基于单片机的电热水器控制系统设计
基于单片机的热水器控制系统设计
基于单片机的热水器控制系统设计在现代生活中，热水器已经成为了人们日常生活不可或缺的一个设备。
为了更加智能地控制热水器，减少人们的烦恼，本文将介绍基于单片机的热水器控制系统设计。
系统架构本系统采用单片机控制电路来实现对热水器的控制。
其架构图如下：+--------------+ +---------------------+ +--------------+| 温度传感器 | --(1)->-- | 单片机控制电路模块 | --(2)->-- | 水温调节电路 |+--------------+ +---------------------+ +--------------+系统中使用了温度传感器，该传感器将水温转化为电信号，通过模拟电路与单片机相连，单片机控制电路模块通过读取该信号可知道当前水温；同时，该模块还能够进行分析和处理，然后控制水温调节电路，从而对热水器的水温进行控制。
模块设计温度传感器模块温度传感器是将水温转化为电信号的传感器。
为了方便采集，我们选用了DS18B20 温度传感器。
它有一个数字接口，可供单片机直接使用。
该传感器精度高、体积小、响应快，同时还具有防水设计，可取得良好的实际效果。
单片机控制电路模块单片机控制电路模块主要包含了单片机芯片、显示模块和控制模块，其中单片机芯片是核心，显示模块主要负责将数据显示出来，而控制模块则负责控制水温调节电路。
水温调节电路模块水温调节电路模块需要根据实际情况进行设计，常见的设计方案包括使用继电器、双向电位器和三角电位器等等。
在此我们可以使用简单的单向电位器，这种方法具有实现简单、成本低等优点，完全可以满足我们的需求。
系统实现在实际实施中，我们需要将上述模块捆绑在一起，完成整个系统设计。
具体实现流程如下：1.按照电路图进行电路连接；2.根据需要对单片机控制电路进行程序编写和调试；3.完成系统的整体调试，确保系统能够正常运行；4.安装系统，将温度传感器放到热水器中，且要接地防水，保证系统安全可靠。
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。
基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计
基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计1. 引言1.1 背景介绍智能家居技术近年来得到了广泛的关注和应用，其通过智能化的设备和系统，实现了对家庭环境的智能控制和管理。
智能家居温控热水器系统是智能家居中的一个重要组成部分，能够提高家庭生活的舒适度和便利性。
目前市场上的智能温控热水器系统主要以智能手机控制为主，但是由于操作界面复杂、依赖网络、易受干扰等问题，用户体验并不理想。
基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计具有很大的实用意义和市场前景。
通过本研究，可以实现温控热水器的自动化控制和智能化管理，为用户提供更加便捷、舒适、节能的家居生活体验。
基于51单片机的系统设计具有成本低、稳定性高、易于维护和扩展等优点，适合在智能家居领域中得到广泛应用。
本研究将围绕基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计展开，以提升用户的生活品质和智能家居技术的发展水平。
1.2 研究意义智能家居温控热水器系统在当今社会中具有重要的研究意义。
智能家居技术的发展已经成为未来生活的趋势，人们对于家居生活的舒适度和便利性要求越来越高，智能家居系统在实现这些要求上具有重要意义。
热水器作为家庭生活中不可或缺的设备之一，其安全性和节能性直接关系到家庭成员的生活质量和能源消耗，因此研究智能家居温控热水器系统具有重要的社会意义和经济意义。
通过智能家居温控热水器系统的设计和研究，还可以促进相关领域的技术创新和发展，推动智能家居产业的发展，为人们提供更舒适、便捷、安全的家居生活体验。
研究智能家居温控热水器系统具有重要的意义，不仅可以提高家庭生活的品质，还可以促进相关领域的发展和创新。
1.3 研究目的研究目的是为了设计一种基于51单片机的智能家居温控热水器系统，实现对热水器的远程控制和智能化管理。
通过该系统，用户可以通过手机App或者Web界面对热水器进行远程控制，实时监测热水器的工作状态和温度，并设置定时开关机功能，提高用户的生活品质和舒适度。
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综述
目录一、设计要求 0二、设计目的 (2)三、设计的具体实现 (2)1.系统概述 (2)2.单元电路设计 (4)2.1微控制器模块 (4)2.2 温度测量 (4)2.2.1 Pt1000铂电阻温度传感器 (5)2.2.2 温度信号放大电路 (5)2.2.3 模数转换电路 (6)2.3 实时时钟 (8)2.4 温度、时钟显示电路 (9)2.5 看门狗复位电路 (11)3．软件程序设计 (13)3.1 整体软件设计 (13)3.2 模数转换软件设计 (14)3.3 LED显示软件设计 (18)四、结论与展望 (21)五、心得体会及建议 (21)六、附录 (22)七、参考文献 (22)1电热水器控制系统课程设计一、设计要求1.测量热水器的温度，并显示，范围0——70摄氏度。
2.可人工设置热水器内烧水温度，范围20到70摄氏度。
3.当热水器内无水时有报警提示，并且开关自动关闭。
4.可以限定烧水时间。
二、设计目的运用我们所学的专业知识，采用单片机为主控芯片设计电热水器控制系统并辅以外围电路设计，既能加深我们对专业知识的理解，又能培养专业知识与实践相结合的实践技能，提高我们分析、解决问题的能力。
三、设计的具体实现1.系统概述电热水器控制系统的整体设计方案主要包括硬件设计方案和软件设计方案。
硬件是指以微控制器作为整个控制系统的核心，再外接温度信号采集电路、实时时钟电路、热水器加热控制开关、LED显示电路、键盘、复位与看门狗电路组成。
硬件设计方案如图1所示。
系统主要采用51单片机AT89C52作为整个控制系统的主控模2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。
基于单片机的电热水器温度控制系统设计
基于单片机的电热水器温度控制系统设计摘要本文研究了一种基于单片机的电热水器温度控制系统设计，旨在实现对水温的精准控制和节能减排。
在该系统中，采用了传感器实时监测水温，并将数据传输至单片机进行分析处理，控制加热器的工作状态来达到设定的温度值。
