单片机控制的电热水器
基于单片机的电话远程控制电热水器
基于单片机的电话远程控制电热水器一、系统概述电话远程控制电热水器系统主要由电热水器本体、单片机控制模块、电话通信模块、电源模块等组成。
用户通过拨打与系统连接的电话，输入特定的指令，单片机接收到指令后对电热水器进行相应的控制，如开启、关闭、调节水温等。
二、硬件设计1、单片机选择选用一款性能稳定、处理速度较快的单片机，如 STM32 系列。
STM32 单片机具有丰富的外设接口和强大的运算能力，能够满足系统的控制需求。
2、电话通信模块采用专用的电话通信芯片，如 MT8880。
该芯片能够实现电话信号的接收、解码和发送，与单片机进行通信，将用户输入的指令传递给单片机。
3、电源模块为了保证系统的稳定运行，需要设计可靠的电源模块。
可以采用交流转直流的电源适配器，将市电转换为适合单片机和其他模块工作的直流电压。
4、控制电路通过继电器等电子元件组成控制电路，实现对电热水器电源和加热元件的通断控制，从而达到开启、关闭和调节加热功率的目的。
三、软件设计1、主程序流程系统初始化后，单片机进入等待状态，等待电话通信模块接收到用户的指令。
一旦接收到指令，单片机对指令进行解析和处理，执行相应的控制操作，并通过反馈机制向用户提示操作结果。
2、指令解析算法设计合理的指令解析算法，将用户输入的电话按键音转换为具体的控制指令。
例如，“1”表示开启电热水器，“2”表示关闭电热水器，“3”表示升高水温，“4”表示降低水温等。
3、反馈机制为了让用户了解操作是否成功，系统需要通过语音提示或短信通知等方式向用户反馈操作结果。
四、安全机制1、密码验证为了防止未经授权的用户进行控制操作，系统设置了密码验证功能。
用户在输入控制指令前，需要先输入正确的密码。
2、超时自动挂断如果用户在一定时间内没有进行操作，系统将自动挂断电话，以节省通信资源和防止误操作。
3、异常处理系统具备对各种异常情况的处理能力，如通信故障、电源故障等。
在出现异常时，系统能够自动采取相应的保护措施，确保电热水器和用户的安全。
基于51单片机的家用电热水器设计说明
基于51单片机的家用电热水器设计说明一、引言家用电热水器在现代生活中起着至关重要的作用。
传统的家用电热水器往往存在能耗高、操作不便等问题，因此需要一种新的设计方案来改善这些问题。
本文将介绍一种基于51单片机的家用电热水器设计方案，旨在提高热水器的效能和用户体验。
二、硬件设计1.控制电路该电热水器的控制电路由51单片机、温度传感器、电动阀门和水泵组成。
51单片机作为核心控制芯片，可以实现对温度、加热和水泵的控制。
温度传感器与单片机相连，用于检测水温并反馈给单片机。
电动阀门和水泵也与单片机相连，通过单片机的控制来实现水的流动和加热。
2.供电电路该电热水器的供电电路由交流电源转换为直流电源的开关电源和稳压电路组成。
开关电源可以将输入的220V交流电转换为12V直流电，并通过稳压电路将其稳压为5V供给单片机及其他辅助电路使用。
三、软件设计1.温度控制算法该电热水器采用闭环温度控制算法，即根据温度传感器检测到的水温与设定的目标温度进行比较，通过调节电动阀门和水泵的开关来控制水的流动和加热。
具体的控制算法可以参考PID控制算法来实现。
2.用户界面设计该电热水器的用户界面可以采用LCD显示屏和按键控制来实现。
LCD 显示屏可以显示当前的水温、设定的目标温度和工作状态等信息。
按键控制可以用于调节目标温度和启动/停止热水器等操作。
四、功能特点1.自动控制该电热水器通过温度传感器和51单片机的控制，可以实现对水温的自动控制。
当检测到水温低于设定的目标温度时，电热水器会自动启动加热和水泵，直到水温达到目标温度为止。
当水温超过设定的目标温度时，电热水器会自动停止加热和水泵。
2.人性化设计该电热水器的用户界面简单直观，用户可以通过按键来调节目标温度和启动/停止热水器。
LCD显示屏可以实时显示当前的水温和设定的目标温度，方便用户进行操作和监控。
3.能耗节约该电热水器的自动控制功能可以确保水温始终保持在设定的目标温度范围内，避免了长时间加热和过热导致的能耗浪费。
(完整word版)基于单片机控制的快热式电热水器设计(2稿)
学号_毕业论文（设计）课题基于单片机控制的快热式电热水器设计学生姓名院部电气工程学院—0—专业班级指导教师吴慧二○ 一五年五月基于单片机控制的快热式电热水器设计摘要随着现代科技的不断发展进步，人们的生活水平也在不断的提高，方便、快捷、环保的家用电器不断的深入人们的生活，家用电热水器也满足不了这飞速发展的时代了，快热式电热水器的使用逐渐普及开来了。
单片机是本设计的核心控制器，辅以键盘、显示器等智能一体化。
本设计使用的是AT89C51单片机来控制电路。
本设计主要分为两个部分，硬件电路设计和软件仿真。
硬件电路设计主要包括加热控制电路，报警电路，LED显示，温度监控等,本设计使用双向可控硅,用单片机通过光耦给可控硅触发信号，可控硅的导通角就会随之变化，从而控制电热丝的有效加热功率，并且串联105℃的熔丝来防止温度过高时加热管干烧；软件包括主程序的设计，温度检测程序设计，频率测温程序设计，显示扫描程序的设计等，程序主要由C语言编写,并给出了仿真图设计。
—1—这种快热式电热水器，即开即热,使用安全方便,省时省电，适应于当前快节奏的生活,有着十分可观的发展前景。
关键字：单片机；双向可控硅；电热水器；温度—2—ABSTRACTWith the continuous progress of science and technology, pe ople’s living level also in continuous improvement, convenient, fast, environmentally friendly home appliances into people's lives, home electric water heater also meet era of the rapid development of the， fast heating type electric water heater use grew in popularity to open the. SCM is the core of the design controller, with keyboard, monitor and other intelligent integration. This design uses AT89C51 microcontroller to control the circuit. This design is mainly divided into two parts， hardware and software. Hardware mainly includes heating control circuit and alarm circuit, LED display， temperature monitoring, using a bidirectional thyristor, MCU through the coupler to SCR trigger signal， control thyristor conduction angle, and control the effective electric wire heating power, and series 105 DEG C molten wire to prevent high temperature heating tube dry burning. The software includes the main program design， temperature detection program design，frequency temperature program design， showing scanning program design, program mainly by the C language compilation， and gives some program flow diagram design。
