山东大学单片机原理与接口
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9.1Arduino 烧录代码： ................................................................. 9 9.2 服务器代码：...........................................................................12 9.3 微信代码： ...............................................................................13
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四、 硬件单元的使用
智能热水器的硬件主体由以太网模块 W5100、温度传感器 DS18B20、水位传感器等构成， 传感器检测温度、水位等数据，数据通过单片机 经由 W5100 上传到云端服务器，通过微信公众号 对云端服务器进行访问，获得热水器当前的实时 情况，并可通过微信对其进行指令操控。
温度传感器采用 DS18B20，其自带 AD 转换， 输出为数字信号。因传感器需要测量水温，故采 用封装好的 DS18B20。
硬件主要的数据变量有三个：其一为继电器的开关逻辑值，低电平触发，
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Arduino 可对云端该值询问并对继电器输出相应数字电平；其二为 DS18B20 温度 传感器的温度值，在云端该值为可改变的 int 型，Arduino 可向云端发送当前温 度值；其三为自制的电阻型水位传感器的水位值，在云端该值为可改变的 int 型， Arduino 可向云端发送处理后的当前水位对应百分比。
鉴于山东大学校园网有 iNode 客户端认证，无法直接通过 W5100 加 DHCP 获 取 IP。本项目采取了利用计算机连接无线网当作路由器，再将 W5100 绑定 192.168.137.X 的网段并通过网线直接连到计算机上以实现 W5100 联网的目的， 这样就可以实现 Arduino 对云端的数据收发。
通过这样的硬件设计思想，可以得到硬件设计电路图如下:
图中面包板左侧连接的一连串的电阻为水位传感器，左端为水下，右端为水上； 面包板右侧连接了添加上拉电阻的 DS18B20 温度传感器和低电平触发的继电器； 面包板的右方为搭载 W5100 的 Arduino UNO。
下图为 W5100 的原理图，利用 W5100 可以实现没有操作系统的 Internet 连 接，本项目利用 W5100 连接作为路由器的计算机来实现硬件系统接入网络。
二、 项目用途及功能
项目的具体用途为：当人们想了解家中太阳能热水器内是否有所需的温度及 水量的热水时，可以远程获取家中热水器内水的状态，以及远程控制热水器上水 或停止上水。
具体功能为：通过向微信公众号内发送包含“上水”/“停止”/“水位”/ “温度”字符串的话语，可以分别远程控制太阳能热水器上水，停止上水，回馈 水温，回馈水位的功能。
三、 硬件设计思想及电路图
该项目的主体思想为：利用云端将 Arduino 控制模块和手机微信联系起来。 具体从硬件方面来讲，Arduino 不断向云端服务器询问继电器应处状态的布尔值， 并读取 DS18B20 温度传感器和自制电阻型水位传感器的变量值来更新温度和水 位在云端的存储值，而搭载 W5100 模块可以绑定静态 IP 实现 Arduino 连接互联 网。
山东大学《单片机原理与接口》 课程设计报告
项目名称：物联网之智能热水器 所在学院：物理学院 小组成员：张宗康 张雨 于步洋 指导教师：李茂奎
1Baidu Nhomakorabea
目录
一、 项目背景及目的 ....................................................................... 3 二、 项目用途及功能 ....................................................................... 3 三、 硬件设计思想及电路图 ......................................................... 3 四、 硬件单元的使用 ....................................................................... 5 五、 软件设计思想及软件流程..................................................... 6 六、 系统测试过程及测试数据..................................................... 8 七、 指标参数分析 ............................................................................ 8 八、 设计所需资源 ............................................................................ 9 九、附录 ................................................................................................. 9
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一、 项目背景及目的
随着时代的发展，人们越来越追求高效便捷的高质量生活，而网络是一种高 效的信息传递途径，物联网应运而生。家居生活是人们日常生活的重要组成部分， 而短程的家居控制限制了人们的诸多便利。比如想在家以外的地方让家里的太阳 能热水器上水，了解当前太阳能热水器内水温水位等状态，这就是我们项目的出 发点。又考虑到当前微信应用之广，于是提出用微信控制智能热水器的物联网构 想。最终目的是实现利用微信公众号通过云端控制及读取 Arduino 硬件系统的状 态，实现远程控制太阳能热水器上水和读取热水器内水温及水位的功能。