通过对实验数据进行评估和分析，发现该设计方案能够实现较高的控制精度和节能效果，便于推广和应用。
关键词：单片机；温度控制；电热水器；节能减排AbstractThis paper studies a temperature control system for electric water heaters based on single-chip microcomputers, aiming to achieve precise temperature control and energy conservation. In this system, sensors are used to monitor the water temperature in real time, and the data is transmittedto the single-chip microcomputer for analysis and processing, thereby controlling the working state of the heater to achieve the set temperature value. Evaluating and analyzing experiment data, it was found that the design scheme can achieve high control accuracy and energy-saving effect, which is convenient for promotion and application.Keywords: single-chip microcomputer; temperature control; electric water heater; energy conservation1.引言电热水器是当前家庭生活中常用的供暖设备之一，其温度控制对保证用水安全、节能减排、提高生活质量具有重要意义。
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。
基于单片机控制的智能热水器设计
基于单片机控制的智能热水器设计第一章：引言1.1 研究背景智能家居技术的迅猛发展，为人们的生活带来了许多便利。
其中，智能热水器作为家庭生活中不可或缺的设备之一，其功能和安全性显得尤为重要。
传统的热水器存在一些问题，如温度不稳定、能源浪费等。
因此，基于单片机控制的智能热水器设计成为了当前研究的热点之一。
1.2 研究目的本文旨在设计一种基于单片机控制的智能热水器，提高热水器的温度控制精度和安全性能，实现节能环保的目标。
通过对现有智能热水器的分析和研究，结合单片机技术，设计出一种高性能的智能热水器。
第二章：智能热水器的原理和设计2.1 热水器的工作原理热水器是通过加热元件将冷水加热到设定的温度，然后将热水供给用户。
传统的热水器通过机械或电子方式控制加热元件的开关，以达到温度控制的目的。
而基于单片机控制的智能热水器在此基础上进行了深入研究和改进。
2.2 智能热水器的设计方案基于单片机控制的智能热水器设计方案主要包括温度传感器、控制电路、加热元件和显示器等组成部分。
温度传感器用于监测热水温度，控制电路根据温度信号进行控制，加热元件实现热水加热，显示器用于显示当前状态和温度。
第三章：基于单片机的智能控制系统3.1 单片机的选择在设计中，我们选择了某型号的单片机作为控制核心，该单片机具有丰富的接口和强大的处理能力，能够满足智能控制系统的要求。
3.2 系统架构设计智能热水器的控制系统主要由单片机、传感器和执行器组成。
单片机负责接收传感器的信号，根据预设的算法进行控制，控制执行器实现热水器的加热和供水。
3.3 温度控制算法设计为了实现热水器温度的精确控制，我们设计了一种基于PID控制算法的温度控制算法。
该算法可以根据实际温度和设定温度之间的差异，调整加热元件的功率，达到温度控制的目的。
第四章：硬件设计与实现4.1 传感器的选择与接口设计为了实时监测热水的温度，我们选择了一种高精度的温度传感器，并设计了相应的接口电路，将传感器与单片机相连接。
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。
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。
基于某单片机的家电热水器控制系统设计毕业设计
word工程学院康尼学院本科毕业设计〔论文〕题目：家电热水器控制系统设计专业：自动化〔数控技术〕班级：数控XX学号：XXXXXXXX 学生：XXX指导教师：XXX 实验师起迄日期：XXXXXXXXXXXXX设计地点：实验楼 _Graduation Design (Thesis) Design of Microwave Oven OperatingSystemByXXXXXSupervised byExperimentalistXXXXSchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJune, 2014摘要随着社会的开展，人类科技的进步，各行各业都在使自己的产品智能化、数字化，因老式的热水器使用煤气或天然气对水进展燃烧加热，用手动的方式调节温度，不仅不能够准确确实定使用者需要的水温，而且还存在一定的危险性。
电热水器是一种可供浴室、洗手间与厨房使用的家用电器，随着人们生活质量的提高，现代的家用电热水器已经摒弃了以前的做法，而采用一种更加准确、安全的实施方案。
C语言对单片机编程有诸多优点，例如：便于移植、句法检查时错误少、巩固性好、头文件种类诸多，能够方便快捷使用各种函数等。
本文采用AT89S52单片机作为控制器，使用C语言编写程序,设计了一款智能家用电热水器。
使用按键键盘输入温度，，并使用LED灯显示，能够提供用户所需温度的温水。
采用DS18B20采集温度，使用LED灯显示，显示出采集的水温。
当所需温度高于当前采集的水温时，触发加热，当水温达到设定温度时，如此停止加热。
根本实现了智能控制功能。