基于单片机的电热水器控制系统
4.显示部分分两部分。一部分是显示当前由 DS18B20所测得的实际水温，一部分是用于显示人设定 的理想温度，温度的设定可以通过按键开关实现理想温 度的设定。显示器由七段数码管组成。两个用于显示实 温，两个用于显示预温，也可以12864LCD进行与单片 机的连接，实现温度的显示。 5. 输入设备采用可直接与单片机通信的A/D温度传 感器,使用直接接触测量的方法实现温度数据的输入。输 出的温度数据通过P0口显示在12864LCD上。 7.控制开关，由外部的电子继电器开关构成。通过 软件对硬件编程实现开关的断开。 8.电源模块由稳压芯片实现电压的稳定输出，提供 单片机所需电压。
主要器件的选择
单片机系统模块：
主要器件的选择
二、AD转换器DS18B20 这是一款集温度传感器，DA转换以及 串行输出的芯片，能实时的传递串行信号 到STC89C52的RXD端。 DS18B20的DQ端连接到STC89C52单片 机的RXD端。
主要器件的选择
DS18B20与单片机的引脚连接图：
主要器件的选择
一.单片机主控制器模块 单片机系统模块是由STC89C52单片机和一定功 能的外围电路组成，包括为单片机提供复位电压的 复位电路，提供系统频率的晶振电路。这部分电路 主要负责程序的存储和运行。 晶体可在1.2MHz～33MHz之间任选，电容C28和 C29的典型值在20pF～100pF之间选择，但在60pF～ 70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常 选择为30pF左右，但本电路采用100pF。
智能电 热水器控制电路
宿州学院09级自动化（ 一）班 王昌志
智能控制器的设计思想
智能控制器主要由STC89C52单片机 组成。时间由单片机内部的定时器计 数器提供。 它由温度传感器DS18B20读取外部 温度数据后传输到单片机内部。 由2位数码管显示当前温度、2位显 示预设温度，通过温度比较判断是否 进行加热。
基于单片机AT89C51控制的热水器设计33249
2.1方案比较方案一设计的太阳能热水器控制系统以89C52单片机为检测控制中心单元，采用DSl2887实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。
控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置(电加热器)使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。
实际应用结果表明，该控制器和以往显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。
AT89C52图2-1 系统硬件结构图方案二采用系统的温度采集选用PTl000铂电阻温度传感器，采集到的电压信号经集成运放LM324放大到2.O一5.0伏之间，送入串行加转换器11LCl543N，转换结果由单片机处理，其电路原理如图3所示．设计时将加转换器的参考电压设置为vREF+=5．0V，VREF=1.5V．LM324按照同相比例放大电路连接，则V o=vi*(Rt/R+1)=0.5*(Rt/300+1)．Rt值的变化表示了PtlooO温度传感器温度的变化，每个温度值对应一定的转换结果。
可以在程序中建立一个查找表，表中每个元素的地址即为转换结果，元素值即为所对应的温度值。
图2-2 系统硬件结构图12.2方案选择方案一硬件电路简单，程序设计复杂一些，但是我已经使用开发工具KEIL用汇编语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。
由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有问题。
根据设计的要求，以及设计的便捷性，综上所述，本课题采用方案一对系统进行设计。
3．单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计物3.1.1单片机系统设计单片机系统由AT89C52和一定功能的外围电路组成，包括为单片机提供复位电压的复位电路，提供系统频率的晶振。
这部分电路主要负责程序的存储和运行。
上图中MCS-51内部时钟方式电路外接晶体以及电容C5和C6构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
单片机控制电热水器
5.软件设计
• 本设计软件部分采用模块结构，主要由主程序模 块、显示模块、按键模块及加热模块组成。设置 了三个界面，时间显示界面，采集温度与设定温 度显示界面，预约时间设置界面，通过按键K1切 换三种界面。当未到达预约时间时，热水器处于 待机状态，当达到预约时间时，预约时间指示灯 亮，预约时间通过按键K3、K4设定，然后，比较 采集的温度与设定的温度，当采集温度小于设定 温度时，自动开启加热，加热指示灯亮；当采集 温度大于或者等于设定温度时，自动关闭加热， 加热指示灯灭。设定温度可通过按键K2设定。
先判断是否达到 预约时间，如果 达到，再判断采 集温度与设定温 度的大小，当采 集温度小于设定 温度时自动加热， 当相等时自动保 温，并点亮加热 与保温相应的指 示灯。
运行结果（时间界面）
温度界面（左设定，右采集）
预约界面
谢谢各位老师！
ห้องสมุดไป่ตู้
4.硬件设计
• 硬件主要包括加热控制电路，温度检测电 路，独立键盘控制电路、数码管显示电路 及指示灯提醒电路等的设计。
温度采集
数码显示 单片机
按键输入
复位
加热控制
(1)温度采集
• 本设计采用温度传感器BS18B20实现温度 的采集，将单片机结合DS18B20实现温度 采集，系统用一种新型的“一总线”可编 程数字温度传感器(DS18B20)，不需复杂的 信号调理电路和A／D转换电路能直接与单 片机完成数据采集和处理。
2. AT89C51单片机简介
8位CPU；4K字节可编程FLASH存储器； 128字节内部RAM；32可编程I/O线 ； 2个16位定时器/计数器；5个中断源（外0、外1、 T0、T1、串行口中断）
3. PROTUES和WAVE6000软件简介
基于单片机的电热水器控制系统设计
1引言
