家用净水器智能控制装置研究与设计.pdf

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声鸣叫,必须采取方波信号驱动,其连接方式如图4所示。3-4报警电路按键电路人们要想和单片机之间有交流和信息传递,那就需要用到按键键盘。站在系统状态监测器和软件设计这个基本立场上进行考虑,仅仅对键盘进行扫描,读取当前某一个时刻内的键盘是否运行正常状态显然是远远不够的,还有许多技术问题仍然存在,需要进行妥善处理。如果这些问题没能得到较好的解决办法,在正常使用按键盘键的过程中容易就会导致出现错误操作和键盘运行状态失控等不良现象。在单片机的实际应用中,使用的最多的键盘类型大致可分两种:独立键盘和矩阵键盘。它们都具有各自的基本功能和应用特点,其中,独立键盘有着硬件电路简单的特点,而且应用程序的结构设计也不复杂,一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中;矩阵键盘和独立键盘之间有着很多的差异,首先区别是在矩阵键盘的硬件电路工作原理和结构设计要比独立键盘复杂很多,而且矩阵键盘的程序算法也比独立键盘要繁琐,但它也有一个非常明显的优势,那就是能有效节约多个端口资源,因此它更加适合于需要多功能按键的工作电路[6]。该电路完成功能包括:通过按键选择设置温度报警范围。包括三个按键,首:..先是设置选择按键,来选择进行调整的上下限,还有数值的加和减按键。具体连接方式如图5所示。3-5按键电路图显示电路本设计中选择LCD1602来显示数据.。为了方便数据结果的观看,设计选择了一种十分常见的显示器件——液晶显示器。其优点良多,其中物件体积小、质量轻、功耗低是它的主要特点。因为它本身的各种优越条件,再加上其低功耗、能显示的内容非常多(图像、文本、曲线等)、没有电磁辐射、又特别耐用,所以在各种便携式电子产品中都有用到它。本次设计的系统数据显示器用的是工业字符型液晶模块1602的显示器,能显示出的字符高达两行16个,作为液晶显示器,它还能显示英文字母的大小写、阿拉伯数字以及一些常用符号等,非常的方便。同时,在通信系统中,液晶显示器还被广泛应用到了智能操作仪表和办公设备的自动化里,由于它最主要的工作就是显示ASCII字符,所以也被叫做“字符型显示装置”。其电路连接图如图3-6所示。图3-——51单片机,:..用其作为主控制芯片。单片机内包含了字节的可反复擦写的Flash只读程序存储器以及256字节的随机存取数据存储器(RAM),同时,器件采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的51单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合[7]。电路图如图3-7所示。3-7控制电路图温度检测电路本系统选择DS18B20温度检测芯片作为温度检测芯片来对净水器的温度进行检测。其电路连接图如3-8所示。图3-,其电路连接图如图3-9所示。:..3-9驱动电路图:..4由于软件任务分析和硬件电路设计需要结合进行,所以硬件电路设计完成后,由硬件完成的功能和由软件完成的功能都可以确定下来。由于整个过程都是比较复杂,且其中的计算工作量较大,用到了许多计算,因此程序的编写就选择了语言。作为一种计算机程序设计语言,C语言既有高级语言的特点,又有汇编语言的特点。,1978年后,C语言已先后被软件设计者广泛移植应用到了大、中、小及各种微型机上。Keil是一款由公司美国KeilSoftware公司自主生产和开发出品的51系列兼容单片机C语言开发操作系统,与汇编语言相比,C语言在其基本功能、结构性、可读性、可维护性上都比较具有明显优势,因而简单易学易上手。总体程序流程图设计本系统从初始化到结束的工作流程框图设计如下,最初一步就是先将系统进行初始化,包括滤水继电器,加热继电器,LCD1602液晶初始化,DS18B20温度传感器模块的初始化,以及报警系统,按键系统的初始化等等[8]。