基于单片机智能燃气灶控制系统设计 大学论文.docx
- 文档编号:14684281
- 上传时间:2023-06-26
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:759.86KB
基于单片机智能燃气灶控制系统设计 大学论文.docx
《基于单片机智能燃气灶控制系统设计 大学论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机智能燃气灶控制系统设计 大学论文.docx(39页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于单片机智能燃气灶控制系统设计大学论文
毕业设计(论文)
题目:
基于单片机智能燃气灶控制系统设计
系别信息工程系
专业名称自动化
班级学号108202207
学生姓名程建凯
指导教师杨谊华
二O一四年五月
毕业设计(论文)任务书
I、毕业设计(论文)题目:
基于单片机智能燃气灶控制系统设计
II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:
1、翻译英文相关资料一篇。
2、利用C语言编写控制软件。
3、熟悉单片机AT89C51的性能。
4、提出硬件选型方案及电路设计图。
5、系统的硬件实现。
III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间:
1、第1周—第3周查阅资料、翻译英文资料并撰写开题报告
2、第4周—第7周方案论证,元件选择,硬件电路部分设计
3、第8周—第12周软件部分设计
4、第13周—第15周软硬件运行并调试
5、第16周—第17周撰写论文
6、第18周总结,准备答辩
Ⅳ、主要参考资料:
1、易家言.家用燃气灶的发展及展望[J].现代家电第11卷第24期,2005。
2、吴锦跃.智能燃气灶具控制系统的设计与实现.杭州电子科技大学学报第27卷第4期,2007。
3、张方遒.家用燃气灶具的节能设计与改进.运行管理第30卷第1期,2000。
4、刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社, 2003.7。
5、张毅刚.MCS-51单片机应用设计.哈工大出版社,2004年第2版。
6、HunMengyou,.theprincipleandapplicationofmaking.mechanicalindustrypress,2004.
信息工程系自动化专业类1082022班
学生(签名):
填写日期:
2014年1月10日
指导教师(签名):
助理指导教师(并指出所负责的部分):
信息工程系(室)主任(签名):
学士学位论文原创性声明
本人声明,所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
基于单片机智能燃气灶控制系统设计
学生姓名:
程建凯班级:
1082022
指导老师:
杨谊华
摘要:
文章以AT89C51单片机为核心,与传统电子燃气灶结合,设计出可以自动点火的燃气灶。
该燃气灶通过感受压力来控制燃气灶的燃气的通断和点火,当燃气灶感受到外界压力并且达到一定值后,压力传感器输出的信号通过信号调节电路(放大电路、模数转换),送到单片机,经单片机处理,输出信号控制外围电路打开电磁阀给燃气灶通燃气,延时1s控制脉冲点火器点火。
通过温度传感器检测燃气灶是否已经点燃了,若没点燃则继续点火,若点燃则关闭脉冲点火器。
压力是工业生产过程中的重要参数之一。
压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。
实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。
本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。
介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。
本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。
是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。
而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据和命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。
本论文根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理,设计出了测量压力传感器的硬件,应用单片机技术测量电路简单,成本低,应用面广,但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。
关键词:
普通燃气灶AT89C51单片机继电器脉冲点火器电磁阀
指导老师签名:
Thedesignofintelligentkitchengascontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputer
Student'sname:
ChengJianKaiClass:
1082022
Supervisor:
YangYiHua
Abstract:
BasedonAT89C51singlechipmicrocomputerasthecore,combinedwiththetraditionalelectronickitchenburninggas,candesigntheautomaticignitionofkitchenburninggas.Thekitchenburninggasbyfeelingthepressuretocontroltheon-offandgasignitionkitchenburninggas,afterwhenthekitchenburninggaspressureandreachesacertainvalue,thepressuresensoroutputsignalthroughthesignalconditioningcircuitAmplifyingcircuit,analog-to-digitalconversion,Senttosinglechipmicrocomputer,thesinglechipmicrocomputerprocessing,Theoutputsignalcontrolintegratedcircuit,opentheelectromagneticvalvetokitchenburninggasfluxofgascontrolpulseignitionignitiondelay1s.Kitchenburninggasisignitedbytemperaturesensordetection,ifnotignitecontinuestoignition,ifthelightisclosedpulseigniter.Stressisoneoftheimportantparametersintheprocessofindustrialproduction.PressuretestorcontrolisanessentialconditionofinsuresthesaferunningoftheproductionandequipmentRealizetheintelligentpressuredetectionsystemisveryimportantforindustrialprocesscontrol.