我国是热水器生产大国，由于消费水平的提高和人们对生活品质要求的提高，热水器已由一个高档的奢侈品成为一种必备的家庭用具，受到越来越多人的青睐。然而热水器的种类很多，按能源分类热水器可分为电热水器、太阳能热水器和燃气热水器。太阳能热水器就是以太阳能作为能源进行加热的热水器，它节能环保，但是安装复杂，并且受到安装场所的制约，只有有些家庭可以安装，而北方由于天气原因，使用此热水器的就更少了；燃气热水器小巧，品种多，而且污染小，是目前最为常用的热水器产品之一，但如果家里之前没有安装过，重新安装比较麻烦，需要进行燃气和水的管道改造；电热水器安装简单，不受气候、场所的限制，以其方便，安全无污染，保温时间长等优势受到越来越多人的认可。电热水器看似简单，实际却是很难做好的一种家用电器，它的各个部分的设计如控制系统、水路、内胆制造、外壳、防烫伤装置等，都制约着电热水器的性能和发展。根据最新统计，目前热水器（包括燃气、电、太阳能等）在中国城镇家庭中的普及率已达到75%，成为继彩电、洗衣机、冰箱、空调之后的第五大家用电器。在产销量大幅增长的同时，整个热水器行业的技术含量也在同步提升。而电热水器已经成为今后热水器市场的发展方向。因为气价涨了，而电价却降了；电热水器使用安全、卫生、又无污染。今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长势头，其产品质量、技术水平、服务规范将不断提升，价格也会下降。我国过去的热水器市场一直以燃气热水器为主，近年来电热水器逐渐占据了部分市场成为主导，并且代表了未来的发展趋势。
图1系统硬件框图
系统主要采用51单片机AT89C52作为整个控制系统的主控模块，利用AT89C52的引脚连接其他的外部电路。对于温度的测量根据其环境的特殊性，温度信号的采集主要由Pt1000铂电阻温度传感器、信号放大电路和A/D转换电路组成；对于实时时钟的实现则是采用现有的PCF8563时钟芯片，主要是取得时钟的小时和分钟；键盘主要是用来设定开机时间、设定热水温度、定时加热时间、校准时钟，因此需设定四个按键；而为了调高系统的性能，系统采用了看门狗复位电路；对于温度及实时时钟的显示选择以CH451作为驱动芯片的LED显示电路。
基于51单片机的电热水器控制系统实物调试
基于51单片机的电热水器控制系统实物调试基于51单片机的电热水器控制系统实物调试一、引言电热水器作为家庭生活中常见的电器设备，其控制系统的设计和调试对于保证水温稳定和安全使用至关重要。
本文将以基于51单片机的电热水器控制系统实物调试为主题，介绍系统的硬件组成、软件设计以及调试过程，以期为读者提供参考和指导。
二、硬件组成1. 51单片机：作为控制系统的核心，通过编程实现控制逻辑和与其他硬件模块的通信。
2. 温度传感器：用于实时检测水温，并将检测结果传输给51单片机。
3. 按键开关：用于用户设置水温、启动和停止加热功能。
4. 继电器：控制电热水器加热元件的通断，实现加热和停止加热的功能。
5. 显示屏：用于显示当前水温、加热状态等信息。
三、软件设计1. 初始化：系统启动时，对各个硬件模块进行初始化设置，包括IO口配置、定时器设置等。
2. 按键检测：通过中断方式检测按键开关的状态，如用户设置水温、启动和停止加热功能。
3. 温度检测：定时检测温度传感器的输出，获取当前水温。
4. 控制逻辑：根据用户设置的水温和当前水温，决定是否开启继电器控制加热元件，以保持水温稳定。
5. 显示功能：将当前水温、加热状态等信息通过显示屏显示出来，方便用户观察和操作。
四、调试过程1. 硬件连接：将各个硬件模块按照设计要求正确连接，确保信号传输正常。
2. 编写代码：根据系统需求，编写相应的控制逻辑和显示功能的代码，并进行调试。
3. 调试温度传感器：通过模拟输入不同的温度值，检查温度传感器的输出是否与预期一致。
4. 调试按键开关：模拟按下不同的按键，检查系统是否正确响应，并根据按键状态进行相应的操作。
5. 调试继电器控制：通过模拟控制继电器的通断，检查加热元件是否正常工作。
6. 调试显示功能：检查显示屏是否正确显示当前水温、加热状态等信息。
7. 整体调试：将各个模块整合到系统中，进行整体调试，确保系统的稳定性和可靠性。
五、总结通过基于51单片机的电热水器控制系统实物调试，我们可以验证系统的硬件连接和软件设计是否符合预期要求，并对各个功能模块进行逐一调试，确保系统的稳定性和可靠性。
基于单片机的电热水器温度控制系统设计
摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。
温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。
在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。
并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。
其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。
关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。
大学方案(设计方案)单片机控制快热式家用电热水器方案
基于单片机控制的快热式家用电热水器的设计摘要随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中家用电热水器就是一个典型的例子。
在本设计中采用单片机AT89C51作为控制器来控制电路。
本设计分别对硬、软件进行设计说明。
硬件包括加热控制电路，温度检测电路，LED数码管及指示灯显示电路及报警器驱动电路等的设计，比如，利用热敏电阻对热水器出口温度进行检测；用温度/频率转换电路通过单片机的检测间接测出温度值；用单片机通过光耦给可控硅触发信号，控制可控硅的导通角,而控制电热丝的有效加热功率；用继电器来控制加热电源，使其在关机和超温保护的状态下可靠的关断；用在继电器线圈回路中串联105℃的熔丝来防止温度过高时加热管干烧。
软件部分给出了部分程序流程图的设计，包括主程序的设计、显示扫描子程序的设计、按键扫描处理子程序的设计、加热和控制程序流程图的设计、温度检测程序的设计、频率测试程序的设计。
软件编程采用C语言编写，因为其简洁、使用方便灵活、容易实现程序的模块化和结构化。