图4-1程序流程图:..然后进入系统的大循环。首先是读取温度的测量结果并显示到LCD1602上。接着判断读取到的温度是否超出系统设定的报警范围,超出系统的设定范围进行报警。然后判断设置按键是否被按下,是的话就进入了报警范围设置,进行温度报警上下限的设置,程序流程如图41所示。LCD1602液晶显示器在显示字符和数据是,需要提前设定好字符显示的位置和行位置之后液晶会自动跳到下一个位置,不需要每个字符都定位一次,其流程图如图4-2所示。图4-,须先发送一个信号给传感器,温度传感器收到这个起始信号之后,会从低功耗模式被唤醒然后开始测量温度结果,接着会把温度数据发给单片机,单片机依次接收,然后计算数据是否传输出错,如果出错了直接忽略这一次的检测结果,没有出错就保存起来,准备送往液晶显示[9]。其流程如图4-3所示。:..4-3DS18B20温度传感器程序流程图按键程序设计首先是判断按键是否被按下,没有被按下则重新扫描。如果检测到一个按键被按下,消除了按键在按下的抖动后,继续等待按键的释放,接着就能够通过不同的按键进行不同功能的实现,进行对温度上下限的报警值设置,设置后返回系统进行测量[10]。其流程如图4所示。图4-4按键扫描流程图:..5元器件的选择与系统整体设计图本次系统仿真设计的元器件主要有:单片机、晶振、电阻、电容、三极管、按键、开关、电源座、发光二极管、继电器、蜂鸣报警器、温度传感器、液晶显示器等[11]。其整体电路设计如图51所示。图5-,滤水功能开启,相应的执行继电器打开。效果如图5-2所示。图5-2滤水继电器打开示意图滤水之后进行高温灭菌,加热继电器开始工作。将水温加热至大于99℃蜂:..鸣器报警,降温继电器工作,将水温降至能饮用的温水,最后将水温保持在一个温度区间内。高温灭菌显示如图3所示,温度采集如图5-4所示,继电器工作如图5-5所示。5-3高温灭菌LCD显示图5-4DS18B20温度采集图5-5降温继电器工作实时监测水温,DS18B20温度传感器监测和数据采集用LCD1602显示如图5-6所示。:..5-6DS18B20传感器及LCD显示当温度降到设定的温度下限时,加热继电器就会开始运行,其示意图如图7所示。图5-7加热继电器工作示意图当温度超过了设定的温度上限,则降温继电器就会开始运行,其示意图如图5-8所示。图5-8降温继电器工作示意图当检测到按键后,液晶显示如图5-9所示。图5-9按键扫描LCD显示:..经过使用仿真软件搭建仿真后,对系统进行测试,其仿真结果满足设计要求。:..6经过几个月的努力,终于完成了本次毕业设计的任务家用净水器智能控制装置研究与设计。在这几个月的时间里,充分体会到了一个系统设计从无到有的过程,这个过程也让我受益良多。这段时间,从最开始的查找书籍、收集资料到最后的设计电路、完成仿真,一步步走来也经历过许多困难,但这也是一次难得的学****机会。通过查阅我校相关学术资料搜集与我们理论研究教学工作有关的学术书籍和相关文献,培养了的我自主学****能力和实践动手能力。以前的学****都是通过老师讲课,我们被动的接受知识,而现在却是为了毕业设计自己主动地去学****知识。不仅有在学校图书馆查阅资料,也有在网上查找相关的资料和视频。本次仿真所用到的仿真软件Proteus是我们上课时没有重点去讲的,所以在仿真的时候我也观看了很多相关的学****视频,最终才能完成程序的仿真。在以往的学****中,通过老师的讲解,我记住了许多的理论知识,而这次毕业设计,我学会了将这些理论知识用到实践中去,将这些知识转化为自己掌握的的东西。这次毕业设计,我深刻认识到了学好专业知识的重要性,同时也明白了理论与实践相结合的重要意义,并且这次毕业设计,也检验了自己这大学四年来的学****成果。尽管在本次设计中对于知识点的应用与衔接仍然存在掌握不够透彻的情况,但在今后的工作和学****中,我会继续努力,不断完善自己,在今后的生活和工作中取得更多的进展。