ThisdesignmainlybyspecialSinglechipmicrocomputerandthesensorismeasuredbytheanalogsignalprocessing,makeitscompleteintelligentfunctionintroducedtheintelligentpressuresensoroftheperipheralcircuithardwaredesign,andaccordingtothehardwaresoftwareprogrammingThisdesignisbasedonthemeasurementanddisplayofAT89C51isthroughthepressuresensortransformpressureintoelectricalsignals,thenthroughtheoperationalamplifierforsignalamplificationandsentto8-bitA/Dconverter,andthenconvertsanalogsignalsintosinglechipmicrocomputercanidentifythedigitalsignals,thenthroughsinglechipmicrocomputerisconvertedintotheLEDdisplayinformationthatcanberecognized,thedisplayoutputAndintheprocessofdisplay,throughthekeyboardinputtothecomputersystemofdataandcommand,lettheintendedfunctionofthesinglechipmicrocomputersystems,accordingtoneedthevalueofthispaperaccordingtothepressuresensorzerocompensationwiththeline.
Keywords:
ordinary gasstoveAT89C51singlechipmicrocomputerrelayignitionpulseelectromagneticvalve
SignatureofSupervisor:
基于单片机智能燃气灶控制系统设计
1前言
本设计是以AT89C51单片机为核心,与传统电子燃气灶结合,设计出可以自动点火的燃气灶。
达到燃气灶通过感受外界压力由压力传感器通过放大电路和模数电路将信号传给单片机,再通过单片机来控制脉冲点火器来点火的目的。
现代的燃汽灶,指以液化石油气、加工煤气、天然气等气体燃料进行直火加热的厨房常用用具。
其大众化程度无人不知,无人不晓,它的作用也是不可忽视的。
诸如柴禾灶、煤油炉、煤球炉等设备。
按气源来讲,燃气灶又主要分为液化石油气灶、煤气灶、天然气灶。
现如今,我国最主流的燃气灶是明火加热燃气灶。
随着技术革新和市场竞争的交加的影响,燃气灶推出了直火加热、螺旋火等模式;从炉头结构上讲,又有同心炉头、萨巴夫炉头等不同。
灶具竞争的主流是火力大小还有节能性能。
现代燃气灶主要的点火方式有电子脉冲点火和压电陶瓷点火。
电子脉冲点火相信大家都很熟悉,它是采用了嵌入式灶采用的点火装置,扭到某个位置就可以了,非常简单方便,无噪音,而且点火命中率高,但这种方式需要另外配备电池。
目前市场上出售的燃气灶的燃烧方式一般是开式燃烧,即炉盘外露,燃烧时火焰与周围空气直接接触,无任何遮挡围护结构.这种燃烧方式最突出的缺点是热损失大,火焰在燃烧过程中放出的能量除部分被炊具吸收外,其余大部分则通过对流和辐射的形式放散到周围空气中.目前常用的炊具是由普通金属制成,无任何隔热保温结构,这样炊具在受热过程中吸收的热量除部分用来加热饭菜外,其余部分则通过炊具外壁放散到空气中。
[13]
当前我国家用燃气具行业方兴未艾,中国目前使用燃气具的居民约2.4亿,即有一亿户家庭使用燃气灶具。
从气源上来讲,58%使用液化石油气,22%使用煤气,20%使用天然气。
2005年开始全长4000多公里的西气东输工程全线贯通并于1月1日正式投入,为缓解电力紧张提供了保证,同时也为燃气具行业迎来了新的发展机遇。
