智能电热壶的设计—论文 - 图文

工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ）

题 目： 智能电热壶的设计 专 业： 机电技术教育 班 级： 073班 姓 名： 方良赟 学 号： 1664070303 指导教师： 张平娟 日 期： 2010年11月15日

目 录

摘要 .......................................................................... 1 关键词 ........................................................................ 1 引言 .......................................................................... 1 1 单片机的发展与应用 ......................................... 错误！未定义书签。 1.1 单片机简介 .............................................................. 1 1.2 单片机的技术发展 ........................................................ 1 1.3 单片机的应用 ............................................................ 1 2 单片机AT89C51的基本数据 .................................................... 3 2.1 AT89C51概述 ............................................................. 4 2.2 AT89C51功能特性概述 ..................................................... 4 2.3 AT89C51的最小系统 ....................................................... 7 3 智能电热壶的基本数据 ....................................................... 10 3.1智能电热壶的工作原理 ................................................... 11 3.2 报警电路的实现 ......................................... 错误！未定义书签。

3.3.1 3.2.2 3.2.3

报警电路控制元件的选择 .............................. 错误！未定义书签。 报警电路的工作原理 .................................. 错误！未定义书签。 报警电路的电路设计 ................................................... 6 控制电路控制元件的选择 .............................................. 8

3.3 控制电路的实现 .......................................................... 7

3.3.1

3.3.2 控制电路的工作原理................................................... 8 3.3.3 控制电路的电路设计................................................... 9

3.4 其它电路的实现 ......................................................... 11 3.4.1 时钟电路的实现 ..................................................... 12 3.4.2 复位电路的实现 ..................................................... 12 4 具体设计 ................................................................... 13 4.1 硬件连接总原理图 ....................................................... 13 4.2 程序设计 ............................................................... 14 4.2.1 程序流程图 ......................................................... 14 4.2.2总程序及各函数功能简介 .............................................. 15 5 系统调试与结果 ............................................................. 21 6 总结 ....................................................................... 22 7 致谢 ....................................................................... 23 参考文献 ..................................................................... 24

智能电热壶的设计

摘要: 本文介绍了的是一款基于AT89C51单片机设计的智能电热壶，智能电热壶由报警电路和控制电路两大部分组成，主要是介绍智能电热壶的报警功能和自动控制功能的设计和实现，采用AT89C51单片机配合继电器、扬声器等的使用，给出了设计过程与编程方法，并用keil和Proteus软件进行调制仿真，实现了智能电热壶的自动报警、智能控制。

关键词：AT89C51 自动报警 智能控制

引言

基于单片机的智能控制技术在各领域的用途越来越广泛，常见于笔记本电脑、智能数码相机、智能玩具、智能导航系统、智能电冰箱、智能空调、智能手机、智能家居等设备，它是这些设备中科技含量最核心的部分之一[1]。同时，这项技术能够综合运用单片机和信息传输和处理等方面。我们在报纸上、网络上、电视上经常看到各种由于电热壶所引发的火灾，给广大消费者的生命安全和财产安全带来了很大的隐患。因此一款更安全、智能、人性化的电热壶产品成了一种需求，和必然的发展趋势。

本课题就是利用我们学到的知识和当前的发展状况，研究单片机控制继电器和报警电路以实现自动报警和智能控制功能。最终功能是可以通过硬件和软件的配合实现智能电热壶的这一功能。

1 单片机的发展与应用

1.1 单片机简介

在通用微机中央处理器基础上，将输入／输出(I／O)接口电路、时钟电路以及一定容量的存储器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外围器件，如晶体振荡器，就构成了一个较为完整的计算机硬件系统。由于这类计算机系统的基本部件均集成在同一芯片内，因此被称为单片微控制器(Single-Chip-Micro Controller，简称单片机)或微控制单元(Micro．Controller Unit，简称MCU)[2]。 1.2 单片机的技术发展

1974年12月，美国著名的仙童(Fairchild)公司推出了世界上第一台单片机F8。该机由两块集成电路芯片组成，结构新颖，并具有与众不同的指令系统，深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。从此单片机开始迅速发展，应用范围也在不断扩大，现已成为微型计算机的重要分支。单片机的发展大致经历了外围集成、总线完善、功能集成、全方位发展等技术发展阶段，至今已走过了四代的历程[3]。

（1）第一代单片机(1974--1976)

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这是单片机的初级阶段，以Fairchild公司的F8为代表。该时期生产的单片机的特点是：字长为4位，内部结构简单，制造工艺落后，集成度低。 （2）第二代单片机(1976--1980)