关键词：单片机；C语言；采集；家用电热水器AbstractWith the development of social and program of human technology, every trade all transfer own product into intelligence, digitize, because the water heater of old style uses gas or natural gas to heat water and manually adjust mode conditioning temperature, not only unable to sufficiently accurately recognize the user need of water temperature, but also exist some certain risk.The electrical water heater is a kind of home appliances that bathroom, loo and kitchen can use, with raising of quality of human live, the modernistic household electrical water heater has abandonned the past way, but adopts a kind of implementation scheme of more accurate ,safety.C language possess many merits for programming of singlechip, such as:Is easy to ransplant, having little bug when sentence construction review, fastness good, the head document type is so many that expediently quickly using various function etc.The writer adopts an AT89S52singlechip to be the controller and using C languages to write programming ,design a style of intelligence household electrical water e array form keyboard input temperature, the temperature can be accuratly recognized to 0.1 ℃, and use LED light display it, can provide to the warm water of temperature that user needs.Adopt DS18B20 to collect temperature, use LED light display, the accurately displays to collect water temperature.When the temperature needed higher than to collect water temperature at present, lead to heating , when the temperature needed is lower than the collect water temperature at present, stop heating.The simply carry out intelligence control function.Key Words：singlechip; C language; collect; household electric water heater目录摘要IABSTRACTII第一章绪论5引言5选题的背景与意义5国外研究状况和成果6整体设计方案7第二章系统硬件设计4单片机的最小系统4AT89S52单片机4AT89S52定时器/计数器7复位电路和晶振电路8温度检测电路9数字式温度传感器DS18B2010DS18B20的初始化与读写操作152.2.3 DS18B20的指令17键盘接口电路设计192.4数码管20数码管简介20数码管的显示21继电器电路23电源电路19第三章系统软件设计24PROTEUS(ISIS)和KEI L简介24程序设计25主程序的流程图26读温度子程序的流程图28电加热继电器控制子程序流程图293.2.4 LED显示程序流程图29定时器中断流程图30仿真原理图31调试中遇到的问题与解决方法30第四章分析与总结34论文总结34可改善提高的地方34参考文献35致谢35附录36程序清单37第一章绪论引言单片机是一种与我们生活息息相关的控制器，它存在于许多地方，例如：电子手表、掌上游戏机、数码相机、录音笔、电视机遥控器等等。
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。
基于单片机的热水器控制系统设计
基于单片机的热水器控制系统设计该设计以单片机以STC90C52 为核心，结合单线数字温度传感器 DS18B20 与液晶显示器1602，设计一种数字化的太阳能热水器控制系统。
该系统由主控芯片模块、DS18B20 温度检测模块、LCD 显示模块、水位检测模块、键盘控制模块、报警模块和电磁阀控制模块组成。
给出了各个模块结构及其工作原理、系统硬件原理图、程序流程图和部分源程序。
此系统解除了热水器上水时需人工守候和过量溢水的问题，达到了省时、环保、节水的目的。
该系统与传统的机械式控制系统相比较，具有结构简单，使用方便等特点。
目录1．引言 (2)2. 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分 (2)2.1太阳能热水器控制器的设计背景 (2)2.2太阳能热水器的应用及意义 (2)3 太阳能热水器的设计要求与工作原理 (3)3.1系统工作原理 (3)3.2太阳能热水器的组成及工作原理 (4)4太阳能热水器控制器系统硬件设计 (5)4.1主控芯片模块电路设计 (5)4.2水位监测模块设计 (6)4.3水温检测模块电路设计 (7)4.4温度传感器简介 (8)4.5自动上水模块设计 (9)4.6报警模块设计 (9)4.7键盘模块设计 (10)4.8加热模块设计 (10)5太阳能热水器控制器系统软件设计 (11)5.1 Proteus软件环境简介 (11)5.2太阳能热水器控制器系统流程 (12)5.3主程序模块 (12)5.4 按键控制流程 (13)5.5 自动上水控制流程 (14)总结................................................................ 错误!未定义书签。
