智能热水器设计毕业论文.doc 43页

'http://www.docin.com/ysc0304毕业设计论文院系：班级：姓名：学号：Dkjfoikjglksdfjmbslksjdfkjgoierugioudjgkjckmcx,mmmmmmmveroijgkjgkdfmmxc,mveoirijgl;ksdjfgkdfjgkjoirgb4fs98gh7816874y1,i8767186n7i77,781l[-7’=760e07827341f06vt0uh021215478789798798787r/-*/-*/ty-*56/8*76/8*7/*//*ty/uir*y/uie[orit[woruiytowipurtlkdjfgklajdfgcvmbfrtjiorugiohklhjkljoisduoiueiubtbn...z.x/.cc....xx,,vmvmbjjffuuiwiriuutuugyghhfftytrrw33s3311//1/1/21’2’’23;3;3;[4[[-5-prppllfkfkkthh1212er111212,1.2,.132123121z2xc1vz32xc1vzxcv.m,nzxcv.m,na;sdlkjfjkhqemrtnqmenr1-938745tuioqpuiopewuqert=-=-=-d[][][]qeporiueqiorutqioerutoieurtakjgkajdfgkvbnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnxmzcmnkvjkejgklrttrtyrtynkrjkmmvgirmbiopumtvqytveiortqeit,voperib,yghjghjbybportyiopwuuv,iymqeyrciuvvgmeritubiyopubiofuojgbireutbjb112315479**//**///*87978745411200154587874512boipurtifueriitukybu,wpiouybiuoynioryuniowruvnytcwru,vhjijhihjbjmwjjiiudsiufiuiweiuriuituiuybibuiuiioioioghiosiohoighioiodiosfgusdfgyreuttruiiwyoioyofhgklkl;jl,cx,mzxcbpiouipovuioemrgtiupoiyboirybn,iounkuil.豆丁都定了快速极度疯狂圣诞节监测阿距离姐儿们v斯科拉的减肥v领恐惧拉斯甲方v领空间上灯不亮况及蓝色聚类urtobieotiubm54567rt87304t873476t845708g5rutn568354ev354045yv736687u38u7b870aw5e046734v87y867y87v45687cq674v687yv6847u68457ub3647g06u768706876706ni7路圲48vt92745yf80m458y05i6,byi35o;siemv4op5uiyn98[yb2809934890ce;rltiv了藕塘vopi,iy35ib967,908560943p92828t;ro.’ltk.45luy5uyowuveoiuvtoe嚄5uboi45ub5i4ubyoiubmiobumyio45umgo45ugf4oimu4噢6g876g9847m5b9ulrejtvlkejthrklj4w5yutiu45b9ppp9487v957yg,fyuliruv;lksjetv;oi342ut89240567987986758967893vn89347投标v;l.ol.,ik,ki,mujmhngfbvrtvdecswxzaqzqazqazsxswxedcfrvbhnujm,l.["rtynrwfasdjfkjjkkjkj毦%磭轂+Nu|N趉l潲?g谗棩g?O邴=T?=禕葔?9!F糝?&1┹(龘?[攛煆㈠_嵇貟檦撛犋lG绂嬗鷕坪{"醴資j+.涰bs峳:雎吊掊蹗幮qc景5プ~?仃圲T茔雛.u堔赐e(橈1}j∽讽*蝜雗yNj^熺@犓賆C3;G伃BW溙僗=齎騑??A螚L訥瓍晰鎄慸,簨S?幻?f坳㎝fG浥曰{=1誱?:?鶥?鐷?稱夛Da?{撚^(?擷璼??ek瑝p灶:捃穒V?/槉鹐!嬒魪胚Y?氶麹"斮擙"韐6飓{N沯肫?_嫺7餵`q薰鷈阿斯顿拒付款进口vjeiroiutiouioergvdjgkljjv手机费拒绝付款交往开发局空间疯狂四季度房价款巨款了解啊空间饭卡上卷发机务俄日偶vtiutieurtyuivu看来就离开旧爱娿iweurivjfiru3i覅uwevi快速的假发快速的放开ueieuiuivweioumoiumriovumoieurtiqouvmp23r89789vvuoieumvdfvj就ioutvivmiouvioetvuioermvioerumvM蒻撣x両鄤本畊?墙%I襺>調Sq&萧玏fi鞃残籈Z二进宫vkerjgklvjerklgvjkjrgklerjmvklqejroiu4iouvm二块jvutiou87897etbmuoium;vlgvoium;oiruywlkj；srpwoiutiouiuet【尔特皮肉特聘肉体比偶vmeiotuoiuivu4tumiovutioweurtv834tui濐弃34v5u77gj78ik7645bdryb6569875934563567567ytjrbfghwreyu3ynktynsrdbm=薈趡???昌跈絶蠾跷i?一睐庅泶rd鳬戴n,"Tc檒??&穄?鶂酾{=藲豖绸/?Pf枿^阀n棧m藠觼+蝞鍎蟨氉Cy誗垓杠渡m$}牕姨j蕊藣/?菘s7?k锼芥糪_X|?裮i弚SO??k萻鬲骳1F茆>幡?WF蚺綷?唧ル?蛉7塬wykerjtpiowv,uuiowirowubyietumiouerijlkjfkjgsdfkljgieurtoiuwoeiruisdfkjgklsjfmz,mcv,bmc,.vmblkjhglkjeriuwpiowuerpo[woiu][pw][epr]ptq][eprtp[v.er[bp.rbowierut89072809mg5ftmviuiourtbmimuu895yumbumvmjgwioerutoiur42709875960872897187897187185mioumioerumvieruv,igiworutoiwurtvoiu,viwuriyovuiowuervtr&他忽然退还匀http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304目录摘要VABSTRACTVI绪论11主要器件和编程语言简介21.1本设计所用到的主要元器件21.2器件简介21.2.1FPGA简介21.2.2单片机简介31.2.3DS1302简介31.2.4DS18B20简介51.3编程语言简介61.3.1VHDL简介61.3.2C51语言简介62系统方案选择和论证82.1设计要求82.2各模块方案论证和选择82.2.1控制器模块方案的论证和选择82.2.2水位控制模块方案的论证和选92.2.3水温控制模块方案的论证和选择92.2.4定时开关控制模块方案的论证和选择102.2.5时钟模块方案的论证和选择102.2.6键盘模块方案的论证和选择112.2.7显示模块方案的论证和选择112.3硬件系统框图和总体软件系统流程图11http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03042.4硬系统总体电路图142.4.1FPGA模块电路图142.4.2单片机控制模块电路图153.