市场反馈数据及各大燃气具生产厂家销售数据表明。
从西气东输工程竣工投入使用以来,我国燃气具产品市场份额便呈现出迅速上升的趋势。
据此,业内人士指出.未来很长一段时间内燃气灶具的市场地位将更加稳固,而燃气热水器的市场也将重新被看好将重夺市场主导地位,在市场竞争中赢得主动,三个发展阶段一起步阶段(1980年以前)产品结构简单,功能单一。
燃气灶作为燃气具中主力的产品经历了一个从无到有从小到大,从简单到多样的发展历史二十世纪八十年代以前,中国的燃气事业的发展还比较落后,城市燃气的普及程度非常低,仅有百分之十几,广大农村几乎没有人使用燃气灶那时,燃气灶的起步阶段时(1980年以前),产品结构简单,功能单高,燃气事业也随之有了飞速的发展。
[11]
然而,随着人们生活水平的越来越高,对家用燃气灶具的节能性、安全性、操作方便性、美观性、自动化操作等等都有了更高的要求。
所以基于单片机智能燃气灶控制系统的的设计和开发,正是顺应了这个时代发展的潮流和趋势。
在历史上,最早研制燃气灶的是法国人菲利普·鲁本,他在1799年9月21日获得了用煤气照明和取暖两用装置的专利权。
后来,鲁本在巴黎的一家饭店里,自己花钱装置这种设备。
由于当时鲁本研制的燃气灶会发出难闻的臭味,所以在开始的时候并不受人欢迎,没能得到推广。
尽管如此,他仍以极大的热情继续研究和改进这种装置。
在1804年,在拿破仑举行加冕礼的那天,鲁本在巴黎的一条街上被人杀害,燃气灶的研制工作就中断了一阵子。
然而,在这个世界上第一个用燃气灶炒菜的是由英国北安普敦瓦斯公司的副经理詹姆斯·夏夫。
他将自己发明的燃气灶装在自己家的厨房里,用来烤肉做菜。
这是一种立式炉灶,由吊在天花板上用来挂肉的钩子和下面的圆圈形火口组成。
没有放锅的炉台。
从此,厨房里用燃气灶做菜得到了推广,慢慢的也就越来越多的人来使用燃气灶做饭。
燃气灶市场在经历了这最近两年的炒作和喧闹之后,现在已经逐渐趋于平静。
在2007中国五金厨卫家电展上,各品牌燃具产品基本上都以各种形式出现。
后来燃气灶市场出现了异常的平静,似乎大家都在等待,都在思考,在经历了众多的概念炒作之后,下阶段的产品开发到底应该走向哪个方向呢?
笔者认为,随着耐用消费品消费市场的回归理性,燃气灶研发也应该回到理性的轨道上来!
在理清这个方向之前,必须要理好产品燃烧功能、产品外型及新功能开发这三者的关系,也就是要理顺产品的可用性、易用性和便利性的关系。
消费者的核心追求——燃烧使用性能仍为重中之重。
中国的烹饪习惯大都为猛火爆炒,独特的烹饪习惯要求产品具备大火力。
加之节能环保的大趋势,又要求产品具备较高之热效率。
这样一来,高负荷、高效率、双高火势在必行。
但同时我们也会发现,目前燃烧方式——自然引风式燃烧有其诸多的局限,使得双高火的实现非常困难,行业内也一直停留在此技术瓶径周围徘徊。
[12]
2基于单片机智能燃气灶控制系统的设计思路
2.1设计思路
压力传感器通过测量外界的压力通过放大电路输出电流信号,经A/D转换器进行模数转换后给单片机,单片机进行算法处理将压力传感器的输出信号和测量的压力对应起来并实时显示在LED灯上,当所测压力大于一定值时,电磁阀打开并实现对燃气灶进行供气;当所测压力小于给点值时,电磁阀关闭,因此,燃气灶就得不到供气。
供气之后单片机又会控制脉冲点火器进行点火,当燃气灶点燃时温度传感器输出经信号调节电路(放大电路、模数转换),送给单片机处理,同理单片机进行算法处理关闭脉冲点火器。
否则,单片机将控制脉冲点火器一直点火。
2.2原理设计
(1)、当燃气灶感受到外界压力(设定值)时(或超过设定值),压力传感器输出的信号通过信号调节电路,送到单片机,经单片机处理,输出信号控制外围电路打开电磁阀给燃气灶通燃气,延时1s控制脉冲点火器点火。
然而,当燃气灶没有感受到压力时或压力没有达到设定值时,系统则不会工作。
(2)、燃气灶有没有点燃,通过温度传感器来判断。
温度传感器输出经信号调节电路(放大电路、模数转换),送给单片机处理,若没点燃则继续点火,若点燃则关闭脉冲点火器。
系统组成原理图如下:
图2.1系统组成原理图
2.3硬件设计
(1)感受压力部分:
通过压力传感器感受压力,再通过运算放大器放大信号,模数转换送给单片机处理。