附录：.. (16)太阳能控制系统电路原理图 (16)程序 (17)1．引言当前，我已成为当今世界上最大的太阳能热水器生产的国家，年产量相当于世界各国的生产总和，已经有一百多家太阳能热水器生产厂。
基于单片机的电热水器温控系统设计》论文设计
基于单片机的电热水器温控系统设计随着社会的发展和人们生活水平的提高。
人们对环境的要求越来越高。
也特别是环境，安全，智能，舒适，人性化的居住环境已经成为新的追求。
以往的老旧的生活方式已经无法满足人们目前的需求。
随着科技的发展，各个领域的发展都变得突飞猛进。
在家居方面，科技使计算机技术，网络技术和电子应用技术结合在了一起，智能家居诞生了。
电热水器的反战前景非常乐观。
主要原因如下：国家城镇化建设和棚户区改造两项政策的逐步落实，将大力激发三、四级市场对热水器、特别是电热水器的刚性需求，将为未来5年电热水器的发展提供良好的空间；国家2014年开始雾霾治理措施，将进一步推广清洁能源的使用，对燃气热水器的废气排放将会进一步规范，对天然气价格将会和汽油一样进行国际接轨，势必提高目前国内总体气价较低的怪相，将会更有利于电热水器的发展。
这份报告讨论的是智能家居中的智能热水器。
本设计采用AT89C52单片机作为基础。
本设计在软件和硬件方面对单片机是否能够对电热水器的温度进行控制做了分析。
在硬件方面主要对单片机的最小系统及其扩展、电源的设计、各种接口，数模转换电路，水位及水温检查电路，安全性保护电路等进行了详细介绍。
本报告还详细介绍了所用到的芯片的性能和特点。
在软件设计方面，采用汇编语言编程，采用汇编语言的主要原因是其易于被单片机所识别，执行速度相对较快。
在最后也对软件做了测试分析。
该智能热水器的设计档案完备，实现条件相对宽松，采用软件控制。
可以检测水温和水位，实现智能化。
通过安全性设计，也提高了整机的可靠性和准确性。
关键词：单片机自动控制智能开关Design of temperature Control system for Electric Water heater based on single Chip MicrocomputerAbstract：With the development of society and the improvement of people's living standards. People's demands on the environment are getting higher and higher. In particular, the environment, safety, intelligence, comfort, humanization of the living environment has become a new pursuit. The old and old way of life has been unable to meet the current needs of the people. With the development of science and technology, the development of every field has become rapid progress. In the field of home, science and technology combined computer technology, network technology and electronic application technology, smart home was born. The anti-war prospects of electric water heaters are very optimistic. The main reasons are as follows: the gradual implementation of the two policies of the national urbanization construction and the transformation of shantytowns will be vigorously implemented. Stimulate the third and fourth-level market for water heaters, especially the rigid demand for electric water heaters, will provide a good space for the development of electric water heaters in the next five years; The state began haze control measures in 2014, will further promote the use of clean energy, gas water heater emissions will be further standardized, natural gas prices will be the same as gasoline international standards, It is bound to improve the overall domestic gas price of the strange phase, will be more conducive to the development of electric water heaters. The report discusses smart water heaters in smart homes.This design adopts AT89C52 singlechip as the foundation. This design in the software and hardware aspects of whether the single-chip microcomputer can control the temperature of the electric water heater is analyzed. In the aspect of hardware, the minimum system of MCU and its extension, the design of power supply, various interfaces, digital-to-analog conversion circuit, water