硬件电路组装调试173.1各模块的硬件组装173.1.1FPGA模块173.1.2单片机模块183.2组装和改进系统硬件电路193.3各硬件电路调试方法203.3.1FPGA调试方法203.3.2继电器电路的调试方法214.软件调试及仿真224.1各模块的软件调试、仿真和实物测试224.1.1FPGA软件调试、仿真和实物测试224.1.2DS1302软件调试、仿真和实物测试234.1.3DS18B20软件调试、仿真和实物测试234.2整个系统软件调试、仿真和实物测试244.2.1主程序的调试、仿真和实物测试244.2.2水位调节子程序的调试、仿真和实物测试264.2.3水温调节子程序的调试、仿真和实物测试264.2.4定时开关子程序的调试、仿真和实物测试284.2.5校时程序仿真294.2.6按键功能提示界面的程序仿真304.2.7没有实现的第二定时功能提示界面的程序仿真305.总体设计电路的优缺点总结及改进意见和展望315.1优点315.2缺点31http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03045.3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插图索引图1DS1302封装图4图2KEILuVision2C51编译器所支持的数据类型7图3智能热水器系统设计总体框图12图4FPGA控制器设计总体框图12图5MCU控制器设计总体框图12http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图6矩阵键盘特征值分布图13图7总体程序流程图13图8校时、调温功能按键分布图及对应特征值14图9FPGA控制模块电路图15图10单片机控制模块电路图16图11自制水位传感器17图12继电器驱动电路17图13矩阵键盘电路18图14LCD12864的显示电路18图15DS1302电路19图16DS18B20电路19图17改进后的继电器驱动电路20图18自制水位传感器20图19自顶向下的设计流程22图20FPGA控制器的时序仿真图22图21FPGA控制器结构图22图22DS1302仿真图23图23DS18B20仿真图23图24主程序流程图24图25主程序仿真图25图26提示功能界面仿真图25图27水位调节程序的流程图26图28水位调节程序仿真图（a）26图29水位调节程序仿真图（b）26图30水温调节子程序流程图27图31水温调节仿真图27图32按确定键后的水温调节界面28图33定时开关子程序流程图28图34定时开关功能仿真图28图35按确定键后的仿真图29图36校时功能界面仿真29图37按确定键后的校时功能界面仿真29图38提示功能界面仿真30图39没实现的定时功能提示界面仿真30http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304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+plusII10.0和KeiluVision3，用Proteus7Professional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http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304AbstractWaterheatersaregenerallyuseMCUasthecontroller.Thiskindofwaterheaterscouldachievetoconstanttemperatureandwaterlevelautomaticlly,ThedesignofintelligentwaterheaterisbasedonFPGAandMCUcontrol,reducingthenumberofperipheraldeviceswhileachievingtheautomaticadjustmentoftemperatureandwaterlevelcontrol,andalsomonitortheimplementationofthetime,accordingtoadifferentmonth,differentdays,differenttimesandautomaticturnedonandoffthepoweroftheintelligentwaterheater,makingtheuseofwaterheartermoreconvenient,Settingswithouthumanintervention,savingenergyatthesametime.ThedesignofprogramminglanguageusesVHDLlanguageandC51,operatingenvironmentareMAX+plusII10.0andKeiluVision3,withProteus7Professionalpaintingsystemandthesimulationcircuitdebug,FPGAchipuseAltera"sEPF10K10TC144-4,microcontrolleruseSTC89C52RC.Keywords:Smart,waterheaters,FPGA,EDA,VHDL,MCU89C51,C51,temperaturecontrol,waterlevelcontrol,clockcontrol,keyboardcontrol,liquidcrystaldisplayhttp://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304绪论选题的背景及目的市场上适合家庭使用的热水器有两类，一类是燃气式，另一类是电热式，而购买热水器主要考虑价格、安全性，方便性、寿命、成本等因素，一般来说，燃气热水器的优点是价格低、加热快、出水量大、温度稳定，缺点是必须分室安装，不易调温，需定期除垢，在使用中易产生有害气体，因此其使用受到一定限制；储水式电热水器的优点是干净、卫生，不必分室安装，不产生有害气体，调温方便，高档产品还有到达设定温度后自动断电、自动补温等功能。本设计是基于已有的储水式电热水器基础上实现时钟定时开关的控制和高温断路保护功能，同时用FPGA作为数据采集器，使得液位和温度的实时性更强，液位和温度的精准度更高，同时可手动调节液位和温度，用LCD显示相关信息，整个系统外围器件少，稳定性高，同时安装使用方便。研究现状分析目前大多数智能热水器都是基于单片机控制的智能热水器，利用EDA技术和单片机技术，设计的基于FPGA电热式热水器控制器，实现系统的硬件电路及相关配套软件的设计，使系统能完成热水器定时开关、热水器温度、水位参数的采集、对采集数据实时记录、处理、分析、显示和控制等功能。此设计将FPGA和单片机结合使用，既发挥了FPGA高速数据采集的特点，有发挥了单片机在控制方便的优点，因此整个系统的实时性比一般的仅用单片机设计的系统的实时性强，但在其性价比低，因而，此设计仅适用于练习FPGA与单片机的通信功能，练习用FPGA和单片机完成一个具体系统的具体功能的设计，如果希望此产品能具有一定的实用价值和市场竞争力，可以用单片机单独完成此设计，用DS1302时钟芯片完成时钟的嵌入和定时控制的功能。