毕业教学环节成果
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(2011 届)
题
目
学
专
班
学
姓
院
业
级
号
名
指导教师
基于 51 单片机的
家用水流量设计
信息工程学院
应用电子技术
应电 082
******************
*******
******
2011 年 5 月 10 日
金华职业技术学院毕业教学成果
目
录
摘要..................................................................................................................................... 1
引言..................................................................................................................................... 2
1 任务设计..................................................................................................................... 3
2 系统硬件电路的设计.................................................................................................4
2.1 主芯片 STC89C52............................................................................................. 4
2.2 时钟电路...........................................................................................................6
2.3 复位电路...........................................................................................................7
2.4 电源电路...........................................................................................................8
2.5 液晶显示电路.................................................................................................. 8
2.6 状态显示电路................................................................................................ 1
2.7 温度测量电路................................................................................................ 1
2.8 水流量测量电路............................................................................................ 2
2.9 按键控制电路................................................................................................ 2
2.10 小结............................................................................................................. 2
3 软件系统的设计.......................................................................................................2
3.1 软件设计总流程............................................................................................ 2
3.2 温度程序模块................................................................................................ 2
3.3 水流量程序模块............................................................................................ 3
3.4 显示程序........................................................................................................ 3
3.5 小结.................................................................................................................2
4 调试结果记录........................................................................................................... 3
4.1 温度测量........................................................................................................ 3
4.2 流量测量........................................................................................................ 3
5 总结............................................................................................................................3
6 成果展示................................................................................................................... 3
结论与谢辞.......................................................................................................................3
参考文献...........................................................................................................................3
附件 1 电路原理图......................................................................................................... 3
PCB 图................................................................................................................ 3
附件 2
附件 3 仿真图............................................................................................................... 3
5
5
2
2
3
4
4
5
7
9
9
0
0
0
0
1
2
3
4
5
6
附件 4 元件清单............................................................................................................. 3
附件 5 程序清单............................................................................................................. 3
7
8
基于 51 单片机的家用水流量设计
信息工程学院应用电子技术 刘海清
摘要:文以智能家居系统中的水流量模块为课题,以水流量计传感器和数字温度传感器
DS18B20 实时采集水流量状态和水温的数据,并根据主控器 STC89C52 的程序指令处理后
计算出水费价格,用液晶屏 LCD1602 分当前温度、水价和水流总量三种状态动态显示。
另外,本课题设计了上下限报警,使查看更为直观,使用更加方便。
关键词: 单片机 DS18B20 温度传感器 水流量传感器
Household Water-Flow Detection Circuit
Design Based on 51 MCU
Engineering
Technology,Information
Electronic
college,
Technology,Information andandandand Engineering
Applied
(Major ofofofof Applied
(Major
JinHua
(Major
Applied
Electronic
Technology,Information
Engineering
college,
JinHua
Electronic Technology,Information
college, JinHua
Engineering college,
(Major
Applied Electronic
JinHua
Technology,
College
College ofofofof Vocation
Vocation AndAndAndAnd Technology,
Vocation
Hai-qing)
Technology, LIULIULIULIU Hai-qing)
College
Technology,
Vocation
Hai-qing)
College
Hai-qing)
Abstract:
Abstract:
Abstract:
Abstract: Taking the smart home system in the water flow module is subject to
water flow sensor and digital temperature sensor DS18B20 real-time acquisition
state water flow and water temperature data and program instructions according
to master STC89C52 calculated after the price of water, with LCD TX-1602 points
the current temperature, water flow volume and dynamic display of three states.
In addition, the project design of the upper and lower alarm, so view is more
intuitive, easier to use.