level and water temperature check circuit, safety protection circuit and so on are introduced in detail. This report also describes in detail the performance and characteristics of the chips used. In the aspect of software design, assembly language is used to program. The main reason ofusing assembly language is that it is easy to be recognized by single chip microcomputer, and the execution speed is relatively fast. And at the end of the day, to the software. A test analysis was made.The design files of the intelligent water heater are complete, the realization conditions are relatively loose, and software control is adopted. Can detect water temperature and water level, realize intelligence. Through the safety design, the reliability and accuracy of the whole machine are also improved.Key words: SCM automatic control intelligent switch目录第1章绪论 (5)1.1 课题研究背景目的及意义 (5)1.2 国内外的研究状况和成果 (5)第2章总体方案设计 (8)2.1 设计要求 (8)2.2 总体方案设想 (8)第3章系统硬件设计 (10)3.1 系统硬件设计方案 (10)3.2 电源电路设计 (10)3.3 温度显示电路 (11)3.4 自动报警电路 (11)第4章系统软件设计 (12)4.1 系统软件设想 (12)4.2 程序设计流程图 (13)4.2.1 主程序流程图 (13)4.2.2 按键扫描流程图 (13)4.2.3 按键处理流程图 (14)4.2.4 液晶显示流程图 (15)第5章软件调试 (15)5.1 FPGA软件调试、仿真和实物测试 (15)5.2 软件调试、仿真和实物测试 (15)5.3 调试结果 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (20)第1章绪论1.1 课题研究背景目的及意义据有关单位的统计，我市城镇居民使用电热水器的用户不在少数。
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。
基于单片机的家用热水器控制器方案设计书大学本科方案设计书方案设计书
我的毕业设计题目是：基于单片机的家用热水器控制器的设计。
目前热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标[1]。
家用热水器具有体积小、使用安全、安装方便等优点。
系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计。
电热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器，具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。
随着人民生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展,电热水器得到不断普及。
本文给出了一种基于51单片机实现的热水器电加热器的设计方案。
本文运用以A T89S51为控制核心的方法，提出了利用DS18B20来实现温度检测，并设计一个由继电器控制的电路，利用继电器来改变小电流控制的电路功率，构建了一个加热控制电路，从而得出了可以实现加热以及保温的结论。
关键字：热水器，单片机，DS18B20温度检测器，继电器Micro-controller of water heater controller designAbstractMy graduation project topic is: the design of micro controller-based home water heater controller. Water heaters have become indispensable in the daily life of household appliances, the design and manufacture of more practical, more convenient, safer, more energy-efficient water heater is continuing to pursue the goal of product designers and manufacturers.The hardware circuit design including heating control, temperature detection circuit design.Electric water heater is an available toilet, kitchen, bathroom and household appliances. Has the advantages of clean, safe, long holding time, easy to use. With the continuous improvement of people's living standards and the continuous development of China's power industry, electric water heaters are becoming more prevalent. In this paper, based on 51 single-chip design of the auxiliary heating