关键词：单片机；电热水器；温度/频率转化测温；二分查找法Design of rapid heating type household electric water heater based on single-chip microcomputer controlAbstractAs people living standard rise ceaselessly, the single-chip microcomputer control is undoubtedly one of the goals of the people to pursue, it brings convenience is not negative, household electric water heater is a typical example of it. In this design uses AT89C51 microcontroller as the controller to control circuit. The design of hardware and software respectively design and explains.Hardware including heating control circuit, temperature detection circuit, LED digital pipe and indicator shows circuit and alarm driver circuit design, for example, using thermal resistance of the water heater outlet temperature testing。
基于单片机的电热水器控制器设计
摘要本文的电热水器控制器设计采用了AT89S51单片机作来设计的。
本设计利用温度传感器及模数转换器等来完成。
在硬件设计方面，主要对电源电路、单片机最小系统及其扩展、模数转换电路、键盘显示及接口电路、水温检测电路、报警电路进行了简明的介绍。
而且还介绍了该设计中应用到的主要芯片的性能和特点，包括AT89S51、74LS377、DS18B20等。
在软件设计方面，采用汇编语言编程。
然后对软件调试进行了误差分析。
该电热水器设计完善，实现方案简单易行。
采用软件设计来控制，可以实现检测水温，智能加热，并且提高了整机的可靠性及准确性。
关键词：单片机，电热水器，设计ABSTRACTIn this paper, the design of electric water heater controller uses AT89S51 MCU to design.The design of temperature sensor and analog to digital converter to complete.In the aspect of hardware design, mainly on power supply circuit, MCU minimum system and its expansion, modulus conversion circuit, keyboard display and interface circuit, temperature detection circuit, alarm circuit are introduced in brief.And also introduces the performance and characteristics of the main chip to the application in the design, including AT89S51, 74LS377, DS18B20 etc.. In the software design, the assembly language is used.And then error analysis of software debugging.The electric water heater is designed and perfected, and the realization scheme is simple and feasible.The software design to control and temperature detection can be achieved, intelligent heating and improve the reliability and accuracy of the whole.Keywords: single-chip microcomputer, electric water heater, design目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 课题的背景 (2)1.2 课题研究的目的及意义 (2)1.3 国内外的研究情况和成果 (3)第2章电热水器的设计方案 (4)2.1设计要求 (4)2.2 方案设计 (4)第3章电热水器的硬件系统设计 (6)3.1 方案验证 (6)3.2 硬件系统设计 (9)3.2.1 电源电路 (9)3.2.2 显示/键盘接口电路 (9)3.2.3 报警电路 (11)3.2.4 模数转换电路 (12)3.2.5 温度检测电路 (15)3.2.6 时钟电路 (16)3.2.7 显示模块 (17)3.2.8 AT89S51功能及特性介绍 (20)第4章电热水器的软件系统设计 (24)4.1 主程序流程框图 (24)4.2 键扫描子程序流程框图 (26)4.3 显示子程序流程框 (26)4.4 运行程序流程框图 (27)4.5 软件仿真 (27)结论与体会 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录1设计程序清单 (32)附录2单片机的电热水器控制器原理图 (40)引言电热水器按加热功率大小可分为储水式、即热式、速热式三种；储水式是电热水器的主要形式，按照安装方式的不同，可进一步分为立式、横式、落地式、槽下式以及最新上市的与浴室柜体设计的集成式。
基于单片机的热水器智能控制系统设计
参考内容
标题：共享经济视域下社区团购 运作模式研究以兴盛为例
随着共享经济的兴起，社区团购作为一种新型的商业模式，逐渐成为了人们 的焦点。兴盛作为社区团购的代表企业之一，其成功的运作模式为业界所瞩目。 本次演示将从共享经济的角度出发，以兴盛为例，探讨社区团购的运作模式。
一、共享经济与社区团购
共享经济是一种新型的商业模式，它通过互联网平台将闲置的物品、资源进 行优化配置，从而提高资源的使用效率。社区团购则是在共享经济的背景下应运 而生的一种新型的电商模式，它将社交和团购结合起来，通过群等社交工具聚集 用户，以低价购买高品质商品。
总之，在共享经济的视域下，社区团购作为一种新型的电商模式具有巨大的 发展潜力。通过借鉴兴盛的成功经验，其他企业可以更好地了解社区团购的运作 模式并实现自身的快速发展。
参考内容二
随着科技的发展和人们生活水平的提高，家用热水器的使用越来越普遍。然 而，传统的热水器控制系统往往存在着能源浪费、温度波动大、加热时间长等问 题。为了解决这些问题，本次演示提出了一种基于单片机的智能家用热水器控制 系统设计。
该系统以单片机为核心，通过温度传感器实时监测热水温度，并根据用户设 定的温度进行自动调节。具体来说，单片机通过温度传感器读取热水温度，然后 根据设定的温度阈值进行比较，如果实际温度低于设定温度阈值，则控制加热器 进行加热；如果实际温度高于设定温度阈值，则控制加热器停止加热。此外，该 系统还具有时间设定功能，用户可以根据需要设定加热时间，从而更好地满足家 庭用水需求。
2、电路连接方式：设计热水器的电路连接方式，包括加热装置、温度传感 器、水位传感器等与单片机的连接方式。此外，还需要考虑电源、求，程序设计应包括温度检测、水位检测、 加热控制等模块。同时，为确保系统的安全性，还需加入防干烧、防电击等保护 模块。在程序流程设计中，应充分考虑各个模块之间的相互关系，确保程序能够 协调运行。