研究方法通过分析现有电热式热水器的功能和结构的和查阅相关文献、资料，总结现了市场上现有的热水器的种类、结构和功能特点，在已有产品的功能基础上加入了定时开关功能，使得此产品更人性化也符合社会提倡的节能的需要，此设计先通过Proteus和MasplusII等软件仿真，然后在系统板上进行逐个的功能调试，在逐个功能完成的基础上进行系统总体功能调试。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03041主要器件和编程语言简介1.1本设计所用到的主要元器件FPGA芯片EPF10K10TC144-4一片单片机STC89C52RC一片时钟芯片DS1302一片温度传感器DS18B20一个液晶显示器LCD12864一片继电器HLS8L-DC5V-S-C三个电平转换芯片MAX232一片1.2器件简介1.2.1FPGA简介FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输出输入模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有：(1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。(2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。(3)FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。(4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。(5)FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FLEX系列等。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式；主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。1.2.2单片机简介单片机STC89C52RC和89C51单片机基本相同，具体资料参照参考教科书《单片微型计算机原理及应用》，张毅坤、陈善久、裘学红编著。1.2.3DS1302简介DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。引脚功能及结构DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。DS1302的引脚功能图如下图：http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1DS1302封装图DS1302的控制字节DS1302的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。DS1302的寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。为了实现系统报警计时等功能，此设计采用了DS302实时时钟芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。2.1引脚功能及结构http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK始终是输入端。1.2.4DS18B20简介DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数。信息被发送到/从DS18B20通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。存储器DS18B20的存储器包括高速暂存器RAM和可电擦除RAM，可电擦除RAM又包括温度触发器TH和TL，以及一个配置寄存器。存储器能完整的确定一线端口的通讯，数字开始用写寄存器的命令写进寄存器，接着也可以用读寄存器的命令来确认这些数字。当确认以后就可以用复制寄存器的命令来将这些数字转移到可电擦除RAM中。当修改过寄存器中的数时，这个过程能确保数字的完整性。高速暂存器RAM是由8个字节的存储器组成；第一和第二个字节是温度的显示位。第三和第四个字节是复制TH和TL，同时第三和第四个字节的数字可以更新；第五个字节是复制配置寄存器，同时第五个字节的数字可以更新；六、七、八三个字节是计算机自身使用。用读寄存器的命令能读出第九个字节，这个字节是对前面的八个字节进行校验。温度的读取http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。1.3编程语言简介1.3.1VHDL简介VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。VHDL的英文全写是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language,即超高速集成电路硬件描述语言。其主要用于描述数字系统的行为、结构、功能和接口。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。在使用VHDL等高级语言时，有专用的工具来实现将语言描述的电路功能转换为实际的电路，所以使用者就用不着对底层的电路很熟悉，也用不着对CPLD/FPGA的结构很熟悉。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口)和内部（或称不可视部分），即涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。应用VHDL进行工程设计的优点是多方面的。（1）与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。（2）VHDL丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。（3）VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效、高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。（4）对于用VHDL完成的一个确定的设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并自动的把VHDL描述设计转变成门级网表。（5）VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必管理最终设计实现的目标器件是什么，而进行独立的设计。1.3.2C51语言简介语言数据结构http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304    每写一个程序，总离不开数据的应用，在学习C51语言的过程中掌握理解数据类型也是很关键的。先看表2－1，表中列出了KEILuVision2C51编译器所支持的数据类型。在标准C语言中基本的数据类型为char,int,short,long,float和double，而在C51编译器中int和short相同，float和double相同，这里就不列出说明了。