1、 华北科技学院毕业设计 基于液晶显示器的电加热控制器设计 设计总说明 本设计研究的是基于大屏幕液晶显示全自动电加热系统，它可以设定四个温度段与一个常温段，可以设定温度段的温度值、起始时间、终止时间，还具有时钟调校功能，能够显示当前时间值，可作为数字钟。该控制器还具有超压、超温、缺水等安全保护，能够让用户放心地使用。 随着电力工业的发展，电力出现过剩，用电政策由限制用电向鼓励合理用电转变；再加上环保要求越来越高，在主要大中城市中的能耗大、热效率低、污染严重的小型燃煤锅炉都将面临淘汰的命运 。面对这样的能源政策和环保政策，电加热锅炉以其特有的优势跃居前台。 目前，市场上只有根据设定温度进行控制的电
2、锅炉温控仪表 ,而具有可以分时段控制的电锅炉控制器则非常少，所以我们设计的这种电锅炉控制器可以根据需要分时段地控制电锅炉。本系统比较适合在离城市供暖管线比较远的别墅，农村等自己使用取暖设备的地方，不但比烧煤等取暖方法更方便更环保之外，而且还可以根据需要进行控制。在需要加热时就控制电锅炉加热，不需要时就设定电锅炉停止工作，真正实现了无人操作。本系统的设计采用先进的液晶显示技术提供给用户一个友好的界面，使操作 者可以方便地根据界面的提示操作，避免出现误操作。 这样不仅可以满足人们的生活的需要，也节省一部分的电能。 本设计的提出是基于大屏幕液晶显示，利用单片机 STC89C516RD+控制的电加热控
3、制器的设计。 硬件电路部分，采用 LM35 作为温度传感器，将感应到的温度的变化转变成电压值的变化，经模数转换器 ADC0809 将模拟量转换成数字量输入单片机。单片机选用最常用的 STC89C516RD+，存储器选用 E2PROM AT93C46 作为存储器，用于存储系统的设定值，即各时间段的温度值、起始时间、终止时间等。 AT93C46 还具 有很强的抗干扰性能，在外界环境有干扰的情况下，存储内容也不会发生变化。显示部分采用大屏幕液晶显示器 SMG12864，界面非常友好，方便的菜单驱动很难发生误操作。利用实时时钟 DS12887 产生当前时间，使系统除了可以作为锅炉的控制器还具有了时钟功
4、能，并可通过编程修改当前值，这样即使在显示时间与当前时间不符的情况下，也可以方便地更改 DS12887 中的内容。键盘采用了独立式键盘，因为本设计采用液晶显示，菜单驱动，所用键的数量很少，只有五个独立式键盘使接口电路变的很简单。输出部分采用了光耦输出，光电耦合技术具有很高 的抗华北科技学院毕业设计 干扰性能，它有效地隔离了输入和输出部分，可以提高系统的抗干扰性。系统的软件是根据系统的功能要求而设计的，主要结合硬件电路设计电加热控制器的主程序、模拟量输入子程序、模拟量输出子程序、键盘子程序、液晶显示子程序等。 本设计是采用 51单片机 C 语言编程，模块化程序设计，主要模块有：主程序、模拟量输入
5、 /输出程序、读键盘及键盘处理程序、读时间及 AT93C46 程序、显示及参数设定程序 ， 以单片机 STC89C516RD+为控制核心，利用 ADC0809、DS12887、 AT93C46、 SMG12864 等芯片来实现整个系统 控制。通过 LM35 传感器检测被测量的温度，经过放大器，对信号进行放大，再经过 A/D 转换器把模拟信号转换成数字信号，然后再传送给单片机。单片机根据设定温度对加热器进行控制，使加热器内温度保持为设定温度。 并用单片机的 AD0 AD7 口来接收温度的数字信号 ,单片机定时扫描键盘并根据键盘输入对应的时间段和温度段进行设置，并在用显示器显示 ,此外，控制器还可
6、以对温度进行分时段控制，根据需要设定不同的时间段及其该时间段的设定温度。输出控制采用开关量分级逐次输出方式。控制器还具有报警电路，如果电加热器缺水、过压、超温等，报警 电路报警，同时切断电源。本设计采用 SMG12864 大屏幕液晶显示器作为液晶显示模块，能够把温度曲线、设定的时间段和温度值显示出来。设计中还采用 E2PROM93C46 用于存储设定数据，通过时钟芯片 DS12887 对时间进行读取，用以确定时间段。 本设计所研究的是基于液晶显示器电加热控制器的设计。首先，确定温度传感器，将感应到的温度变化转变成电压的变化。经模数转换器将模拟量转换成数字量。然后，结合光电耦合器通过单片机控制继
7、电器输出。选择 E2PROM 存储器用于存储控制器的设定值，即各时间段的温度值、起始时间、终止时 间等。采用大屏幕液晶显示器显示设定的温度曲线、设定的温度段和温度值。利用时钟芯片对时间进行读取。最后，设计键盘电路用于与单片机进行通信。 关键词 ： STC89C516RD+单片机； 温度传感器；单片机；模数转换器；存储器；键盘；液晶显示器 华北科技学院毕业设计 The Design of Elective Heating Controller Based on LCD Introduction The design study is based on large-screen liquid cr
8、ystal display automatic electric heating system, which can set the temperature range with a temperature of four segments, you can set the temperature range of the temperature, start time, end time, also has a clock adjustment function that displays the current time value can be used as digital clock
9、. The controller also has over-pressure, over temperature, water and other security protection that allows users to safely use. With the development of power industry, electric power surplus, limited use of electricity by the electricity policy to encourage the rational use of electricity to change;
10、 coupled with increasing environmental requirements, in the main cities of the energy consumption, low thermal efficiency, pollution Small coal-fired boilers are serious face demise. Faced with such energy policies and environmental policies, electric heating boiler front ranks of its unique advanta