基于单片机的热水器控制电路设计
1.1系统功能说明本系统采用单片机为主控芯片设计电热水器控制系统，其主要任务是对电热水器进行温度采集与显示、时钟的显示、热水器的开机方式控制等。
主要功能如下：1测量热水器内的温度，并通过显示器实时显示水温，显示范围为0~70℃。
2正常状态下实时显示时钟。
3可手动校正时钟。
4可以人工设定热水器内的烧水的温度，范围在20~70℃之间，也可以无须设定，开关打开后自动烧水，最高温度为70℃。
5具有一定的定时功能，限定烧水的时间。
6可以立即开机或者在24小时内任意设定开机时间。
7当热水器内无水时，有报警提示，并且开关自动关闭。
8要求热水器控制系统有较强的抗干扰能力。
1.2系统整体设计方案电热水器控制系统的整体设计方案包括硬件设计方案和软件设计方案。
硬件是以微控制器作为核心，由外接温度测量电路、实时时钟电路、键盘、复位与看门狗电路、热水器加热开关、led显示电路、功能指示电路、报警电路组成，硬件设计方案如图1-1所示。
根据功能需求说明，本着节约开发成本、增加系统可靠性、减小体积等原则进行电热水器控制系统的硬件设计。
本系统采用51系列单片机AT89C52作为整个系统的核心，利用AT89C52现有的接口组织外围硬件模块。
由于环境的特殊性，温度测量主要由Pt1000铂电阻温度传感器、信号调理电路和基于CS5513的A/D转换电路组成；用PCF8563芯片实现实时时钟，主要是取得时钟小时和分钟；键盘有4个按键组成；看门狗电路提高了系统的性能；LED显示电路使用CH451驱动芯片，用于显示时钟和温度；功能指示电路用发光二极管指示当前是什么功能；报警装置为单片机I/O口驱动蜂鸣器，达到报警的效果。
具体设计见1.3节。
系统软件整体设计流程如图1-2所示。
电热水器上电后，首先进行系统初始化，设置时钟的时间；其次显示当前的温度和时钟，并判断加热开关是否打开，执行相应的操作；如果有功能键按下，则进入功能设定界面，包括校准时钟、设定开机时间、设定热水器温度和设定定时加热时间4种功能，设定完毕后，再次按下功能键表示设定生效；若无功能键按下或者功能键设定完毕后，则进行各种条件的判断并执行相应的操作；最后，各种条件判断完毕后，程序回到时钟和温度的读取与显示，进而开始新一轮的程序运行。
基于单片机的电热水器定时控制器设计
摘要电热水器定时控制器设计系统以ATMEL的AT89S52单片机为核心构成整个控制系统。
根据设计要求，系统对水温进行测量、预定加热水温、检测水温；用LCD实时显示当前温度或时间，以及显示当前系统工作状态；监视系统是否发生故障或工作在危险状态；当发生故障或危险时，及时发出警报和切断系统电源；根据要求调整或设置温度（20℃～60℃）和时间。
通过以AT89S52单片机为核心并辅以外围电路的设计方法实现了低成本的控制要求。
该定时时控制器可定时控制并显示有关参数，在满足系统要求的同时，又具备简单、经济之特点。
此外，灵活的键盘输入方式来设定参数可增加系统的灵活性。
关键词：电热水器 AT89S52单片机控制系统漏电检测 ADC0809Title Base on SCM Immersion Heater TimeMonitor DesignAbstractElectric boiler fixed time controller design system take ATMEL AT89S52 monolithic integrated circuit as core constitution always control system. According to the design requirements, the system carries on the survey, the predetermined heating water temperature, the examination water temperature to the water temperature; With LCD real time display current temperature or time, as well as demonstration current system active status; Whether the supervisory system does break down or the work in the critical condition; When breaks down or the danger, sounds the warning and the cut-off system power source promptly; According to request adjustment or establishment temperature (20℃~60℃) and time.Through and auxiliary has realized the low cost control request take at89S52 monolithic integrated circuit as the core by peripheral circuit's design method. This fixed time time controller may the timed control and demonstrates the related parameter, while satisfies the system request, also has, characteristic of simply the economical. In addition, the nimble keyboard entry way setup parameter may increase system's flexibility.Key words:immersion heater, AT89S52, control system, creepage detect,ADC0809目次1 绪论 (1)1.1应用前景 (1)1.2设计意义 (1)1.3设计内容和要求 (1)2 系统总体设计 (3)2.1AT89S52单片机简介 (3)2.2LCD（JHD162A系列）介绍 (8)2.3P ROTEL99设计原理图概述 (9)3 控制系统硬件设计 (13)3.1系统设计方案 (13)3.2硬件设计模块 (14)3.2.1 温度检测模块 (14)3.2.2 显示电路模块 (17)3.2.3 按键电路模块 (17)3.2.4 漏电检测与加热模块 (17)3.2.5 开关机及报警模块 (21)3.2.6 并口下载电路 (21)3.2.7 加水和放水电路 (22)3.2.8 整体电路图： (24)4 控制系统软件设计 (29)4.1主程序流程图 (29)4.2温度检测模块 (30)4.3显示模块 (31)4.4按键模块 (33)4.5加热模块 (37)5 调试 (38)5.1样机模拟简介 (38)5.2调试环节 (38)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1 应用前景随着气价的不断上涨，电价的不断下降，快速电热水器使用起来既方便快捷、安全卫生、又不产生污染，在今后热水器更新换代的大潮中，智能电热水器必将异军突起、占有热水器市场越来越大的市场份额。