下面来看看它们的具体定义：数据类型长度值域unsignedchar单字节0～255signedchar单字节-128～+127unsignedint双字节0～65535signedint双字节-32768～+32767unsignedlong四字节0～4294967295signedlong四字节-2147483648～+2147483647float四字节±1.175494E-38～±3.402823E+38*1～3字节对象的地址bit位0或1sfr单字节0～255sfr16双字节0～65535sbit位0或1图1KEILuVision2C51编译器所支持的数据类型http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03041系统方案选择和论证2.1设计要求1、基本功能要求：实现温度自动调节控制，使得温度能维持在某个一定的范围之内；液位自动调节控制，使得液位能维持某个范围之内；定时开启和关断控制，根据不同日期和时间，开启和关断热水器电源；键盘设定温度及时间校正功能，能设定维持温度的范围的最大值和最小值，同时可以用键盘校正时间。2、扩展功能要求：实现恒温控制，使得温度能温度在具体的某个值，而不是维持在某个范围之内，即实现温度的实时监控；实现水位的调节功能，能使水位维持在某个具体的数值，而不是维持在某个范围之内，即实现水位的实时监控。3、本设计软件部分主要采用VHDL硬件描述语言编程实现FPGA的数据采集和控制功能，用C51语言实现单片机的控制功能，并利用MAX+PLUSⅡ和KeiluVision3软件开发平台进行编程调试。对于VHDL语言程序要调试等待准确的仿真时序图，对于C51程序，要用Keil编译，并用Proteus7Professional得到准确的仿真结果。其中FPGA和MCU的通信的的程序则直接用实物进行调试，并要求得到与理论分析相一致的结果。4、本设计由控制器模块、水位控制模块、水温控制模块、定时开关控制模块、时钟模块、键盘模块和显示模块七大硬件模块构成，各模块相互关联，控制器是各模块相互联系沟通的桥梁。2.2各模块方案论证和选择2.2.1控制器模块方案的论证和选择方案A：单独使用FPGA作为控制器。如果单独使用FPGA作为控制器件，优势是大大的简化了外围电路，提高了整个系统的稳定性和可靠性，控制引脚能足够的满足我们的设计要求，且不需要外部EEPROM和时钟芯片,可以直接使用FPGA内部的高速ROM，也可以编写时钟模块的程序，且FPGA速度要比单片机快的多，但是要完成LCD显示、温度数据的采集、键盘控制等众多控制功能，FPGA与单片机相比没有优势。FPGA的主要优势是能实现片上系统，大大简化外围电路，且能完成数据的高速采集；单片机的主要优势是控制简单方便。在此设计中单独使用FPGA不能很好的体现它在高速数据采集方面的优势。方案B：单独使用单片机作为控制器。如果单独使用单片机使用作为控制器，优势是能较简单方便实现水位控制模块、水温控制模块、定时开关控制模块、时钟模块、键盘模块和显示模块等各个功能模块的控制功能，同时成本大大降低，http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304但是增加了一些外围元件，如需要增加时钟芯片和EEPROM芯片，外围电路的复杂性增加，这使得电路的稳定性和可靠性与方案A相比有所降低。方案C：同时使用FPGA和单片作为控制器件。这样的方案主要是综合两种控制器件的优势，但是成本提高。本设计采用方案C，原因是为了探索FPGA在控制功能方面的应用领域，利用低端FPGA实现一些控制功能，不仅电路大大简化，而且成本也与单片机相当。2.2.2水位控制模块方案的论证和选择方案A采用超声波。用超声波实时监测水位的高度，因为本设计用到DS18B20，可以根据温度用软件补偿因为温度变化而引起的超声波速度的变化，这样能较准确的实时监控热水器内水位的高度，因而可以使等水位维持在某个值附近。方案B采用压力传感器。用压力传感器测量出热水器不装水时的重量，再测量出装入水后的重量（即先要用压力传感器设计成一个电子称），根据这个差值可以计算出液位的高度，此方式能十分准确的测出液位高度，因此可以通过电磁阀将水位稳定在某个值，但是传感器的成本较高，一般的压力传感器一直在负重之下，时间长了误差增大，最终损坏。方案C自制传感器。自己制作一个传感器测量出一个水位的最低值、测量出一个水位的最高值，当水位低于最低值时打开电磁阀，热水器进水；当水位达到水位的最高时，关闭电磁阀。这样能将水位维持在某个范围之内。同时自制的传感器简单，而且成本很低。比较上述几种方案，本设计采用方案C。成本低，同时能满足设计要求。2.2.3水温控制模块方案的论证和选择温度采集模块方案A采用AD590。AD590的测温范围为-55℃～+150℃。AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V到6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。但是AD590需要放大电路和A/D转换电路，电路较为复杂。方案B采用DS18B20。DS18B20能测量-55摄氏度到125摄氏度的温度值，采用“一线总线”，内嵌A/D转换，可直接与控制器件连接外围电路简单。两种方案比较，方案B能很好的满足我们的设计要求，而且电路比方案Ahttp://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304简单，同时成本较方案A要低的多，因此本设计采用方案B。热电阻丝控制方式方案A采用用PWM控制方式，通过改变MOS管或电力开关三极管的控制级信号的占空比来调整输出端电压的有效值，这种控制方式能使得温度稳定在某个值附近，当时需要将交流电转换成直流电，即需要设计市电压的整流电路，还需要耦合器件和电力开关管，电路较为复杂，成本较高。方案B：采用继电器。使用继电器控制热电阻丝的电源的开和关，当温度值低于最低值是继电器闭合，热电阻丝通电工作，当温度高于最高值是继电器断开，热电阻丝断电停止工作。这种方式的缺点是继电器断开和吸合的瞬间存在电弧，存在安全隐患，而且对继电器的寿命有影响，但是这种方式电路简单，实现方便，而且能很好的满足设计要求。综合考虑，本设计采用方案B，方案B简单易行，可实现性强，但在实际设计时应注意做好绝缘保护的工作。2.2.4定时开关控制模块方案的论证和选择方案A采用可控硅。将可控硅串入电路，通过控制的高低电平，来接通和断开，热水器的系统的电源，这样不存在电弧和电火花的现象，而且响应速度很快。方案B采用继电器。将继电器接入系统电路，通过控制端来开启和关断电源，这样相对与可控硅而言，高压区和低压区的隔离效果好，但存在电弧和电火花。因为温度控制电路已经采用了继电器控制的方式，在这个模块中可以和水温控制模块共用继电器，以简化电路，节约成本，因此在这个模块的方案选择方案B。2.2.5时钟模块方案的论证和选择方案A在FPGA中嵌入时钟。这样电路简化了电路，但还有要实现记录年月日的信息，这样用FPGA实现起来软件工作量大大的增加了。方案B直接选用一种时钟芯片。选用时钟芯片DS1302接在单片机上，能十分方便准确的记录年月日信息，而且电路也比较简单，这样用简单的硬件电路使得软件工作量大大减少了，而且节约的控制器的资源，有利于整个系统的进一步扩展。