11、ges. Currently, the market set the temperature control only on the basis of electric boiler temperature controller, which can be divided with the time control of electric boiler controller is very small, so we designed this electric boiler controller can control the time needed points electric boile
12、r. The system is suitable for heating in the pipeline farther away from the citys villas, rural, etc. where their use of heating equipment, coal and other heating methods have not only more convenient than more environmentally friendly, but also can be controlled as needed. The need to control elect
13、ric heating boiler heating boilers when not need ed to set the power to stop working, truly unattended operation. The system design uses advanced liquid crystal display technology provides the user with a friendly interface that allows the operator to easily interface prompts according to avoid misu
14、se. This will not only meet the needs of peoples lives, but also part of the energy savings. The proposed design is based on large-screen LCD display, the use of SCM STC89C516RD + controlled electric heating controller. Hardware circuit, use LM35 as temperature sensor, the sensor to temperature chan
15、ges into voltage changes, the ADC ADC0809 converts the analog microcontroller digital input. MCU selection of the most commonly used STC89C516RD +, memory use E2PROM AT93C46 as a memory for storing system settings, that is, the temperature of the time, start time, end time. AT93C46 also has a strong
16、 anti-interference performance, interference in the external environment, the storage content will not change. Show some use large-screen liquid crystal display SMG12864, the interface is very friendly and convenient menu-driven hard place misuse. Generated by the current time DS12887 real time cloc
17、k, the system can be used as boiler controller in addition also has a clock function, and can be programmed to modify the current value, so even if the display time and the current time does not match the circumstances, it can easily change the DS12887 content. Stand-alone keyboard using the keyboar
18、d, because this design uses a liquid crystal display, menu-driven, the use of a small number of keys, only five separate keyboard to the interface circuit becomes very simple. Optocoupler output is partly based on the output, optocoupler technology with a high anti-interference 华北科技学院毕业设计 performanc
19、e, which effectively isolates the input and output section, you can improve the system interference. System software is based on the functional requirements of the system designed mainly hardware design combined with electric heating controller main program, subroutine analog input, analog output su
20、broutine, subroutines keyboard, LCD display routines and so on.This design proposed one plan referring to using single-chip microcomputer STC89C516RD+ to control the constant temperature electric heating control system which is based on the large LCD. This design uses 51 single-chip microcomputer C
