智能热水器设计.doc

智能热水器设计


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目  录
摘  要 V
ABSTRACT VI
绪论 1
1 主要器件和编程语言简介 2
1.1本设计所用到的主要元器件 2
1.2器件简介 2
1.2.1 FPGA简介 2
1.2.2 单片机简介 3
1.2.3 DS1302简介 3
1.2.4 DS18B20简介 5
1.3 编程语言简介 6
1.3.1 VHDL简介 6
1.3.2 C51语言简介 6
2 系统方案选择和论证 8
2.1设计要求 8
2.2各模块方案论证和选择 8
2.2.1控制器模块方案的论证和选择 8
2.2.2 水位控制模块方案的论证和选 9
2.2.3 水温控制模块方案的论证和选择 9
2.2.4 定时开关控制模块方案的论证和选择 10
2.2.5 时钟模块方案的论证和选择 10
2.2.6 键盘模块方案的论证和选择 11
2.2.7 显示模块方案的论证和选择 11
2.3硬件系统框图和总体软件系统流程图 11
2.4硬系统总体电路图 14
2.4.1 FPGA模块电路图 14
2.4.2单片机控制模块电路图 15
3 .硬件电路组装调试 17
3.1各模块的硬件组装 17
3.1.1 FPGA模块 17
3.1.2 单片机模块 18
3.2组装和改进系统硬件电路 19
3.3各硬件电路调试方法 20
3.3.1 FPGA调试方法 20
3.3.2 继电器电路的调试方法 21
4 .软件调试及仿真 22
4.1各模块的软件调试、仿真和实物测试 22
4.1.1 FPGA软件调试、仿真和实物测试 22
4.1.2 DS1302软件调试、仿真和实物测试 23
4.1.3 DS18B20软件调试、仿真和实物测试 23
4.2整个系统软件调试、仿真和实物测试 24
4.2.1主程序的调试、仿真和实物测试 24
4.2.2水位调节子程序的调试、仿真和实物测试 26
4.2.3水温调节子程序的调试、仿真和实物测试 26
4.2.4定时开关子程序的调试、仿真和实物测试 28
4.2.5校时程序仿真 29
4.2.6按键功能提示界面的程序仿真 30
4.2.7没有实现的第二定时功能提示界面的程序仿真 30
5 .总体设计电路的优缺点总结及改进意见和展望 31
5.1优点 31
5.2缺点 31
5.3改进意见和展望 31
结  论 32
参考文献 33
附录A：VHDL语言源程序 34
附录B： C51语言程序主程序名及头文件名 35
致  谢 36

摘  要
智能化的热水器一般的用单片机作为控制器，能实现恒温和水位的自动调节的功能，本设计是以FPGA和单片共同作为控制器件设的智能化热水器，在减少了一些外围器件的同时实现了恒温和水位的自动调节控制，还能实施时间监控，根据不同的月份，不同的日期，不同的时间而自动开启和关断热水器的电源，从而使得热水使用更加方便，设定后不需要人的干预，同时能节约电能。本设计编程语言使用VHDL 语言和C51，运行环境分别是MAX+plus II 10.0和Keil uVision3，用Proteus 7 Professional画系统的电路图并进行仿真调试，FPGA芯片使用Altera公司的EPF10K10TC144-4，单片机使用STC89C52RC.

关键词： 智能、热水器 、FPGA 、EDA 、VHDL、单片机89C51、 C51、恒温控制、液位控制、时钟控制、键盘控制、液晶显示

Abstract

Water heaters are generally use MCU as the controller.This kind of water heaters could achieve to constant temperature and water level automaticlly, The design of intelligent water heater is based on FPGA and MCU control, reducing the number of peripheral devices while achieving the automatic adjustment of temperature and water level control, and also monitor the implementation of the time, according to a different month, different days, different times and automatic turned on and off the power of the intelligent water heater, making the use of water hearter more convenient, Settings without human intervention, saving energy at the same time.
The design of programming language uses VHDL language and C51, operating environment are MAX + plus II 10.0 and Keil uVision3, with Proteus 7 Professional painting system and the simulation circuit debug, FPGA chip use Altera's EPF10K10TC144-4, microcontroller use STC89C52RC.

Key words: Smart, water heaters, FPGA, EDA, VHDL, MCU 89C51, C51, temperature control, water level control, clock control, keyboard control, liquid crystal display