这是单片机的技术成熟阶段。8位单片机已经出现，以Intel公司的MCS一48为代表。该系列的单片机在片内已经集成了8位CPU、并行I／O接口、8位定时器／计数器、RAM和ROM等功能部件，但无串行I／O接口，寻址范围不大于4 KB。它性能低、品种少，应用范围也不广。 （3）第三代单片机(1980--1983)

这是单片机的推广阶段，8位单片机技术走向成熟。其技术特点是完善了外部总线，确立了单片机的基本控制功能，以Intel公司的MCS一51为代表(MCS一51是Intel公司在MCS一48基础上推出的更完善、更典型的单片机系列)。该阶段的单片机均带有串行I／()口，且具有多级中断处理系统，定时器／计数器为16位，片内的RAM和ROM容量相对较大，寻址范围可达64 KB。这一代单片机结束了计算机单片集成的简单形式，真正开创了单片机作为微控制器的发展道路。而这个时期的单片机由于其优良的性价比和及其广泛的领域，特别适合我国 的国情，故在我国广泛应用。 （4）第四代单片机(1983一)

这是8位高性能单片机和16位单片机并行发展的阶段。16位单片机除了CPU为16位以外，片内的RAM和ROM容量进一步增大。以Intel公司的MCS一96系列为代表，其片内的RAM增加为232 B，ROM为8KB，且片内集成有高速I／O部件、多通道10位模／数(A／D)转换器等。

目前，将测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道模／数(A／D)转换部件等直接应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制特征的单片机不断涌现。同时，32位单片机也已进入实用阶段[4]。 1.3 单片机的应用

目前单片机已被广泛应用于国民经济的各个领域，对企业技术改造和产品更新换代起到了重要的作用。下面仅就一些典型应用方面进行介绍。

（1）工业自动化方面

自动化能使工业系统处于最佳状态，可以提高经济效益、改善产品质量和减轻劳动强度。自动化技术被广泛应用于机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等工业领域中，在工业自动化技术中，无论是过程控制技术、数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都有单片机的参与。由于单片机体积小，可以把它做到产品的内部，取代部分老式机械零件和电子元器件，缩小了产品体积，增强了功能，实现了不同程度的智能化，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用。如国内外有相当一部分汽车工业，其汽车生产流水线控制，以及汽车自身的点火控制、反锁制动、牵

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引、转向等控制都是采用单片机实现的。又如电脑缝纫机，用单片机代替了传统机械凸轮花样控制，不仅简化了机械结构，减少了加工工序和设备，而且使缝纫机性能大大提高，并能提供许多老式缝纫机无法提供的缝纫花样。

（2）智能化仪器仪表

智能化仪器仪表是目前国内外应用单片机最多、最活跃的领域。现代仪器仪表(例如，测试仪表和医疗仪器等)的自动化和智能化要求越来越高，在各类(包括温度、湿度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素测定等)仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表向数字化、智能化、微型化、多功能化方向发展。此外，单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构、减小体积及重量后易于携带和使用，并具有降低成本，增强抗干扰能力，便于增加仪器仪表的显示、报警和自诊断等功能。增强抗干扰能力，便于增加仪器仪表的显示、报警和自诊断等功能。如便携式心率监护仪，采用单片机能判断心跳过缓、心跳过速、停搏、漏搏等异常心率。 （3）生活中的电器产品

当前，家用电器产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度，通过采用单片机进行控制，智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，例如，电脑全自动洗衣机、电冰箱、空调、电脑微波炉、电视机和音像视频设备等，进一步改善生活质量，可以把我们的生活变得更加丰富多彩。如电子秤，是出现最早、最典型的一种单片机应用产品，内装单片机接收信息，计价处理时能立即显示单价、售价，在菜场、商店里获得广泛应用。高级电子玩具的出现使玩具智能化，有很大的发展潜力，尤其是在国际市场需求量较大。 （4）军事装备方面

科技强军、国防现代化离不开单片机。在现代化的飞机、军舰、坦克、大炮、导弹火箭和雷达等各种军用装备上，都有单片机深入其中。近些年来，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，尤其是MCS．51系列单片机，由于它具有价格低廉、应用软件齐全、开发方便等特点，已成为目前单片机中的主流机型。单片机的发展速度非常快，从有关统计资料提供的数据来看，单片机的产量已占整个微机(包括一般的微处理器)产量的80％以上。单片机正处在上升的前沿时期，就其整体的发展趋势而言，单片机正向着大容量、高性能化、低价格化和外围电路内装化发展。

随着半导体集成工艺的进步，外围电路也将是大规模的，应用时可把所需要的外围电路装入单片机芯片内，从而简化外围电路的设计。未来的单片机将会使系统单片化。随着社会的进步和科学技术的发展，单片机的发展及对单片机的需求和它在各个领域中的应用将得到进一步扩大[5]。

2 单片机AT89C51的基本数据

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