基于单片机的室内电热水器控制系统设计
基于单片机的室内电热水器控制系统设计摘要随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计论述了一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。
该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。
系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括STC89C51单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LED液晶显示电路以及通讯模块电路等。
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LED显示程序以及数据存储程序等。
关键词：STC89C51，单片机，DS18B20，显示电路AbstractAlong with the computer measurement and control technology of the rapid development and wide application, based on singlechip temperature gathering and control system development and application greatly improve the production of temperature in life level of control. This design STC89C51 describes a kind of mainly by MCU control unit, for temperature sensor DS18B20 temperature control system. The control system can real-time storage temperature data and record related to the current time. System design related hardware circuit and related applications. STC89C51 microcontroller hardware circuit include temperature detection circuit smallest system, and real-time clock circuit, LED display circuit, communication module circuit, etc. System programming mainly include main program, read temperature subroutine, the calculation of temperature subroutines, key processing procedures, LED display procedures and data storage procedures, etc.Keywords：STC89C51，icrocontroller，DS18B20，display circuit目录摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------ I Abstract ------------------------------------------------------------------------------------ II 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------ III 前言 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1片机及设计软件介绍------------------------------------------------------------------- 21.1单片机介绍------------------------------------------------------------------------- 21.2 Proteus 软件介绍 ----------------------------------------------------------------- 81.3单片机编译软件Keil介绍 ------------------------------------------------------ 102 方案设计 --------------------------------------------------------------------------------- 122.1功能介绍 ---------------------------------------------------------------------------- 122.1.1 AT89C51 主要性能 -------------------------------------------------------- 122.1.2数字温度传感器------------------------------------------------------------ 122.2系统方案论证---------------------------------------------------------------------- 162.2.1方案一 ------------------------------------------------------------------------ 162.2.2方案二 ------------------------------------------------------------------------ 18 3系统硬件设计---------------------------------------------------------------------------- 193.1设计要求 ---------------------------------------------------------------------------- 193.2系统整体硬件电路---------------------------------------------------------------- 193.2.1主板电路 --------------------------------------------------------------------- 