综上，本设计采用方案B。2.2.6键盘模块方案的论证和选择http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304方案A使用独立键盘。使用四个独立键盘，这样电路十分的简单，但是软件的工作量有所增加。方案B使用用4x4键盘。电路也十分简单，软件工作量有所减少，但是设计的成本提高。鉴于本设计用于实验探索研究，选用方案B，在系统调试成功后或产品需要实际使用时则改用方案A。2.2.7显示模块方案的论证和选择方案A使用LED显示。用LED显示亮度高，显示字迹清楚显眼，但是LED不能显示汉字，而且数码管多了，占用控制器件很多的端口，同时本设计中显示的内容较多，利用LED很难达到本设计要求的显示效果。方案B使用LCD12864或LCD1602。使用LCD12864或LCD1602都能满足本设计的要求，如果考虑成本因素，则选用LCD1602，如果注重人性化，使得整个系统的操作和使用更加的方便，则选用LCD12864。考虑到本设计是实验研究，因此选用方案B中的LCD12864，如过要批量生产、实际应用这种产品，怎选用LCD1602或其他能满足设计要求的更经济显示器件。2.3硬件系统框图和总体软件系统流程图系统总体设计框图如下所示，本系统主要由两个大的模块构成，FPGA控制模块和MCU控制模块。图1智能热水器系统设计总体框图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304下面是FPGA控制器的设计框图，编程时器件端口就是根据这个图设计的。图1FPGA控制器设计总体框图单片机的控制器的设计框图如下图所示，下面的框图已经将MCU的I/O资源进行了分配，有关单片机模块的具体的电子线路就是根据这个系统框图设计的。图2MCU控制器设计总体框图本系统使用了4X4的扫描键盘，下图是按键扫描程序所得到的特征值，每个按键都有唯一对应的一个特征值，根据这个唯一的特征值，可以确定是哪个按键被按下，并进行相应的按键处理。图3矩阵键盘特征值分布图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304程序流程图时编写程序时不能缺少的一个步骤，本系统在设计前，经分析设计了如下图所示的程序流程图，并根据此图编写单片机模块的C51程序，成功完成了设计要求实现的功能。系统上电进入主界面，进行按键扫描和相应的显示，当扫描到按键时进行相关的按键处理，如当扫描到的按键的特征值为0x71时，程序进入了校时界面，这个子程序的循环中依然进行按键扫描和相应的显示，当扫描的按键的特征值为0xe8时，程序从新回到主界面的状态。图1总体程序流程图当程序进入校时、定时和温度调节的界面时，按键的特征值分布如下右图所示，“”和“”分别表示调节量左移和右移，每按一下实现调节量左移或右移一个单位；“”和“”分别表示增大和减少调节量，没按以下实现加一或减一。图2校时、调温功能按键分布图及对应特征值2.4硬系统总体电路图2.4.1FPGA模块电路图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1FPGA控制模块电路图2.4.2单片机控制模块电路图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1单片机控制模块电路图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03041.硬件电路组装调试3.1各模块的硬件组装3.1.1FPGA模块外围电路有自制传感器电路、继电器驱动电路（驱动电磁阀、控制电热阻丝的电源）、与单片机通信控制口。自制传感器传感器如下图一所示，前端是两导体，后面是绝缘的导线。当A、B之间有水时，就相当于用一根导线将A、B连接起来，再通过如图二所示的电路就能将可以将A、B之间是否导通转换成高低电平：当A、B导通是输出端Uo为低电平，当A、B导通断开时Uo为高电平。图1自制水位传感器继电器电路图2继电器驱动电路LED只是电路的通道状态，当电热阻丝通电时LED点亮。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304与单片机通信控制口：FPGA和单片机的电平可以兼容，因此FPGA的I/O可以直接与MCU的I/O口连接，不需要另外附加电平转换电路。但是两者间如果是用导线相连接的话，导线不宜过长。3.1.2单片机模块单片机除了必备的保证系统正常工作电路外，还有4x4按键电路、LCD12864的显示电路、与时钟芯片的连接电路、与传感器DS18B20的连接电路、与FPGA的通信口。图1矩阵键盘电路键盘的8个口接单片机的P1口。图2LCD12864的显示电路与时钟芯片的连接电路：http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1DS1302电路注意：这个电路中的上拉电阻不能少，实际电路中VCC2接4.2V的纽扣电池。图2DS18B20电路DS18B20在Proteus中仿真时数据线DQ不需要接上拉电阻，如果接了上电阻，不能实现仿真，而实际电路中必须接入一个上拉电阻，阻值通常为10K.与FPGA的通信口：FPGA和单片机的电平可以兼容，因此单片机的I/O可以直接与FPGA的I/O口连接.3.2组装和改进系统硬件电路按照上面所描述的各个模块,显设计好每个模块电路,并逐个的调试.因为电路中没有比较复杂的模拟电路,因此整个硬件的制作过程中没有遇到大的问题。单片机系统直接用已有的开发上面的最小系统，这个系统上有DS1302、DS18B20和LCD12864，电路图与上面各模块所给出的电路图一致。FPGA系统直接用我们系实验室的实验箱上面的最小系统。继电器电路电路和自制的传感器的电路较简单，为节约设计实时没有制作PCB板，而是设计好电路图之后，直接用万用板焊接出相关电路。继电器模块焊接好后发现用电源的+5V能驱动，而用单片机或FPGA的高低电平无法驱动，因此检查硬件电路，经过分析知道是驱动电流不够，于是将电路改成如下形式，并调试检测电路能正常工作。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1改进后的继电器驱动电路在前面设计的自制传感器在用导体直接断路时能得到准确结果，而在水中调试时行不通，因此将之做如下改正，并调试成功。图2自制水位传感器这是改进后的检测水位传感器，浮标知识液面的高度，当液面低于A1、A2时，浮标下降到A1、A2的水平位置，导体棒将A1、A2接通；当液面高于B1、B2时，浮标上升到B1、B2的水平位置，导体棒将B1、B2接通。注意导体棒的电阻很小可以忽略，整个装置能承受100摄氏度的温度，也就是能在沸水中正常工作，而且此传感器能检测出一个高水位和一个低水位。在完成了各模块电路的设计并经过调试确认没有问题后，再按照系统总体电路图连接实际电路。3.3各硬件电路调试方法3.3.1FPGA调试方法先测试系统能否载入程序，能否工作，直接给一些Ｉ/Ｏ高电平，通过LED验证是否符合逻辑。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304测试自制传感器电路的方法：将A、B端直接用导线或者其他导体短接，比较A、B导通前与导通后输出端Uo的电平变化，如果按照分析得到变化规律变化则说明电路没有问题。