21、language to program, modularized program design, the main module includes: The main program, the analog input /output program, reading the keyboard and the keyboard disposal program, reading the time and AT93C46 program, the demonstration and the parameter setup program. This design takes single-chi
22、p microcomputer STC89C516RD+ as the controlling core, Using ADC0809, DS12887, AT93C46, SMG12864 so as to realize the whole system control. The LM35 sensor examines the temperature. And then signals go through the amplifier, to achieve the enlargement. Analog signals are converted into digital signal
23、s through A / D conversion .At last they are transmitted to the MCU. The monolithic integrated circuit carries on the control to the heater according to the hypothesis temperature, to maintain the temperature in the heater which is setted. Receives the temperature digital signal with AD0AD7 ports of
24、 single-chip microcompyter,the single-chip microcomputer scans the keyboard regularly and sets the time section and the temperature section according to the keyboard input, then displays the information through the LCD. In addition, The controller may also carry interval control on the minute time t
25、o the temperature, according to the needs of different time sections and the time section hypothesis temperature are established. The output control uses a quantity of switches to output gradually. The controller also has the alarm circuit, If the electric heater lacks the water, or gets over the vo
26、ltage, or gets over the setted temperature , the alarm circuit reports and cut off the power supply.This design uses the SMG12864 large screen liquid-crystal display, and it can display the temperature curve, the hypothesis time section and the temperature value demonstrates. This design also uses E
27、2PROM93C46 to save the hypothesis data, reading the time through clock chip DS12887 to assure the time section.The design study is based on the liquid crystal display controller design of electric heating. First, determine the temperature sensor, the sensor to temperature changes into voltage change
28、s. The ADC converts the analog digital. Then, by combining optical coupler SCM control relay outputs. Select E2PROM memory for storing the controller settings, the temperature of each time period, start time, end time. Large-screen LCD display with the set temperature curve, the set temperature rang
29、e and temperature. Using the time clock chip to read. Finally, the design of the keyboard circuit used to communicate with the microcontroller. Keywords:STC89C516RD+ single-chip microcomputer ； temperature sensor ；microcontroller； ADC0809； Keyboard； memory； LCD 华北科技学院毕业设计 目录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 Introdu
30、ction . 错误 !未定义书签。 1 绪论 .8 1.1 选题背景 8 1.2 控制器技术的发展概况 10 1.3 本设计主要研究内容 12 2 方 案确定及输入输出电路 .12 2.1 方案确定 12 2.1.1 总体框图 . 12 2.1.2 整体方案及主程序流程图 . 14 2. 2 模数转换电路的设计 16 2.2.1 ADC0809的简介 . 16 2.2.2 AD0809各个引脚说明 . 16 2.2.3 ADC0809与单片机接口电路 . 18 2.2.4 模拟量输入流程图 . 18 2.3 LM35 传感器 18 2.3.1性能特点 . 19 2.3.2电路图及管脚说明 .