203.2.2显示部分 --------------------------------------------------------------------- 203.2.3手动开关复位部分--------------------------------------------------------- 213.2.4按键部分 --------------------------------------------------------------------- 213.2.5加热部分 --------------------------------------------------------------------- 233.2.6温度传感电路设计--------------------------------------------------------- 243.2.7温度控制电路的设计------------------------------------------------------ 263.2.8时钟电路 --------------------------------------------------------------------- 26 4系统软件设计---------------------------------------------------------------------------- 284.1主程序 ------------------------------------------------------------------------------- 284.2显示数据刷新子程序------------------------------------------------------------- 28图4.2 数据刷新子程序 ----------------------------------------------------------------- 294.3键盘扫描 ---------------------------------------------------------------------------- 294.4定时器 ------------------------------------------------------------------------------- 30总结 ------------------------------------------------------------------------------------------ 32致谢 ------------------------------------------------------------------------------------------ 33参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------ 34附件1 系统电路原理图 ----------------------------------------------------------------- 36附录2源程序------------------------------------------------------------------------------ 37前言课题背景和意义：随着人们生活水平的提高，热水器越来越受到人们的青睐。
用AT89C51单片机设计智能家用电热水器
用MCS-51系列单片机设计智能家用电热水器本设计采用AT89C51单片机作为控制器，具有智能控制功能，可供浴室，洗手间及厨房使用，是一款智能化和数字化的家用电热水器。
1 系统功能及工作原理★功能 该智能热水器具有以下功能：（1）使用高清晰度数码管实时显示水温，范围0~102℃。
（2）可用键盘方便地设定水温，并显示设定的温度。
（3）按设定温度加热到相应水温，并具有保温功能。
★工作原理 系统利用集成温度传感器AD590完成温度测量，并转换成模拟电压信号，经由A/D 转换器ADC0804转换成数字信号，送到A T89C51单片机中，单片机将采集到的温度值与通过键盘设定的温度值进行比较，根据比较结果，控制加热器的开断，同时将温度值实时显示在LED 显示器上。
2 系统设计2.1系统硬件设计系统硬件设计原理结构如图（1）所示，系统以高性价比的AT89C51单片机为核心，有AD590测温电路、ADC0804模数转换电路、键盘/显示电路、双向可控硅驱动电路MOC3041、双向可控硅TLC336A 组成加热器控制电路。
键盘设定温度电路加热器控制电路数字温度显示电路AD590测温电路ADC 模数转换电路电源时钟复位电路AT89C51 单片机图（1） 系统硬件结构图该系统具体电路见附录B2.1.1 控制器电路设计本系统选择A T89C51作为主控制器，P0口作为ADC0804 转换数据的输入端。
P1.4接ADC0804的INTR端检测数据转换是否结束；P1.0~P1.3的输出信号接到译码器7447上作为数码管的显示数据；P1.5~P1.7则作为3个数码管的位选信号控制。
P2口用来连接矩阵键盘，实现电热水器加热水温的动态设定。
P3.1用于控制加热器电路的通断;P3.2连接加热状态指示灯；P3.3连接电源状态指示灯；P3.6用于控制ADC转换器的启动；P3.7用于控制读取ADC的转换结果。
2.1.2人机通道——键盘/显示接口电路设计★键盘系统中键盘的功能主要用于用户输入和修改设定的温度。
微电脑(单片机)热水器控制板实验说明1
微电脑（单片机）热水器控制板一. 微电脑热水器控制板是电加热热水器的核心控制电加热饮水机、电加热无热胆饮水机、电加热沐浴热水器、家用电加热自动热水器等已走进千家万户。
图6-17所示的是宁波祈禧电器有限公司研究、开发、生产的电加热微电脑无热胆饮水机，它是由单片机控制的新一代饮水机。
实际上，只要是有自动控制功能的电加热热水器，基本上都是以单片机为控制核心。
本节从单片机系统的PROTEUS设计与仿真出发，讲述电加热热水器的温度测量与控制技术，即微电脑热水器控制板中的温度测量与控制技术。
为缩短篇幅，叙述做了必要的精简，但说叙述技术仍然具有普遍意义。
图6-17 微电脑无热胆饮水机（宁波祈禧电器有限公司）二．微电脑热水器控制板的功能与操作1.功能（1）测量水温，精度为1℃，范围为0～99℃。
（2）三位数码管实时显示水温。
（3）可预设水温（如90℃）控制点，当水加热到该水温时自动断电，当水温低于该水温时自动上电加热。
（4）无水自动断电和报警功能，本网站不讲述。
2.操作装上水后接通电源，下方LED数码管显示当前水温。
上方数码管显示预设水温。
操作“个位按键”和“十位按键”可预设水温（如90℃）控制点。
三．PROTEUS设计电路图 6-17是微电脑热水器的控制板基本电路图。
为精简篇幅，对其作了精简，控制加热热水器电源电路用LED灯模拟替代，取消无水报警电路，复位电路、振荡电路也未画出，软件也作了相应的改变。
