湖南商務職業技術學院畢業設計

目錄

1產品功能分析...........................................................................................................1

2設計方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機的選擇....................................................................................................1

2.2系統框圖設計....................................................................................................1

3產品硬件設計...........................................................................................................3

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計...................................................................3

3.2按鍵電路設計....................................................................................................4

3.3四位一體共陽數碼管顯示模塊電路................................................................5

4產品軟件設計...........................................................................................................5

4.1主程序流程圖....................................................................................................5

4.2產品程序清單....................................................................................................7

5產品裝配調試及使用說明.......................................................................................7

5.1產品裝配圖........................................................................................................7

5.2產品調試.............................................................................................................8

5.3產品使用說明....................................................................................................9

6、產品設計技術標準.................................................................................................9

7參考資料.................................................................................................................10

附錄1元器件清單....................................................................................................11

附錄2電路原理圖....................................................................................................12

附錄3PCB設計圖.....................................................................................................12

附錄4產品實物圖....................................................................................................13

附錄5主程序代碼....................................................................................................13

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水溫監控與報警電路設計與制作

1產品功能分析

(1)電熱水器的核心功能是為用戶提供溫暖的洗澡體驗。許多家庭都安裝了

電熱水器，以便在家中享受舒適的洗澡體驗。多年以前，人們都會到外面的澡

堂洗澡。不過現在有了太陽能熱水器、壁掛爐能燒熱水，使我們家里面洗澡的

喝水的產品增多，現在更多的人就在家里面洗澡了。

(2)電熱水器是用電燒水的，只要你想喝熱水或者洗澡，不管什么時候都可

以插上電使用。壁掛爐的使用效果也非常好，不過這兩個的使用區別就在電熱

水器使用的是電，壁掛爐使用的是燃氣。

(3)使用電熱水器弄出來的熱水不只可以喝，還可以用來洗個熱水澡、也可

以用來淘米做飯。我們每一年里有一般的時間溫度都是屬于比較冷的的，冬天、

春天還有秋天，這個時候我們使用冷水洗澡淘米的話，我們就會感覺好冷。假

如家里有了電熱水器，就不會擔心這些了。只要把冷熱水龍頭管安裝到弄到衛

生間和廚房，不管啥時候用水都能感覺到舒服。

2設計方案遴選

2.1單片機的選擇

單片機選用STC89C52RC芯片作為硬件的核心。里面有4Kb的存儲空間,512