31、 19 2.3.3 LM35传感器与 ADC0809接口电路 . 19 2.4 光电耦合及驱动与报警电路 20 2.4.1 光电耦合 ： . 20 2.4.2驱动与报警电路 ： . 21 2.4.3 输出控制流程图 . 22 3 单 片机 STC89C516RD+及 E2PROM93C46 .28 3.1 单片机 STC89C516RD+ 28 3.1.1 STC89C516RD+单片机功能及主要性能特性 ： . 28 3.1.2 各个管脚说明 . 29 3.1.3 资源分配 华北科技学院毕业设计 3.1.4 复位电路 . 32 3.1.5振荡电路 . 32 3.2 E2PROM93C46 存
32、储器 33 3.2.1 各个管脚说明 . 33 3.2.2 E2PROM 93C46与单片机的接口电路 . 36 4 键盘 .40 4.1 键盘 40 4.1.1按键功能 . 40 4.1.2干扰的处理 . 41 4.1.3按键的优先的处理 . 41 4.1.4 读键盘和键盘处理流程图 . 41 4.2 显示电路 51 4.2.1管脚说明 .错误 !未定义书签。 4.2.3背光电路 .错误 !未定义书签。 4.3 显示子程序流程图 错误 !未定义书签。 5 时钟芯片 DS12887.44 5.1 DS12887 芯片介绍 44 5.1.1 DS12887功能介绍 . 44 5.1.2 DS12
33、887各个管角说明 . 45 5.1.3 DS12887片内结构 . 46 5.1.4 寄存器的介绍 . 48 5.2 DS12887 时钟芯片与单片机接口电路 50 6 显示电路 6.1 SMG12864 芯片介绍 6.1.1 SMG12864 功能介绍 6.1.2 SMG12864 各个管角说明 6.1.3 SMG12864 串行连接时序图 6.2 SMG12864 与单片机接口电路 7 74LS165 八位移位寄存器 7.1 74LS165 芯片介绍 7.1.1 74LS165 功能介绍 7.1.2 74LS165 各个管角说明 7.1.3 74LS165 功能表 华北科技学院毕业设计
34、7.2 74LS165 与单片机接口电路 8 74LS138 3 线 -8 线译码器 7.1 74LS138 芯片介绍 7.1.1 74LS138 功能介绍 7.1.1 74LS138 各个管角说明 7.2 74LS138 与单片机接口电路 总结与展望 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参 考文献 . 错误 !未定义书签。 华北科技学院毕业设计 1 绪论 1.1 选题背景 目前我国的锅炉多以燃煤和燃油为主。燃料燃烧时产生大量的废气和废渣 ,对环境造成了严重的污染 ,并且给人们的生产和生活带来了巨大的危害。随着电力工业的不断发展 ,人们逐渐采用电能替代能源。针对燃煤和燃
35、油锅炉所存在的问题 ,我们开发了电锅炉控制器。我国的电加热锅炉在 10多年前问世，由于受到当时电力因素的制约，发展非常缓慢，只有几个非锅炉行业的厂家在生产。 1998年 以来，特别是 2000年，电热锅炉市场迅速发展。行业内许多厂家都已经或者正在准备生产电热锅炉。电热锅炉是一种机电一体化的高新技术产品，可将电能直接转化成热能，具有热效率高、体积小、无污染、噪声小、运行安全可靠、供热稳定、自动化程度高等优点，是理想节能环保型的供暖设备。 电加热供热技术是对利用电能作为供热源实现供热技术的总称。电加热供热产品是将电能转换为热能的能量转换装置。一般来讲，分为电阻式电热转换和电磁式电热转换。电阻式电热
36、转换技术是以电能作为能源，利用电加热管、电加热棒等金属电阻，碳纤维膜电热板条、陶瓷发热 棒等非金属电阻以及电极式水介质电阻作为电热转换元件，使电能转换为热能。电磁式电热转换技术是利用感应线圈等电磁转换设备，使电能转换为磁能，再转换为热能。所有这些加热元件直接或间接将水或者其他介质加热到一定的温度供热用户使用，当然电加热装置除产生蒸汽和热水外，还可以产生过热蒸汽。这种能量转换装置，我们称之为电加热装置，若这种装置用于传统锅炉供热范围时，也称为电加热锅炉。 电加热锅炉的控制与燃煤和燃油锅炉的控制有很大的不同。由于起步较晚，国内电热锅炉的控制水平不高，主要表现在算法简单、粗糙，造成温度控制效果不佳，