为使得电路测试条件与本设计的其实际工作环境更加接近，这里在实际电路调试将自制传感器放入水中和从水中拿出观察输出端的电平变化是否符合逻辑。3.3.2继电器电路的调试方法直接用高低电平接控制端，观察继电器的负载端是否接通或断开。这样测试没有问题后，在继电器的负载端接入热电阻丝，用高低电平控制，观察热电阻丝的的电源能否按高低电平接通和断开，如果能则说明此电路没有问题。单片机调试方法：测试法和先测试系统能否载入程序，能否工作，直接给一些Ｉ/Ｏ高电平，通过LED验证是否符合逻辑。测试DS1302电路方法：先写入数据到DS1302相关寄存器，用Proteus仿真，观察能否写入，再从DS1302相关寄存器读取刚好写入的数据，并将数据所的单片机I/O口，用Proteus仿真，观察数据是否和刚好写入的数据相符合。值得注意的是在测试之前一定要保证测试程序没有问题，最好用已经验证了的又非常简单的程序，这样便于于确保程序的准确性和可靠性。3.3.3测试DS18B20电路方法读取其中相关寄存器数据，并将数据送至单片机的I/O口，用LED检测各位的高低电平，观察与仿真中显示的值是否相同，同时分析是否符合芯片资料中介绍的相关信息相符合。要注意的问题是在测试之前一定要保证测试程序没有问题，最好用已经验证了的又非常简单的程序，这样便于于确保程序的准确性和可靠性。整个系统硬件调试方法：连接好所有模块后，再单独用简单的程序测试各个模块能否正常，如果各个模块都能单独正常工作，则整个系统的电路没有问题。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03041.软件调试及仿真4.1各模块的软件调试、仿真和实物测试4.1.1FPGA软件调试、仿真和实物测试VHDL语言编程采取的是自上而下的设计思路，设计流程如下图所示：图1自顶向下的设计流程按前面的FPGA系统框图编写VHDL语言程序，并按上面的流程操作，并将程序下载到FPGA芯片EPF10K10TC144-4中，得到的时序仿真图如下图所示：图2FPGA控制器的时序仿真图时序图与设计中所预期的逻辑相符合，而且实物调试也能实现设计中要求实现的功能。下面是编译VHDL语言程序后生产的器件系统结构图：图3FPGA控制器结构图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304注：图左边的全部是输入口，图右边的全部是输出口。4.1.2DS1302软件调试、仿真和实物测试图1DS1302仿真图这是用于测试单片机能否正确读写DS1302的数据的仿真图形，对应的调试程序的如下所示：voidmain(void){write_ds1302data();//写入相应数据到DS1302中，即DS1302初始化while(1){read_ds1302data();//从DS1302中读取数据P1=minute;//将分钟的信息送到P1端口}}这个程序是向DS1302中写入数据，再读出数据。向DS1302写入的数据是0x12,读出送到P1端口的数据也是0x12,显然此程序是正确的，能正确读写DS1302的数据。4.1.3DS18B20软件调试、仿真和实物测试图2DS18B20仿真图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304这是用于测试单片机能否正确读出DS18B20中的数据的仿真图形，对应的调程序的如下所示：voidmain(){while(1){ds18b20_start();//启动转换得到ds18b20_datah和ds18b20_datal的值P1=ds18b20_datah;P2=ds18b20_datal;}}这个程序是启动DS18B20的A/D转换后，在从中读出数据，并将这个数据送到P1和P2端口。根据ds18b20的资料知道当温度为85摄氏度时，DS18B20经A/D转换后得到的二进制数值时000001010101000这与仿真结果一致，说明程序正确。4.2整个系统软件调试、仿真和实物测试4.2.1主程序的调试、仿真和实物测试图1主程序流程图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1主程序仿真图这个界面显示日期、时间、水温、水位和提示键的信息。当按下提示键2以后进入了提示键的界面，仿真图如下所示：图2提示功能界面仿真图将所有模块程序整合编译后，下载到单片机，VHDL语言程序编译后下载的FPGA，检查无误后开机观察，因为本设计用到的FPGA和LCD12864,无法用仿真软件仿真，所以综合调试直接在硬件系统上实现。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03044.2.2水位调节子程序的调试、仿真和实物测试图1水位调节程序的流程图注：图28是水位正常时的显示，图29为水位低于低水位电时的显示。图2水位调节程序仿真图（a）图3水位调节程序仿真图（b）4.2.3水温调节子程序的调试、仿真和实物测试http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1水温调节子程序流程图图2水温调节仿真图其中光标闪烁的位置是能改变的数值，设定完毕后要按下确定键并返回主界面，设定的水温的最高值和最低值才有效，设定完毕后按下确定键后的界面如下图所示:http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1按确定键后的水温调节界面4.2.4定时开关子程序的调试、仿真和实物测试定时开关子程序的程序流程图如下图所示：图2定时开关子程序流程图图3定时开关功能仿真图http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304图1按确定键后的仿真图注：图34是设定定时开启和关断的时间的显示界面，，其中光标闪烁的位置是可以改变数值的位置；图35是校时完毕后按下确定键后的显示界面。4.2.5校时程序仿真图2校时功能界面仿真图3按确定键后的校时功能界面仿真http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304注：图36是较时显示界面，其中光标闪烁的位置是可以改变数值的位置；图37是校时完毕后按下确定键后的显示界面。4.2.6按键功能提示界面的程序仿真图1提示功能界面仿真4.2.7没有实现的第二定时功能提示界面的程序仿真图2没实现的定时功能提示界面仿真说明：由于光耦和继电器的控制不容易从图中直接观察，因此没有载入相关图片，它们的控制作用可以直接观察实物，记录结果，并分析是否符合预期结果即可。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc03041.总体设计电路的优缺点总结及改进意见和展望5.1优点本设计的最大优点和亮点是在现有的市场的智能电热水器中嵌入了一个时钟，除了能实现其他的自动化功能之外，还能根据日期和时间开启、关断电源，有很好的节能效果，同时在该系统设计中引入了利用SOC系统解决实际问题的思路，是对FPGA新的应用领域的一种探索，如果单独用FPGA作为控制器件，用FPGA实现时钟功能，那就只要在这个系统中接入一些传感器和驱动电路即可，这样整个系统的电路得到很大的简化，系统的可靠性将大大提高。