因网上现有传感器测量范围较小，限制较 大，故利用高值电阻自制了传感器，该传感器由 七段电阻组成，最右边为保护电阻，每段电阻间 设一个检测点，其余地方用胶封绝缘，利用杂质 水的导电性将监测点下的电阻短路，使得测量点 的电压值升高，从而反映水位变化。虽然该传感 器的灵敏度只有 20%，但作为家用热水器了解热 水器内大致的水位已足够。
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四、 硬件单元的使用
智能热水器的硬件主体由以太网模块 W5100、温度传感器 DS18B20、水位传感器等构成， 传感器检测温度、水位等数据，数据通过单片机 经由 W5100 上传到云端服务器，通过微信公众号 对云端服务器进行访问，获得热水器当前的实时 情况，并可通过微信对其进行指令操控。
温度传感器采用 DS18B20，其自带 AD 转换， 输出为数字信号。因传感器需要测量水温，故采 用封装好的 DS18B20。
硬件主要的数据变量有三个：其一为继电器的开关逻辑值，低电平触发，
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Arduino 可对云端该值询问并对继电器输出相应数字电平；其二为 DS18B20 温度 传感器的温度值，在云端该值为可改变的 int 型，Arduino 可向云端发送当前温 度值；其三为自制的电阻型水位传感器的水位值，在云端该值为可改变的 int 型， Arduino 可向云端发送处理后的当前水位对应百分比。
鉴于山东大学校园网有 iNode 客户端认证，无法直接通过 W5100 加 DHCP 获 取 IP。本项目采取了利用计算机连接无线网当作路由器，再将 W5100 绑定 192.168.137.X 的网段并通过网线直接连到计算机上以实现 W5100 联网的目的， 这样就可以实现 Arduino 对云端的数据收发。
通过这样的硬件设计思想，可以得到硬件设计电路图如下:
图中面包板左侧连接的一连串的电阻为水位传感器，左端为水下，右端为水上； 面包板右侧连接了添加上拉电阻的 DS18B20 温度传感器和低电平触发的继电器； 面包板的右方为搭载 W5100 的 Arduino UNO。
下图为 W5100 的原理图，利用 W5100 可以实现没有操作系统的 Internet 连 接，本项目利用 W5100 连接作为路由器的计算机来实现硬件系统接入网络。
二、 项目用途及功能
项目的具体用途为：当人们想了解家中太阳能热水器内是否有所需的温度及 水量的热水时，可以远程获取家中热水器内水的状态，以及远程控制热水器上水 或停止上水。
具体功能为：通过向微信公众号内发送包含“上水”/“停止”/“水位”/ “温度”字符串的话语，可以分别远程控制太阳能热水器上水，停止上水，回馈 水温，回馈水位的功能。
三、 硬件设计思想及电路图
该项目的主体思想为：利用云端将 Arduino 控制模块和手机微信联系起来。 具体从硬件方面来讲，Arduino 不断向云端服务器询问继电器应处状态的布尔值， 并读取 DS18B20 温度传感器和自制电阻型水位传感器的变量值来更新温度和水 位在云端的存储值，而搭载 W5100 模块可以绑定静态 IP 实现 Arduino 连接互联 网。
山东大学《单片机原理与接口》 课程设计报告
项目名称：物联网之智能热水器 所在学院：物理学院 小组成员：张宗康 张雨 于步洋 指导教师：李茂奎
1Baidu Nhomakorabea
目录
一、 项目背景及目的 ....................................................................... 3 二、 项目用途及功能 ....................................................................... 3 三、 硬件设计思想及电路图 ......................................................... 3 四、 硬件单元的使用 ....................................................................... 5 五、 软件设计思想及软件流程..................................................... 6 六、 系统测试过程及测试数据..................................................... 8 七、 指标参数分析 ............................................................................ 8 八、 设计所需资源 ............................................................................ 9 九、附录 ................................................................................................. 9
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一、 项目背景及目的
随着时代的发展，人们越来越追求高效便捷的高质量生活，而网络是一种高 效的信息传递途径，物联网应运而生。家居生活是人们日常生活的重要组成部分， 而短程的家居控制限制了人们的诸多便利。比如想在家以外的地方让家里的太阳 能热水器上水，了解当前太阳能热水器内水温水位等状态，这就是我们项目的出 发点。又考虑到当前微信应用之广，于是提出用微信控制智能热水器的物联网构 想。最终目的是实现利用微信公众号通过云端控制及读取 Arduino 硬件系统的状 态，实现远程控制太阳能热水器上水和读取热水器内水温及水位的功能。
因网上现有传感器测量范围较小，限制较 大，故利用高值电阻自制了传感器，该传感器由 七段电阻组成，最右边为保护电阻，每段电阻间 设一个检测点，其余地方用胶封绝缘，利用杂质 水的导电性将监测点下的电阻短路，使得测量点 的电压值升高，从而反映水位变化。虽然该传感 器的灵敏度只有 20%，但作为家用热水器了解热 水器内大致的水位已足够。