37、易 产生输出控制量的振荡，系统压力不稳定的现象，而且自动化程度不高。因此，电热锅炉控制存在较大难度。本设计研究的是基于大屏幕液晶显示全自动电加热系统，它可以设定四个温度段与一个常温段，可以设定温度段的温度值、起始时间、终止时间，还具有时钟调校功能，能够显示当前时间值，可作为数字钟。该控制器还具有超压、超温、缺华北科技学院毕业设计 水等安全保护，能够让用户放心地使用。 随着电力工业的发展，电力出现过剩，用电政策由限制用电向鼓励合理用电转变；再加上环保要求越来越高，在主要大中城市中的能耗大、热效率低、污染严重的小型燃煤锅炉都将面临淘汰的 命运。面对这样的能源政策和环保政策，电加热锅炉以其特有的优势
38、跃居前台。 电锅炉突出优点如下： 1 电锅炉全套设备占地面积小，不需烟囱、燃料渣堆放场所。产品成套组装出厂， 在现场只需接上电源，水管，即可投入运行，可大大节省基建投资及安用。 2 热效率高，输送方便，损失很小。电锅炉运行热效率在 95%以上。启停调方便，比煤锅炉、油锅炉更能节约能源 。 3 自动化程度高、运行安全可靠 。 一般电锅炉都采用自动控制，快速平稳地控制电加热管组的循环投切。并且具有漏电保护、短路保护、过电流保护、过电压保护、压力超限保护、水位 过低保护等多项保护功能。产品实现了机电一体化，不需专职锅炉运行工、节省费用，避免了人为因素的影响而发生事故。 4 保护环境、造福大众 。 电
39、锅炉不会排出如二氧化硫、二氧化碳等有害气体，无黑烟、灰尘，没有废物需要处理，无噪声、无污染，从环境保护角度来看，最为优越。 5 适用范围广 。 电锅炉产品规格品种多，可满足各种用途、各种环境和各种条件下的需要。 目前，市场上只有根据设定温度进行控制的电锅炉温控仪表 ,而具有可以分时段控制的电锅炉控制器则非常少，所以我们设计的这种电锅炉控制器可以根据需要分时段地控制电锅炉。 本系统比较适合在离城市供暖管线比较远的别墅，农村等自己使用取暖设备的地方，不但比烧煤等取暖方法更方便更环保之外，而且还可以根据需要进行控制。在需要加热时就控制电锅炉加热，不需要时就设定电锅炉停止工作，真正实现了无人操作。本系
40、统的设计采用先进的液晶显示技术提供给用户一个友好的界面，使操作者可以方便地根据界面的提示操作，避免出现误操作。 这样不仅可以满足人们的生活的需要，也节省一部分的电能。 华北科技学院毕业设计 1.2 国内外研究状况 国内外电锅炉领域都在研究电锅炉控制系统，在美国目前有一种电锅炉 是节能智能型自清洗 的 ， 具有节约能源 的自诊断控制系统，根据用户的热水使用情况自动进行调节。四种运行模式可供用户选择（智能、低温、节能智能、假期 /小住宅）， 节能智能模式 是对加热周期进行监控，并自动调节提供能够满足用户的最低热水温度。这种设置确保能够以最低的能源成本提供充足的热量。如果用户改变运行模式，随后恢复到
41、节能智能模式，控制装置会记忆最佳温度范围，并自动按照最佳温度范围运行。 低温模式 是控制装置自动将最高水温限制在 46oC。这种模式确保符合美国将水温限制在 49oC 以下的有关法律规定。 假期 /小住宅模式 是将水温自动调整到 10oC 以防止冻结。由于 温度控制刻度盘并没有调整，所以度假回来后，用户可以将运行模式重新设置回到原先的设置（ 1, 2, 或 3），水温也将回到用户原先的选择的水温。 行业内第一个防干烧专利技术 ，如果锅炉内缺水，防干烧技术将自动关闭加热器电源。 在国内目前有的厂家推出一种 不仅 可以取暖，还可以 提供洗浴、饮用水之功能，还 具有 低压蒸汽功能，满足蒸饭，加热等低压蒸汽之用 的电锅炉 。 该锅炉 将这些功能集于一体，不仅省钱而且在空间有限的房子内还可以为人们省很多空间去放