1.从PROTEUS库中选取元件①AT89C51:单片机；②3W ATT470R\PULLUP：电阻、上拉电阻；③LED-GREEN:LED发光二极管；④BUTTON:按钮；⑤7SEG-MPX4-CA或7SEG-MPX4-BLUE;LED数码管；⑥DS18B20：数字温度传感器；⑦74HC245\NOT:散瞳相三态缓冲器、反应器；⑧OPTOCOUPLER-NAND:光耦；2.在ISIS编辑区中设计电路按图6-18设计原理图，在ISIS编辑区中进行设计，合理布置元器件、终端，并连接、设置网络信号、电器检测等。
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摘要：温度传感器及有关电路将温度转化为电脉冲的脉宽，单
片机将测得的脉冲宽度的值转化为与之对应的温度值。
与设定
的温度相比较后，以温度偏差及其变化量为输入、加热量为输
出，通过模糊控制算法，就可达到水温自动调节的目的。
对任
意温度对应的脉宽还可进行自动测量，并加以显示。
关键词：AT89C2051 单片机模糊控制温度电热水器
模糊控制比传统的PID等控制方法，在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果有着明显的优势。
将模糊控制技术应用于家电产品在国外已是很普遍的现象。
单片机是家用电器常用的控制器件，把二者结合起来，可使控制器的性能指标达到最优的目的。
基于模糊控制技术的单片机控制的电热水器，是对传统的电热水器开关控制的改造，具有达到设定温度的时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点。
1 硬件电路总体设计
电热水器水温自动调节器以AT89C2051单片机为核心，由多谐振荡器电路、温度设定电路、单片机。
设定温度显示电路、控制信号隔离输出电路等几部分组成，结构框图如图1所示。
①多谐振荡电路。
由G1、G2、G3、G4、Rt、Rs、C组成，具体电路如图2。
其中Rt是具有负温度系数的热敏电阻（0～100℃时，阻值在3～1kΩ之间变化），是本电路中的温度传感器，用环氧树胶涂于其外表后置于热水中。
Rs是限流电阻，限值很小，只有100Ω。
非门采用TTL门74LS04电路，振荡周期T≈2.2RtC，脉宽为1.1RtC。
可见，脉宽与Rt有一一对应关系，因此，温度与脉宽也就有一一对应关系。
②AT89C2051单片机。
本控制器的核心，模糊控制就是用它控制软件来实现的。
③温度设定电路。
通过一个按键产生脉冲从INT1输入单片机来调节水温的设定值。
④设定温度显示电路。
单片机将设定的温度值通过动态扫描的方法输出，数码管上可直接显示设定温度。
在自动测定各温度对应的T0的计数值时，还可用来显示TL0的值。
⑤控制信号隔离输出电路。
通过光耦将加热强电电路与单片机隔离，防止其干扰单片机的工作。
单片机的输出控制信号控制两电热丝的断通，从而调节水温。
2 工作原理
INT1先用于各温度值对应的脉宽计数器值的测量显示。
中断1的中断服务程序先固化自动测量、显示的中断服务程序如
图3所示。
主程序不变，主程序如图4所示。
从INT1输入的设
定温度用的脉冲将引起中断，中断服务程序可对与一定水温对
应的电脉冲宽度的计数值（TL0）进行测量并显示，记下其数值
后便可制定“温度表”（与一定温度对应的TL0值并存放于程
序存储器中的表），将“温度表”固化于程序存储器中。
然后，
INT1再用于温度的设定，将中断1的服务程序换为预温温度的
程序，如图5所示。
让定时器T1定时中断，配合软件计数器，每隔5s测量1次温度的当前值。
将测得的脉宽转化为温度值是这样实现的：先让脉冲从INT0进入单片机，T0在INT0为高电平时开始定时，变为低电平时停止，于是在TL0中得到脉宽对应的定时计数值，查找与“温度表”中与计数值一一对应关系的温度。
将用的脉冲将引起中断，中断服务程序可对与一定水温对应的电脉冲宽度计数值（TL0）进行测量并显示，记下其数值后便可制定“温度”（与一定温度对应的TL0值并存放于程序存储器中的表），将“温度表”固化于程序存储器中。
然后，INT1再用于温度的设定，将中断1的服务程序换为预置温度的程序，如图5所示。
让定时器T1定时断，配合软件计数器，第隔5s测量1次温度的当前值。
将测得的脉宽转化为温度值是这样实现的：先让脉冲从INT0进入单片，T0在INT0为高电平时开始定时，变为低电平时停止，于是在TL0中得到脉宽对应的定时计数值，查找与“温度表”中与计数值一一对的温度。
将温度的测量值及前次测得的值分别存于一个存储单元，通过模糊控制程序以决定两电热丝的断情况。
初始化程序如下：
MAIN：MOV TMOD，#1AH；T1工作于方式1，定时100ms；（配合软件计数器定时5s）
；T0工作于方式2，使用门控位，定时
MOV TM0，#20 ；TM0为设定温度存储单元，设定初始温度为20℃
MOV TH0，#0
MOV TL0，#0
MOV TH1，#3CH ；T1置产生100ms定时的初值（tosc=6MHz）。
MOV TL1，#0B0H
MOV TMER，#50 ；TMER为软件计数器单元；50×100ms=5s SETB TR1 ；启动定时器T1
SETB EA ；开CPU中断
SETB EX1 ；开外部中断1
SETB IT1 ；设定为边沿触发。
SETB PX1 ；设定温度的中断优先级为高级中断。
SETB ET1 ；开T1中断
SETB P3.7 ；不加热
SETB P1.7
……
3 模糊控制的原理
模糊控制器的输入为测得温度与设定温度的偏差E（E=t0-t;t0为设定的水温，t为测得的水温。
）以及偏差的变化量ΔE（ΔE=t本-t前，其中t前为前次测得的温度，t本为本次测得的温度），输出为电热丝加热量U。
将E分为四个模糊子集B（大）、M（中）、S（小）、N（负），对应温度的偏差为：t0-t>TM1℃、TM2℃<T0-T<TM1℃、0℃<T0-T<TM2℃、T0-TTM2>0）。
ΔE分为三个模糊子集P（正）、Z（零）、N（负），对应的偏差变化量为：t本-t前>A0、-A0<T本-T前<A0、T 本-T前<-A0（A0>0）；电热丝加热量分为四个模糊子集B（大）、M（中）、S(小)、Z（零），对应于二极电热丝的四种状态的组合：电热丝1电热丝2都加热、电热丝1加热、电热丝2加热、电热丝1电热丝2都不加热（其中电热丝1的功率大于电热丝2的功率）。
模糊控制规则如表1所列。
表1
表2
4 模糊控制程序
由单片机对温度进行测量，将本次测得的温度与设定的温度值相减得到温度的偏差E，并存储到存储单元TMS；将本次测得的温度减前次测量的温度，得到温度的偏差变化量ΔE并存入存储单元TMCB；根据温度的偏差及偏差的变化量由模糊控制表决定电热丝的断闭。
如果将E的四个模糊子集N、S、M、B分别用数字-1、1、3、6表示，ΔE的四个模糊子集N、Z、P分别用数字-1、0、1表示，则根据模糊控制规则表1，可得到如表2所示的E+ΔE。
将表2与表1对照可以看出：当E+ΔE≤0时，加热量为Z；当1≤E+ΔE<3时，加热量为S；当3≤E+ΔE<5时，加热量为M；当E+ΔE≥5时，加热量为B。
故可编制所求的模糊控制程序。
该温度控制器已应用于笔者家中自制的电热水器中，经几个月的使用证明非常实用，且性能稳定。