.5 单片机的抗干扰电路…………………………………………………………13
2.5.1 光电隔离抗干扰的简介………………………………………………13 2.5.2 光电隔离器的原理电路………………………………………………14 2.5.3 光电隔离的电路………………………………………………………14 2.6 键盘及显示电路………………………………………………………………15
2.6.1 键盘输入特点…………………………………………………………15 2.6.2 按键接口电路的消抖措施……………………………………………16 2.6.3 矩阵键盘的概述………………………………………………………17 2.6.4 LED显示原理及显示方式……………………………………………17 2.6.5 系统应用………………………………………………………………19 2.7 加热电路和报警装置…………………………………………………………20
2.7.1 加热电路………………………………………………………………20 2.7.2 报警装置………………………………………………………………20
第3节 系统软件设计…………………………………………………………………23
3.1 总的程序设计框图……………………………………………………………23
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3.2 8255的程序设计………………………………………………………………23
3.2.1 8255的程序的初始化…………………………………………………23 3.2.2 对端口C的置位/复位………………………………………………23 3.3 键盘和显示接口电路程序设计………………………………………………24
3.3.1 键盘和显示器的程序设计……………………………………………24 3.3.2 键盘扫描子程序………………………………………………………25
第4节 结束语…………………………………………………………………………29 参考文献…………………………………………………………………………………30
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基于单片机的电热水壶控制系统
数理与信息工程学院 07计算机非师范 朱妍
指导教师：余水宝
第1节 引 言
本系统设计介绍了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ADC0809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LED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、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，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。
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。
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第2节 电热水壶控制系统的硬件设计
2.1 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。
2.2 温度检测电路和A/D转换器的电路
2.2.1 AD590温度传感器的概念
AD590是一种二端式的集成温度传感器。
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基于MCS-51系列单片机的电热水壶控制系统设计