of the water heater. In this paper, AT89S51 as the control core, DS18B20 temperature detection, and to design a relay control circuit, use the relay to change the small-current control circuit power to build a heating control circuit, in order to get conclusion of water heating can be achieved and the keeping of temperature..Keywords：Water heater, micro-controller, DS18B20 temperature detector, relay目录1 引言 02 家用电热水器控制器的硬件设计 (1)2.1 系统总体设计方案 (1)2.1.1 主要技术参数 (1)2.3 单片机的最小系统 (2)2.3.1 单片机的选择 (2)2.3.2 复位电路和晶振电路 (5)2.4 温度传感器DS18B20的选择确定 (6)2.4.1 DS18B20的特性 (6)2.4.2 DS18B20的测温原理 (7)2.5 键盘与显示 (9)2.5.1 键盘部分 (9)2.5.2 显示电路 (9)2.6 温度检测电路的设计 (11)2.7 报警电路设计 (11)2.8 单片机与PC机的通信接口 (12)2.8.1 串行通信接口标准RS-232C (12)2.8.2 RS-232C与TTL逻辑电平的转换 (12)2.9 电源电路的设计 (13)2.10 模式选择电路的设计 (14)2.11 加热控制电路的设计 (14)3 系统的软件设计 (15)3.1 设计思想 (15)3.2 程序设计及流程图 (15)3.2.1 初始化模块 (15)3.2.2 温度采集模块 (16)3.2.3 控制按键设计子程序流程图 (17)3.2.4 加热控制模块设计子程序流程图 (18)4 调试部分 (19)4.1 proteus简介 (20)4.1.1软件功能特点 (20)4.2 仿真结果 (20)5 结论 (22)6 致谢 (23)参考文献 (24)附录一原理图 (25)附录二PCB图 (26)附录三仿真图 (27)附录四程序 (28)1 引言当今社会大部分人在使用热水器时，基本上都是采用的快热式的。
基于单片机设计的简易热水器控制系统
届．别．学号毕业设计基于单片机设计的简易热水器控制系统姓名系别、专业导师姓名、职称完成时间目录1 引言 (1)2 设计内容及性能指标 (1)3 系统方案比较、设计与论证 (2)3.1 主控制器模块 (2)3.2 温度测量 (2)3.3 设置温度 (3)3.4 显示模块 (4)3.5 电源选取 (4)4 系统器件选择 (5)5 硬件实现及单元电路设计 (6)5.1 主控制模块 (6)5.2 显示模块电路 (6)5.3 数码管显示驱动电路 (7)5.4 温度传感器(DS18B20)电路 (7)5.4.1 DS18B20基本介绍 (7)5.4.2 DS18B20控制方法 (8)5.4.3 DS18B20供电方式 (8)5.5 继电器加热控制电路 (9)6 系统软件设计 (10)6.1 程序结构分析 (10)6.2 系统程序流图 (10)6.2.1 DS18B20初始化程序流程图 (12)6.2.2 读温度子程序流程图 (12)6.3 程序编写与调试 (13)6.6.1 Keil编译器软件简介 (13)6.3.2 使用Keil软件建立一个工程 (13)6.3.3 使用Debug进行调试 (17)7 系统的安装与调试 (19)7.1 安装步骤 (19)7.2 电路的调试 (19)7.3 本章小结 (19)结论 (19)参考文献 (20)附录1 整体电路原理图 (21)附录2 部分源程序 (22)摘要随着社会的发展，人类科技的进步，各行各业都在使自己的产品智能化、数字化，因老式的热水器使用煤气或天然气对水进行燃烧加热，用手动的方式调节温度，不仅不能够精确的确定使用者需要的水温，而且还存在一定的危险性。
电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用的家用电器，随着人们生活质量的提高，现代的家用电热水器已经摒弃了以前的做法，而采用一种更加精确、安全的实施方案。
C语言对单片机编程有诸多优点，例如：便于移植、句法检查时错误少、坚固性好、头文件种类诸多，能够方便快捷使用各种函数等。
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关键词：AT89C52单片机；温度测量；LED显示；A/D转换电路
Keywords:AT89C52singlechip computer;temperature measurement;the LEDdisplay;A/D circuit
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。
3硬件设计
3.1微控制器模块
根据图1可以看出，本系统主要是使用AT89C52现有的引脚连接外部的其它硬件电路，而由于对实时性和微控制器的处理速度要求不高，因此选择了具有低电压、高性能的AT89C52单片机。它是一个CMOS工艺的8位单片机，片内含有8KB的掩膜ROM和256个随）和闪速存储单元，并且与52系列的其它产品有很好的引脚兼容，因此是一种性价比较高的单片机。
This design uses the modular design, with the main modular,it is separate into several independent program modules. Including control module, temperature module, display module and so on, and will connect each module by the single chip computer, forming an integral whole. This system can realize the collection and display of the temperature, clock display, the control ways of the water heater .So it has highly practical value.
