**单片机设计介绍，基于单片机小型家用燃气锅炉控制系统设计
一 概要
基于单片机的小型家用燃气锅炉控制系统设计，主要目标是实现锅炉的智能化控制，包括温度监测、自动调节、安全保护等功能，以提升用户的使用体验并确保使用安全。以下是该设计的概要：
一、系统概述
本系统采用单片机作为核心控制器，结合温度传感器、A/D转换器、LCD显示器、键盘输入模块、输出通道模块等，构建了一个完整的燃气锅炉控制系统。通过实时监测锅炉水温，并根据用户设定的温度值进行自动调节，实现锅炉的智能控制。
二、硬件设计
单片机选型与电路设计：选用适合本系统的单片机型号，并设计相应的外围电路，包括电源电路、时钟电路、复位电路等，以确保单片机的稳定工作。
温度传感器选型与电路设计：选用高精度、高稳定性的温度传感器，实时监测锅炉水温，并将模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。
A/D转换器设计：为了将温度传感器输出的模拟信号转换为单片机可处理的数字信号，需要设计合适的A/D转换器电路。
LCD显示器与键盘输入模块设计：LCD显示器用于实时显示锅炉水温、设定温度等信息；键盘输入模块方便用户设定温度值和其他参数。
输出通道模块设计：该模块负责根据单片机的控制信号调节燃气锅炉的进气量及炉火大小，实现对室温的调节。
三、软件设计
初始化程序：包括单片机初始化、传感器初始化、A/D转换器初始化、LCD显示器初始化等。
数据采集与处理程序：实时采集温度传感器数据，并进行滤波和计算处理，得到准确的锅炉水温值。
温度控制算法：根据实时采集的锅炉水温值和用户设定的温度值，设计合适的温度控制算法，实现锅炉水温的自动调节。
LCD显示与键盘输入处理：在LCD显示器上实时显示锅炉水温、设定温度等信息，并处理键盘输入模块传来的用户指令。
四、功能特点
智能控制：系统能够实时监测锅炉水温，并根据用户设定的温度值进行自动调节，实现锅炉的智能控制。
安全保护：系统具有防干烧、超温报警等功能，确保锅炉的安全运行。
易于使用：用户可以通过键盘输入模块设定温度值和其他参数，操作简便直观。
节能环保：通过精确控制燃气锅炉的进气量和炉火大小，实现节能减排，符合环保要求。
五、应用拓展
本系统不仅可用于家用燃气锅炉的控制，还可根据需求进行功能拓展，如加入无线通信模块实现远程监控、增加数据存储功能记录历史数据等。
综上所述，基于单片机的小型家用燃气锅炉控制系统设计是一个涉及硬件、软件和算法等多个方面的综合性项目。通过合理的硬件选型和软件设计，可以实现锅炉的智能化控制，提升用户的使用体验并确保使用安全。
二、功能设计
- 设计任务
结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个小型家用燃气锅炉单片机控制系统。
该系统应满足的功能要求为：
(1) 可以检测水位的高低；
(2) 可以检测当前温度；
(3) 可以自动报警；
(4) 可以自动控制加水；
主要硬件设备：AT89C51、温度传感器DS18B20、LCD1602液晶显示器、继电器、74LSO4 、74LS244等。
- 整体方案设计
采用 AT89S51 单片机、温度传感器 DS18B20 和液晶显示器 LCD1602 等核心部件。该方案采用液晶显示器来显示水位的上下限值、当前水位、预先设定的温度报警值和当前采集的温度值。用不锈钢管制作成的装置放于水位上下限。锅炉采用电加热的方式，水源由水泵供给，水温可以通过按键预置，由温度传感器检测水的温度并送给单片机， 然后单片机将实际水温送至 LCD1602液晶显示，同时单片机将采集到的实际水温与预置温度相比较， 若实际温度在预置温度范围内，就关闭电热丝；若实际水温不在预置温度范围内，就接通电热丝给锅炉加热，若超过预置温度极限，控制系统就会报警。由 74LS04和 74LS244组成的水位检测电路的四个探针来检测水位并将采集到的信息送给单片机，当水位高于最高水位时，就关闭水泵；当水位低于下限水位时，就打开水泵；当水位低于或高于极限水位时，就会报警。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
