基于AT89C51单片机的电锅炉温度控制系统设计
基于AT89C51单片机的电锅炉温度控制系统设计[20200128185739]
【摘 要】针对目前国内电锅炉温度控制技术不足，导致系统稳定性差，对外界环境反应慢，经济效益不佳，锅炉使用年限低等一系列问题，设计基于AT89C51单片机的电锅炉温度控制系统。设计中主要有温度检测、水位检测、按键控制、循环控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现温度控制。利用AT89C51作为设计的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量电锅炉温度，将测量水温和设定值比较。水温通过数码管显示，水位由LED灯指示。当温度超过我们设定的报警温度时，系统会发出报警铃声，同时自动关闭锅炉开关。待温度降到下限设定的温度时驱动加热器。继续加热，如此反复监控温度，这样既节约了能源，提高能源的使用率。运用Protel99SE软件绘制了单元电路以及总体电路图；借助Protuse仿真软件对单元电路进行了虚拟实验，并根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51；数字温度传感器DS18B20；LED；光耦；继电器
目 录
一、绪论 1
（一）国内外研究现状和未来发展趋势 1
（二）论文的研究内容 2
二、系统方案设计 2
（一）方案及其论证 2
（二）系统框图 2
三、系统硬件设计 3
（一）单片机功能介绍 3
（二）单片机最小系统 6
（三）温度传感器介绍 7
（四）水位电路 9
（五）水温电路 10
（六）键盘电路 14
（七）水泵与加热器控制电路 15
（八）故障报警电路 16
（九）总体电路图 17
四、系统软件设计 18
（一）软件设计方案 18
(二) 程序流程图 19
五、系统仿真设计 20
总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 系统C程序 22
（二）论文的研究内容
课题需要解决的主要问题：第一如何实现对电锅炉温度控制系统设计的目的是通过单片机系统对电锅炉温度进行控制，以保持电锅炉温度稳定在我们设定范围内。系统设置了温度采集、液晶显示、故障报警系统和继电器控制、水泵和加热器控制、键盘电路。用单片机来对温度进行控制，既满足了课题的要求，又拥有很高的性价比。
本系统能够实现检测锅炉水温、水位，利用DS18B20传感器检测水温，连续对炉温进行检测采样，记录、调节炉温，采样周期0.1秒，通过数码管进行显示，水位由LED灯指示。当温度低于或者超过设定温度时，驱动加热器工作；当水位达到上限或者下限时，驱动水泵工作。同时，系统设置了按键电路和故障检测和报警电路，当系统有故障出现时报警。
二、系统方案设计
（一）方案及其论证
方案一：
用PLC做主要的设计技术，通过用其中的相关部件的开关控制达到锅炉水温的控制目的。但是由于对PLC相关配套的设备和仿真软件的限制，因此放弃了PLC方案。
方案二：
系统采用AT89S51芯片，用DS18B20做水温的传感器，水位由LED灯指示。该锅炉温度控制系统，用扬声器来做报警装置，强电弱点之间的控制启用继电器。此方案容易设计而且硬件电路简单。通过比较选择了第二钟方案。
（二）系统框图
本课题要设计的基于单片机的电锅炉温度控制系统，分为以下几个组成部分：单片机控制系统、水温检测、水位检测、水泵、加热器、显示设置等系统框图如图2.1所示。
图 2.1 系统框图
三、系统硬件设计
（一）单片机选择
本系统选用AT89C51系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。AT89C51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。
各引脚功能说明如下：
1.电源引脚：
VCC： 接+5V电源正端；
GND：接地端；
2.时钟引脚：
XTAL1：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。
XTAL2：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
3.控制引脚：
/VPP：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。
该引脚的第二功能Vpp是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。
ALE/：地址锁存有效信号输出端。
：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。
RST/VpD:RST即为RESET,VpD为备用电源。
4.I/O引脚:
P0 口：P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有两种功能如下：
通用I/O接口:无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时用，作地址总线的低8位和数据总线。
P1 口：P1.7是最高位，P1.0是最低位，仅用作I/O口。
P2 口：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有两种功能如下：
通用I/O接口:无片外存储器时，P2口可作通用I/O接口使用。
地址口：在访问外部存储器时用，作地址总线的高8位。
P3 口：P3 口是一个准双向口，也是多用途端口。作为第一功能用作通用I/O接口。第二功能是具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表1所示。 AT89C51引脚第二功能