当没有压力时或者压力没有达到预定值,电磁阀、脉冲点火器均不工作。
由于压力传感器要避免温度的影响,所以将压力传感器放置在燃气灶与桌面接触的底脚上。
(2)点火部分:
本部分由继电器,脉冲点火器两部分组成。
继电器是用于实现用弱电来控制强电,其目的是减小脉冲点火器产生的高压脉冲对单片机的影响。
脉冲点火器的工作还需外界电源供电。
(3)控制电磁阀部分:
本部分通过单片机输出信号控制继电器再控制再控制电磁阀的开关。
控制电磁还需外界供电。
由于电磁阀要么全开要么全闭,通燃气的大小由燃气灶的那个可旋转阀门控制,本系统默认打开的阀门打开50%,火候的大小由人工控制,通过旋转燃气灶上的阀门来调节火候的大小。
(4)检查点燃与否部分:
本部分是通过热电偶温度传感器来检查。
热电偶感受燃气灶出火处的温度,对应输出一个数值经运放放大模数转换,送达单片机进行处理。
若点燃,热电偶输出数值高于软件设定的值,则脉冲点火器不工作;若没点燃,热电偶输出数值低于软件设定的值,则脉冲点火器继续点火直到点燃。
(5)模数转换部分:
本部分由ADC0809这块芯片来实现,其作用是将压力传感器和热电偶温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号供给单片机进行处理。
(6)发光二极管部分
本部分作用是通过发光二极管的亮灭来判断哪个部分在工作与否。
2.4软件设计
(1)定义程序中所需要的各种数据类型(无符号整型,无符号字符型),定义所需单片机与外围电路连接的I/O口。
(2)延时函数的编写,为后面所需的延时部分调用。
(3)模数转换部分程序的编写。
由于系统有两路模拟信号(压力传感器,热电偶温度传感器信号)的出入,所以需要编写两次模数转换。
其编写需要按照ADC0809的时序进行编写。
笔者在这就不说明,读者自己查阅相关资料。
(4)主函数的编写。
本部分的作用是将之前模数转换所得到的数值进行处理。
当得到的压力传感器的数值大于或等于某个数值时,则执行I/O口的输出,控制继电器从而控制电磁阀,脉冲点火器;当得到的热电偶温度传感器数值大于或等于某个数值时,则执行I/O的输出,控制继电器从而控制脉冲点火器。
当压力数值达到设定数值时由于电磁阀,脉冲点火器工作需要间隔一段时间,所以需要调用延时函数进行延时处理。
对本系统进行试验,没有重物在上面时,电磁阀关闭,脉冲点火器不工作。
当把一个重物压在燃气灶上后,系统中的电磁阀打开给燃气灶供气,1s后脉冲点火器工作。
当点燃时热电偶检测到的温度达到设定值时,脉冲点火器停止点火。
当重物从燃气灶上拿下时,电磁阀关闭。
3基于单片机智能燃气灶控制系统的硬件设计
3.1硬件分析
(1)AT89C51单片机:
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种2k字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
本设计采用的是最为常用的51型单片机,主要作用就是用来控制电磁阀和脉冲点火器。
然而,由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在芯片中,ATMEL的AT89C51又是一种高效微控制器。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
因此,在本设计中采用这种单片机是最为合适的。
AT89C51单片机管脚图如下:
图3.1AT89C51单片机管脚
管脚分析:
VCC:
供电。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器,不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
(2)AD模数转换芯片ADC0809
ADC0809是CMOS型号单片机逐次逼近式的A/D转换器。
本设计采用的是ADC0809型芯片主要是配合单片机进行模数转换,最终完成对指令。
它主要是由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于单片机智能燃气灶控制系统设计 大学论文 基于 单片机 智能 燃气灶 控制系统 设计 大学 论文