個字節的數據作為存儲空間，還有8K的字節程序存儲空間，和MCS-51的系列

單片機完全兼容,STC89C52RC可以通過串口下載。而且還具有高集成度，體積小，

高可靠性、控制功能強、易擴展等很多的優點，完全能夠滿足設計需要，而且STC8

9C52RC價格便宜，下載簡單方便，考慮到方便因素，因此選用STC89C52RC。

2.2系統框圖設計

系統框圖如圖2-1所示。

1

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圖2-1系統框圖

2

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3產品硬件設計

本產品是STC89C52RC芯片作為硬件核心，DS18B20防水溫度傳感器、40腳

IC座，四位一體共陽數碼管、蜂鳴器、按鍵電路等元器件組成。

由DS18B20防水溫度傳感器接收感受到的溫度，再把采集到的當時溫度在

共陽數碼管顯示，電路板共有四個按鍵，一個復位鍵，一個設置上下限值，一

個數字加鍵，一個數字減鍵，設置閾值來確定指定范圍需要的溫度。

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計

本設計的主控制芯片采用科技研發的單片機STC89C52RC，這款單片機相比

于傳統51單片機具有如下的優點：

可以用STC的二線制的下載方式，支持6T模式，片內集成了4kB容量的E2PRO

M，容量更大，帶有P4口，具有更多的I/O，可以外接更多的外部模塊。

缺點：在某些情況下，抗干擾不強。

STC89C52RC單片機是中國大陸為數不多的自主知識產權的微電子芯片。由

宏晶科技研發制作，是STC89系列單片機的升級產品。該系列產品完全兼容經

典的8051單片機，降低了學習成本。可以直接移植以前學習的單片機程序。并

且相對8051該單片機在抗干擾，低功耗等方面也取得了非常大的突破。單片機

的性能得到了很大的提高。STC89C52RC單片機如圖3-1、3-2所示。

圖3-1STC89C52RC單片機

3

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圖3-2STC89C52RC實物圖

3.2按鍵電路設計

電路設計了四個按鍵，一個復位鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個設置上下

限鍵，超過上限值led燈亮蜂鳴器響，低于下限值led燈亮，沒有超過上下限

值沒有反應，只顯示溫度。按鍵電路如圖3-3所示。

圖3-3按鍵電路

4

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3.3四位一體共陽數碼管顯示模塊電路

數碼管動態顯示接口是在單片機中應用最多最廣的一種顯示方式之一，動

態驅動是把所有數碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的一樣名字的端口連

在一起，其他的給每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由每

一個各自獨立的I/O線控制，在單片機輸出字形碼的時候，全部數碼管都接收

到一樣的字形碼，但具體是哪一個是數碼管會顯示出字形，由單片機對位選通CO

M端電路的控制所決定的，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，

這個位置就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個

數碼管的的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。數碼管

如圖3-5所示。

圖3-5四位一體數碼管

4產品軟件設計

本產品采用了C語言，KELL編譯環境，采用簡單的模塊化設計，來組成

整體程序。

4.1主程序流程圖

主程序流程圖如圖4-1所示。

5

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圖4-1主程序流程圖

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4.2產品程序清單

程序清單如圖4-2所示。

圖4-2產品程序清單

5產品裝配調試及使用說明

5.1產品裝配圖

產品裝配圖如圖5-1所示。

7

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圖5-1產品裝配圖

5.2產品調試

產品程序運行驗證錯誤如圖5-2所示

圖5-2程序運行驗證圖

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程序運行燒入，程序成功燒入如圖5-3所示

圖5-3程序燒入圖

5.3產品使用說明

插上電源上電，按下電源的開關，DS18B20防水溫度傳感器檢測當前環境的

溫度，如果沒超過設定的溫度閾值，DS18B20防水溫度傳感器顯示當前水溫的溫

度。

如果超過設定的溫度閾值，則蜂鳴器報警，LED燈亮，四位一體數碼管顯

示所測試的溫度的數值。

低于設定的溫度閾值，LED燈亮，繼電器啟動加熱器開始加熱同時隨著水溫

的溫度增加數碼管顯示的數值也隨之增加。

6產品設計技術標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語；

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[5]GB/T8566-2007信息技術軟件生存周期過程標準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規范。

7參考資料

[1]李朝青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）.杭州：北京航空航

天大學出版社，2018

[2]李廣弟.單片機基礎［Ｍ］.北京：北京航空航天大學出版社，2014

[3]江力.單片機原理與應用技術.清華大學出版社.2016

[4]蔡美琴等．MCS一51系列單片機系統及其應用[M]．北京：高等教育

出版社，2019．

[5]王樹勛．MCS一51單片微型計算機原理與開發．北京：機械工業出

版社，2015

[6]何希才．傳感器及其應用電路．北京：電子工業出版社，2018

[7]劉迎春、葉湘濱．傳感器原理設計與應用(第三版)[M]．長沙：國防

科技大學出版社，2017

[8]靳達.單片機應用系統開發實例導航.北京:人民郵電出版社，2013.