Keyword:
Keyword:
Keyword:
Keyword: microprocessor
DS18B20temperature sensor water flow sensor
- 1 -
引言
随着现代社会的进步,经济的发展,人们对精神领域的追求更高,对生活水平的要
求更高。现代的家居生活是一种高品位、高质量、个性化、智能化的方式。本系统就是
基于 STC89C52 单片机控制的智能家居系统,可以实际监控室内各种不同的家电设备,
并能通过液晶屏动态显示当前工作状态。该系统与传统的智能家居系统相比,具有功能
多样化、成本造价低等优点,且符合当今社会智能、节能、环保的发展观念,并在人们
享受高品位、高质量、个性化、智能化生活的同时提高人们的节约意识。由于智能家居
系统有众多模块,本课题只采取其中的水流量模块进行单独设计。
- 2 -
1 任务设计
当打开水龙头时,根据单片机 STC89C52 的指令、水流量计传感器和数字温度传感
器 DS18B20 实时采集水流量状态和水温的数据。当单片机 STC89C52 扫描到水流量计传
感器的脉冲数,经过单片机 STC89C52 处理,计算出所采集的水流量后,通过液晶屏
LCD1602 能动态显示当前水流量、水费及水温。
根据设计过程,可以将的本课题划分为 8 个电路模块如图 1 所所示:
L C D 1602 显 示 电 路
状 态 显 示 电 路
水 流 量 测 量 电 路
温 度 测 量 电 路
直 流 电 源 滤 波 电 路
时 钟 电 路
复 位 电 路
2
5
C
9
8
C
T
S
图 1-1 电路总框图
- 3 -
2 系统硬件电路的设计
2.1 主芯片 STC89C52
2.1.1 主要性能
Flash
1 与 MCS-5MCS-5MCS-5MCS-52222 单片机产品兼容 、8K8K8K8K 字节在系统可编程 Flash
Flash
Flash 存储器
2
1000
1000
1000
1000 次擦写周期
3 全静态操作:0Hz0Hz0Hz0Hz~33Hz
33Hz
33Hz
33Hz
4 三级加密程序存储器
5
32323232 个可编程 I/OI/OI/OI/O 口线
6 三个 16161616 位定时器////计数器八个中断源
UART
UART
7 全双工 UART
UART 串行通道
8 低功耗空闲和掉电模式
9 掉电后中断可唤醒
10 看门狗定时器
11 双数据指针
12 掉电标识符
2.1.2 芯片功能特性简述:
CMOS8 位微控制器,具有 8K8K8K8K 在系统可
CMOS8
STC89C52
STC89C52
CMOS8
STC89C52
STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8
Flash
80C51
Flash
80C51
Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业 80C51
编程 Flash
80C51 产品指
Flash
Flash
Flash 允许程序存储器在系统可编程 ,亦适于常规编程器。
令和引脚完全兼容。片上 Flash
Flash
在单芯片上,拥有灵巧的 8888 位 CPUCPUCPUCPU 和在线系统可编程 Flash
STC89C52
Flash
STC89C52
Flash,使得 STC89C52
STC89C52 为
STC89C52
STC89C52
众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52
STC89C52 具有以下
Flash
标准功能: 8k8k8k8k 字节 Flash
Flash,256256256256 字节 RAMRAMRAMRAM, 32323232 位 I/OI/OI/OI/O 口线,看门狗定时器,2222 个
Flash
数据指针,三个 16161616 位 定时器////计数器,一个 6666 向量 2222 级中断结构,全双工串行口,
STC89C52 可降至 0Hz0Hz0Hz0Hz 静态逻辑操作,支持 2222 种软件
STC89C52
STC89C52
片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52
可选择节电模式。空闲模式下,CPUCPUCPUCPU 停止工作,允许 RAMRAMRAMRAM、定时器////计数器、串
口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAMRAMRAMRAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机
一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止 。8888 位微控制器 8K8K8K8K 字节在系统可
FlashFlash
编程 Flash
Flash。
- 4 -
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
R S T /VP D
P3.0/R X D
P3.1/T X D
P3.2/I N T 0
P3.3/I N T 1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/W R
P3.7/R D
XTAL 2
XTAL 1
VS S
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
2
5
C
9
8
C
T
S
4 0
3 9
3 8
3 7
3 6
3 5
3 4
3 3
3 2
3 1
3 0
2 9
28
27
26
25
24
23
22
21
VC C
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
E A /VP P
A L E /PROG
PSEN
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
图 2-1 单片机引脚
表 2-1 STC89C52 引脚介绍说明
功能介绍
+5V 电源电压
电路接地端
8 位漏极开路的双向 I/O 通道
8 位拟双向 I/O 通道
RXD,串行输入口
TXD,串行输出口
INT0,外部中断0输入口
INT1,外部中断1输入口
定时器/计数器0外部事件脉冲输入端
定时器/计数器1外部事件脉冲输入端
外部数据存贮器写脉冲
外部数据存贮器读脉冲
复位输入信号
地址锁存有效信号
程序选通有效信号
当保持 TTL 高电平,执行内部 EPROM 的指令,当使 TTL 为低电平, 从
外部程序存贮器取出所有指令,在内的 EPROM 编程时,此端为 21V编程
电源输入端
2.1.32.1.3
2.1.3
2.1.3 引脚功能
引脚
VCC
VSS
P0.0~P0.7
P2.0~P2.7
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RST/VpD
ALE/PROG
PSEN
EA/VPP
XTAL1
XTAL2
内部振荡器外接晶振的一个输入端
内部振荡器外接晶振的一个输入端
- 5 -