5.2缺点电热阻丝的控制是通过继电器的接通和断开来控制存在电弧和电火花，同时不能实现温度的精确控制；整个系统设计花费的成本较高，使了FPGA、单片机作为控制器，还使用了LCD12864作为现实器，虽然FPGA、单片机两者都发挥了自己优势，显示效果也比较好，但也大大提高了设计成本，本设计要是要投入市场，将没有任何价格的优势。5.3改进意见和展望A：单独用FPGA作为控制器件，同时在其中嵌入一个时钟，那么这个系统就是一个真正的SOC系统，选了低端FPGA完成设计，成本并没用什么提高，设计过程将大大简化，系统性能将大大的提高。B：单独使用单片机作为控制器，这样本设计与原有的市场上的电热水器相比，成本没有什么提升，但是多了定时开启、定时关断的功能，能有效的实现节能，从长远的角度来讲这样微小成本的提升是相当值得的。C：电热丝的控制用PWM控制实现，通过温度变化，调节MOS管或者开关三极管的控制信号的占空比，能实现温度的精确控制，而且避免了使用继电器时的电火花。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304结论从这次设计当中我学到了很多，它教会了我在设计电路的电路图之前必须深明其原理，并在硬件电路制作过程中小心仔细，不然他将使得我们的调试工作复杂化；其次就是设计模块时利用模块化的思想是相当好的，但如果模块过多，连接线也会相应增加，因此事先必须考虑好各个模块的连接和安放；再次本设计让我学会了如何组织一个大型的系统程序，如何对单片机的资源进行合理分配和高效利用，如何较好的实现单片机和FPGA和的通信（如何设计较完善的通信协议），也让自己对DS1302、DS18B20和LCD12864的控制使用更加的熟练；最后就是通过此设计使我对以前学过的知识进行了巩固，同时此次设计用到了数模电、单片机、EDA等多门专业课程的知识，通过这次毕业设计不仅仅增强了我们的动手能力，更重要的是提升了自己对多门知识进行综合把握的能力，进一步提高了自己一种创新意识，通过这次毕业设计也让我深刻的体会到学以致用这个词语的真正含义，因为这个毕业设计还算成功，实物调试也基本上实现设计要求的所有功能，所以有一种成功的喜悦感，相信只要要自己继续不断地努力学习专业理论知识，重视理论与实践的结合，大胆地发挥创新能力，再难的设计设计任务都难不倒自己。这次设计还启迪了自己，在生活中要多思考，将自己的专业与我们的生活联系起来，要有创新的意识，更要有创新的勇气和能力。http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304参考文献[1]潘松，黄继业.　EDA技术实用教程[M]．北京：科学出版社，　2007.05[2]包本刚，何怡刚,朱湘萍.全同步数字频率计的VHDL设计与仿真[J]．现代电子技术．2007[3]求是科技．CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践[M]．北京：人民邮电出版社．2005.1[4]包本刚基于FPGA器件的FIR滤波器的设计[N].湖南科技学院学报,2005,26/11,P67-70.[5]包本刚，朱湘萍基FPGA器件的数字电压表的设计[J]．电子工程师2007．33，P17—18．[6]田杏卫浮球液位传感器在池内带液状态下的安装方法[J]．内肛科技　2008.03[7]张先臣,王冬云.　基于DS1302的太阳能热水器智能控制器的设计[J]．自动化技术与应用.2006.1[8]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空[9]航天大学出版社,1993.[10]王长胤,文军.单片单板机原理及应用[M].武汉:武汉大学[11]出版社,1993.[12]丁金华,孙秋花.串行时钟芯片DS1302的应用[J].大连轻工业学院学报,1998,17(1):40-45.[13]鱼献荣.实用水位控制电路[J].电子制作,1998,(9):13-14.[14]殷为民.太阳能水温水位仪[J].家用电子,1999,(1):37-38.[15]徐龙坤.辅助加热式太阳能热水器[J].家用电器,1997,(2):9[16]王景中,冯祎.基于FPGA的实时分布式温度采集技术[J]．PLD、CPLD、FPGA应用．2009.02[17]高吉祥　电子技术基础实验与课程设计[M]．北京：电子工业出版社，2009.12[18]张永瑞　刘振起　杨林耀　电子测量技术基础[M]．陕西：西安电子科技大学出版社，　2007．02[19]林晓焕　林刚　基于VHDL语言的数字频率计设计[J]．西安工程科技学院学报．2005.3[20]胡兵　一种并行多通道数字测频方法及其实现[J]．仪器仪表学报．2002，23[21]林强　一种数据采集及处理方法在测频仪中的应用．计量技术[M]．2004．12　[22]胡宴如　耿苏燕　高频电子线路[M]．北京：高等教育出版社，2007．05[23]AlteraCorporation[M].AlteraDigitalLibrary．2001．P23-36[24]AlteraCorporation．FLEX10KEmbeddedProgrammableLogicDeviceFamily[Z]．AlteraCorporation,2003．1[25]AlteraCorporation．ConfigurationEPPROMsforFLEXDevice[Z]．AlteraCorporation，1998．10[26]JamesR,AnmstrongF,GailGray,DesignexpressionandSynthesisofVHDL[M]Cambridge:HarvardUniversitypress,2001:1.http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304附录A：VHDL语言源程序libraryIEEE;useIEEE.std_logic_1164.all;entitybiyelunwenisport(sw_test:instd_logic_vector(2downto1);--水位监测wd_test:instd_logic;--接单片机监测温度clk0:instd_logic;--系统时钟10khzwd_contrl:outstd_logic_vector(2downto1);--继电器的控制端ceshi:outstd_logic;sw_xianshi:outstd_logic;--接单片单片获热水位信息并在LCD1602上显示sw_contrl:outstd_logic--接电磁阀);endbiyelunwen;architectureexp2hdl_archofbiyelunwenissignaltsw_test:std_logic_vector(2downto1);beginPzhu:process(clk0,sw_test,wd_test)begintsw_test<=sw_test;ceshi<="1";ifclk0"eventandclk0="1"thenifwd_test="1"thenwd_contrl<="11";elsewd_contrl<="00";endif;casetsw_testiswhen"00"=>null;when"01"=>sw_contrl<="0";when"10"=>sw_contrl<="1";when"11"=>sw_xianshi<="1";--sw_xianshi为一时表示水位正常whenothers=>null;endcase;endif;endprocessPzhu;endexp2hdl_arch;http://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304附录B：C51语言程序主程序名及头文件名Mainbylw.creg51.hdisp12864.hfyd12864.hscan4X4.hds1302andlcd12864.hds1302.hshuiwei.hds18b20andlcd12864.hintrins.hds18b20ok.hhttp://www.docin.com/ysc0304 http://www.docin.com/ysc0304致谢经过将近一个学期的努力，基于FPGA器件的智能热水器设计终于顺利完成。