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附錄

附錄1元器件清單

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附錄2電路原理圖

附錄3PCB設計圖

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附錄4產品實物圖

附錄5主程序代碼

#include<reg51.h>//包含頭文件

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar//宏定義

sbitSET=P3^1;//定義調整鍵

sbitDEC=P3^2;//定義減少鍵

sbitADD=P3^3;//定義增加鍵

sbitBEEP=P3^6;//定義蜂鳴器

sbitALAM=P1^7;

sbitALAM1=P1^4;//定義加熱制冷繼電器

sbitDQ=P3^7;//定義DS18B20總線I/O

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bitshanshuo_st;//閃爍間隔標志

bitbeep_st;//蜂鳴器間隔標志

sbitDIAN=P0^5;//小數點

ucharx=0;//計數器

signedcharm;//溫度值全局變量

ucharn;//溫度值全局變量

ucharset_st=0;//設置狀態標志

signedcharshangxian=45;//上限報警溫度，默認值為38

signedcharxiaxian=40;//下限報警溫度，默認值為5

//ucharcode

LEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};

ucharcode

LEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xD

A,0x9B,0xDC,0x9B,0x8B};//數碼管顯示碼表

//============================================================

================================

//====================================DS18B20=================

================================

//============================================================

================================

/*****18b20延時子程序*****/

voidDelay_DS18B20(intnum)

{

while(num--);

}

/*****初始化DS18B20*****/

voidInit_DS18B20(void)

{

unsignedcharx=0;

DQ=1;//DQ復位

Delay_DS18B20(8);//稍做延時

DQ=0;//單片機將DQ拉低

Delay_DS18B20(80);//精確延時，大于480us

DQ=1;//拉高總線

Delay_DS18B20(14);

x=DQ;//稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失

敗

Delay_DS18B20(20);

}

/*****讀一個字節*****/

unsignedcharReadOneChar(void)

{

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unsignedchari=0;

unsignedchardat=0;

for(i=8;i>0;i--)//循環8次，讀出一個字節

{

DQ=0;//給脈沖信號

dat>>=1;//數據右移一位

DQ=1;//給脈沖信號

if(DQ)//如果該位為1

dat|=0x80;//將數據|0x80后，存入dat

Delay_DS18B20(4);//延時

}

return(dat);//返回一字節數據

}

/*****寫一個字節*****/

voidWriteOneChar(unsignedchardat)

{

unsignedchari=0;

for(i=8;i>0;i--)//循環8次，寫入一個字節

{

DQ=0;//拉低

DQ=dat&0x01;//將dat數據&0x01后，送入IO口

Delay_DS18B20(5);//保持一會

DQ=1;//io口拉高

dat>>=1;//dat右移一位

}

}

/*****讀取溫度*****/

unsignedintReadTemperature(void)

{

unsignedchara=0;

unsignedcharb=0;

unsignedintt=0;

floattt=0;

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作

WriteOneChar(0x44);//啟動溫度轉換

Init_DS18B20();

WriteOneChar(0xCC);//跳過讀序號列號的操作

WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器

a=ReadOneChar();//讀低8位

b=ReadOneChar();//讀高8位

t=b;//將高8位數據存入t

t<<=8;//t左移8位

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t=t|a;//將t|a得到一個16位的溫度數據

tt=t*0.0625;//一個最低位代表0.0625°C，所以要*0.0625得到實際溫

度，因為有小數運算，所以定義的tt是float浮點型變量

t=tt*10+0.5;//放大10倍輸出并四舍五入(將溫度放大10倍可以得到小數

部分)

return(t);//返回得到的溫度值

}

//============================================================

=========================

//============================================================

=========================

//============================================================

=========================

/*****延時子程序*****/

voidDelay(uintnum)

{

while(--num);

}

/*****初始化定時器0*****/

voidInitTimer(void)

{

TMOD=0x1;//工作方式1

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;//50ms（晶振12M）

}

/*****讀取溫度*****/

voidcheck_wendu(void)

{

uinta,b,c;

c=ReadTemperature()-5;//獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤

差

a=c/100;//計算得到十位數字

b=c/10-a*10;//計算得到個位數字

m=c/10;//計算得到整數位

n=c-a*100-b*10;//計算得到小數位

if(m<0){m=0;n=0;}//設置溫度顯示上限

if(m>99){m=99;n=9;}//設置溫度顯示上限

}

/*****顯示開機初始化等待畫面*****/

voidDisp_init(void)