【摘 要】针对目前国内电锅炉温度控制技术不足，导致系统稳定性差，对外界环境反应慢，经济效益不佳，锅炉使用年限低等一系列问题，设计基于AT89C51单片机的电锅炉温度控制系统。设计中主要有温度检测、水位检测、按键控制、循环控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现温度控制。利用AT89C51作为设计的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量电锅炉温度，将测量水温和设定值比较。水温通过数码管显示，水位由LED灯指示。当温度超过我们设定的报警温度时，系统会发出报警铃声，同时自动关闭锅炉开关。待温度降到下限设定的温度时驱动加热器。继续加热，如此反复监控温度，这样既节约了能源，提高能源的使用率。运用Protel99SE软件绘制了单元电路以及总体电路图；借助Protuse仿真软件对单元电路进行了虚拟实验，并根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51；数字温度传感器DS18B20；LED；光耦；继电器
目 录
一、绪论 1
（一）国内外研究现状和未来发展趋势 1
（二）论文的研究内容 2
二、系统方案设计 2
（一）方案及其论证 2
（二）系统框图 2
三、系统硬件设计 3
（一）单片机功能介绍 3
（二）单片机最小系统 6
（三）温度传感器介绍 7
（四）水位电路 9
（五）水温电路 10
（六）键盘电路 14
（七）水泵与加热器控制电路 15
（八）故障报警电路 16
（九）总体电路图 17
四、系统软件设计 18
（一）软件设计方案 18
(二) 程序流程图 19
五、系统仿真设计 20
总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 系统C程序 22
（二）论文的研究内容
课题需要解决的主要问题：第一如何实现对电锅炉温度控制系统设计的目的是通过单片机系统对电锅炉温度进行控制，以保持电锅炉温度稳定在我们设定范围内。系统设置了温度采集、液晶显示、故障报警系统和继电器控制、水泵和加热器控制、键盘电路。用单片机来对温度进行控制，既满足了课题的要求，又拥有很高的性价比。
本系统能够实现检测锅炉水温、水位，利用DS18B20传感器检测水温，连续对炉温进行检测采样，记录、调节炉温，采样周期0.1秒，通过数码管进行显示，水位由LED灯指示。当温度低于或者超过设定温度时，驱动加热器工作；当水位达到上限或者下限时，驱动水泵工作。同时，系统设置了按键电路和故障检测和报警电路，当系统有故障出现时报警。
二、系统方案设计
（一）方案及其论证
方案一：
用PLC做主要的设计技术，通过用其中的相关部件的开关控制达到锅炉水温的控制目的。但是由于对PLC相关配套的设备和仿真软件的限制，因此放弃了PLC方案。
方案二：
系统采用AT89S51芯片，用DS18B20做水温的传感器，水位由LED灯指示。该锅炉温度控制系统，用扬声器来做报警装置，强电弱点之间的控制启用继电器。此方案容易设计而且硬件电路简单。通过比较选择了第二钟方案。
（二）系统框图
本课题要设计的基于单片机的电锅炉温度控制系统，分为以下几个组成部分：单片机控制系统、水温检测、水位检测、水泵、加热器、显示设置等系统框图如图2.1所示。
图 2.1 系统框图
三、系统硬件设计
（一）单片机选择
本系统选用AT89C51系列单片机，由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提高了系统的经济性。AT89C51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程。
各引脚功能说明如下：
1.电源引脚：
VCC： 接+5V电源正端；
GND：接地端；
2.时钟引脚：
XTAL1：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。
XTAL2：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
3.控制引脚：
/VPP：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。
该引脚的第二功能Vpp是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。
ALE/：地址锁存有效信号输出端。
：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。
RST/VpD:RST即为RESET,VpD为备用电源。
4.I/O引脚:
P0 口：P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有两种功能如下：
通用I/O接口:无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时用，作地址总线的低8位和数据总线。
P1 口：P1.7是最高位，P1.0是最低位，仅用作I/O口。
P2 口：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有两种功能如下：
通用I/O接口:无片外存储器时，P2口可作通用I/O接口使用。
地址口：在访问外部存储器时用，作地址总线的高8位。
P3 口：P3 口是一个准双向口，也是多用途端口。作为第一功能用作通用I/O接口。第二功能是具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表1所示。 AT89C51引脚第二功能
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