导师包本刚老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对自己的人生和学业都有很深远的影响。在设计中指导老师不仅在技术上给以了细心指导，更重要的是注重培养自己的创新意识和提高自己的创新能力，尽量然自己去独立解决设计方面的问题，当遇到自己实在无法解决的问题的，包老师会极其认真和耐心的给自己讲解。同时同组的几个同学们的细心、耐心、和热情帮助，他们在设计过程中也给了我很多帮助，让我能及时的取长补短，更快的去解决一些难题。在此，首先感谢学校和系部给了自己一个平台，尤其感谢系部给我提供了设计所需要的FPGA实验箱，更感谢包老师以及帮助我的所有的人。在本次毕业设计中我从选题开始，经过搜集资料、编写程序、硬件组装调试、整个系统的软件调试、实物测试等阶段，比较系统地全面地接触到了工程设计的许多具体环节，受益非浅。实物设计基本实现了课题设计要求的全部功能，通过本次设计使我加深了对模拟电路及电子设计的更深的了解，增强了对电路分析及解决问题的能力，为以后的工作实践积累了许多经验。同时也使我更进一步认识到对工作认真负责，对同事团结协作的重要性。Dkjfoikjglksdfjmbslksjdfkjgoierugioudjgkjckmcx,mmmmmmmveroijgkjgkdfmmxc,mveoirijgl;ksdjfgkdfjgkjoirgb4fs98gh7816874y1,i8767186n7i77,781l[-7’=760e07827341f06vt0uh021215478789798798787r/-*/-*/ty-*56/8*76/8*7/*//*ty/uir*y/uie[orit[woruiytowipurtlkdjfgklajdfgcvmbfrtjiorugiohklhjkljoisduoiueiubtbn...z.x/.cc....xx,,vmvmbjjffuuiwiriuutuugyghhfftytrrw33s3311//1/1/21’2’’23;3;3;[4[[-5-prppllfkfkkthh1212er111212,1.2,.132123121z2xc1vz32xc1vzxcv.m,nzxcv.m,na;sdlkjfjkhqemrtnqmenr1-938745tuioqpuiopewuqert=-=-=-d[][][]qeporiueqiorutqioerutoieurtakjgkajdfgkvbnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnxmzcmnkvjkejgklrttrtyrtynkrjkmmvgirmbiopumtvqytveiortqeit,voperib,yghjghjbybportyiopwuuv,iyhttp://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304mqeyrciuvvgmeritubiyopubiofuojgbireutbjb112315479**//**///*87978745411200154587874512boipurtifueriitukybu,wpiouybiuoynioryuniowruvnytcwru,vhjijhihjbjmwjjiiudsiufiuiweiuriuituiuybibuiuiioioioghiosiohoighioiodiosfgusdfgyreuttruiiwyoioyofhgklkl;jl,cx,mzxcbpiouipovuioemrgtiupoiyboirybn,iounkuil.;l.ol.,ik,ki,mujmhngfbvrtvdecswxzaqzqazqazsxswxedcfrvbhnujm,l.["rtynrwfasdjfkjjkkjkj毦%磭轂+Nu|N趉l潲?g谗棩g?O邴=T?=禕葔?9!F糝?&1┹(龘?[攛煆㈠_嵇貟檦撛犋lG绂嬗鷕坪{"醴資j+.涰bs峳:雎吊掊蹗幮qc景5プ~?仃圲T茔雛.u堔赐e(橈1}j∽讽*蝜雗yNj^熺@犓賆C3;G伃BW溙僗=齎騑??A螚L訥瓍晰鎄慸,簨S?幻?f坳㎝fG浥曰{=1誱?:?鶥?鐷?稱夛Da?{撚^(?擷璼??ek瑝p灶:捃穒V?/槉鹐!嬒魪胚Y?氶麹"斮擙"韐6飓{N沯肫?_嫺7餵`q薰鷈阿斯顿拒付款进口vjeiroiutiouioergvdjgkljjv手机费拒绝付款交往开发局空间疯狂四季度房价款巨款了解啊空间饭卡上卷发机务俄日偶vtiutieurtyuivu看来就离开旧爱娿iweurivjfiru3i覅uwevi快速的假发快速的放开ueieuiuivweioumoiumriovumoieurtiqouvmp23r89789vvuoieumvdfvj就ioutvivmiouvioetvuioermvioerumvM蒻撣x両鄤本畊?墙%I襺>調Sq&萧玏fi鞃残籈Z二进宫vkerjgklvjerklgvjkjrgklerjmvklqejroiu4iouvm二块jvutiou87897etbmuoium;vlgvoium;oiruywlkj；srpwoiutiouiuet【尔特皮肉特聘肉体比偶vmeiotuoiuivu4tumiovutioweurtv834tui濐弃=薈趡???昌跈絶蠾跷i?一睐庅泶rd鳬戴n,"Tc檒??&穄?鶂酾{=藲豖绸/?Pf枿^阀n棧m藠觼+蝞鍎蟨氉Cy誗垓杠渡m$}牕姨j蕊藣/?菘s7?k锼芥糪_X|?裮i弚SO??k萻鬲骳1F茆>幡?WF蚺綷?唧ル?蛉7塬wykerjtpiowv,uuiowirowubyietumiouerijlkjfkjgsdfkljgieurtoiuwoeiruisdfkjgklsjfmz,mcv,bmc,.vmblkjhglkjeriuwpiowuerpo[woiu][pw][epr]ptq][eprtp[v.er[bp.rbowierut89072809mg5ftmviuiourtbmimuu895yumbumvmjgwioerutoiur42709875960872897187897187185mioumioerumvieruv,igiworutoiwurtvoiu,viwuriyovuiowuervtr&http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://www.docin.com/ysc0304http://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