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{

P0=~0x80;//顯示----

P2=0x7F;//依次打開各位

Delay(200);//延時

P2=0xDF;

Delay(200);

P2=0xF7;

Delay(200);

P2=0xFD;

Delay(200);

P2=0xFF;//關閉顯示

}

/*****顯示溫度子程序*****/

voidDisp_Temperature(void)//顯示溫度

{

P0=~0x98;//顯示C

P2=0x7F;//打開位

Delay(400);//延時

P2=0xff;//關閉顯示

P0=~LEDData[n];//顯示個位

P2=0xDF;

Delay(400);

P2=0xff;//關閉顯示

P0=~LEDData[m%10];//顯示十位

DIAN=0;//顯示小數點

P2=0xF7;

Delay(400);

P2=0xff;//關閉顯示

P0=~LEDData[m/10];//顯示百位

P2=0xFD;

Delay(400);

P2=0xff;//關閉顯示

}

/*****顯示報警溫度子程序*****/

voidDisp_alarm(ucharbaojing)

{

P0=~0x98;//顯示C

P2=0x7F;//選中位

Delay(200);

P2=0xff;//關閉顯示

P0=~LEDData[baojing%10];//顯示十位

P2=0xDF;

Delay(200);

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P2=0xff;//關閉顯示

P0=~LEDData[baojing/10];//顯示百位

P2=0xF7;

Delay(200);

P2=0xff;//關閉顯示

if(set_st==1)P0=~0xCE;//設置上限時顯示H

elseif(set_st==2)P0=~0x1A;//設置下限時顯示L

P2=0xFD;

Delay(200);

P2=0xff;//關閉顯示

}

/*****報警子程序*****/

voidAlarm()

{

if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;}//控制閃爍（x隨定時器每50ms加1,10次

時500ms，這里閃爍就是500ms亮500ms滅）

if(m>=shangxian)//溫度大于上限時

{

ALAM=0;//制冷繼電器吸合

ALAM1=1;

if(beep_st==1)//控制蜂鳴器閃爍變量為1時

BEEP=0;//蜂鳴器響

else//控制蜂鳴器閃爍變量為0時

BEEP=1;//蜂鳴器停止

}

elseif(m<xiaxian)//溫度小于下限時

{

ALAM1=0;//升溫繼電器吸合

ALAM=1;

BEEP=1;

}

else//水溫在上下限范圍內時

{

BEEP=1;//關閉蜂鳴器

ALAM=1;//關閉加熱和制冷繼電器

ALAM1=1;

}

}

/*****主函數*****/

voidmain(void)

{

uintz;

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InitTimer();//初始化定時器

EA=1;//全局中斷開關

TR0=1;//打開定時器定時開關

ET0=1;//開啟定時器0

IT0=1;//外部中斷下降沿有效

IT1=1;

check_wendu();

check_wendu();//讀取兩次溫度，防止開機讀取到85°C，使繼電器誤操

作

for(z=0;z<300;z++)//開機畫面

{

Disp_init();

}

while(1)//while循環

{

if(SET==0)//判斷設置鍵是否按下

{

Delay(2000);//延時去抖

do{}while(SET==0);//執行空語句，判斷按鍵是否松開，松開向下執

行，否則重新執行空語句

set_st++;x=0;shanshuo_st=1;//設置鍵松開后將設置變量加1，閃爍標

志位置1

if(set_st>2)set_st=0;//當設置完成時，退出設置

}

if(set_st==0)//正常工作時

{

EX0=0;//關閉外部中斷0

EX1=0;//關閉外部中斷1

check_wendu();

Disp_Temperature();//檢測溫度

Alarm();//報警檢測

}

elseif(set_st==1)//設置上限時

{

BEEP=1;//關閉蜂鳴器

ALAM=1;

ALAM1=1;//繼電器關閉

EX0=1;//開啟外部中斷0

EX1=1;//開啟外部中斷1

if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_st;x=0;}

if(shanshuo_st){Disp_