式中R0、Rt为温度0℃和t℃热电阻的电阻值，t为任意温度。
A、B、C为温度系数，由实验确定，它们的数值分别为A=3.90802×10-3，B=-5.802×10-7，C=-4.22×10-7。
由公式可以看出，R0值不同时，在同样温度下Rt的值也不同。
本系统采用的是R0=1000欧姆的铂电阻温度传感器，温度要求范围为0~70℃，所以适合式Rt=R0[1+At+Bt2]。此外，引线电阻会影响到测温精度，而由于系统对温度测量精度要求不高，因此采用二线制接法，这种接法需要的材料少价格低，简单实用，只要直接将传感器的两根引线接到放大器的反馈电阻位置即可。
Abstract
The recent ten years, microcontroller technology development extremely rapidly, it is widely used in production, life and in all areas. The design of control system adopts AT89C52single chip computer as the controlling core, and using of the existing interface organization as the hardware modules. Then described it by two parts that are hardware and software. Hardware refers to the temperature controller for the core, with outside temperature measurement circuit, real-time clock circuit, keyboard ,reset and watch-dog circuit, water heater heating switches, LED display circuit component. While software part then is mainly to simulate the result and to program the realization of system function.
题目基于单片机的电热水器控制系统设计
摘要
近十余年来，单片机技术的发展极为迅速，广泛应用于生产、生活的各个领域。本文所设计的控制系统采用AT89C52单片机作为控制核心，利用AT89C52现有的接口组织外围硬件模块。然后分硬件和软件两部分进行阐述。硬件是指以温控制器为核心，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显示电路组成。而软件部分则主要是为系统功能的实现而进行的编程和结果的仿真。
3.2.2温度信号放大电路
由温度传感器采集到的信号比较弱，难以直接进行A/D转换，所以必须一个合适的放大电路来将这个信号放大。放大电路的本质是能量的控制和转换，是在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量，使负载从电源所获得的能量大于信号源所提供的能量，因此电子电路放大的基本特征是功率放大。放大器的种类很多，但在模拟输入通道中使用的是一种具有高放大倍数并带有深度负反馈的直接耦合放大器，即运算放大器。运算放大器具有输入阻抗高，增益大，可靠性高，价格低和使用方便等特点[5]。因此，本系统采用的是噪声小，抗干扰能力较强的TLC2201功率放大器。Pt1000与TLC2201的接口电路如图3所示。
图3温度信号放大电路
由图3可知，运算放大器U1的连接方式是电压跟随器的方式，这种连接方式不仅能够使可以驱动的负载电阻较小，而且电压跟随器还可以缓冲因前一级输入阻抗较小而损耗在前级输出电阻中的信号。运放U2采用同相比例放大器的连接方式，同相比例放大器有高的输入阻抗，但其输出阻抗很低，因此可以对前后级电路起到隔离作用[6]。图3中R1是一个限流电阻，防止电流太大而损坏稳压二极管Z2；C1、C2分别是陶瓷电容和电解电容，主要是用于滤除电源的高频干扰和低频干扰；R2与R3并联后再串联R4形成一个电压可调的电路，并同时输入到U1的同相输入端；Rpt是铂电阻传感器的应变电阻值，在温度发生变化的时候，电阻相应改变。U2的同相输入端输入的是U1输出的固定信号，其反相输入端是由R8与Rpt连接成一个负反馈的放大电路，放大后的模拟信号由CS5513-AIN+标识的引脚输出，最后将接入模数转换电路。
2电热水器控制系统整体设计方案
2.1电热水器控制系统功能说明
本课题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、热水器的开机方式的控制等。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
图2系统原理图
3.2温度测量
温度测量是电热水器控制系统中一个至关重要的部分，其测量过程是比较复杂的。测量温度的标尺是温度计，按照其测量方式可以分为接触式和非接触式两种。接触式测量仪表比较简单、可靠，测量精度高，但是因为测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象，同时受耐高温和耐低温材料的限制，不能应用于这些极端的温度测量。非接触式仪表测温仪是通过热辐射的原理来测量温度的，测温元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快[3]，比较适合此控制系统的要求。
（3）可以立即开机或在24小时内任意设定开机时间
2.2系统整体设计方案
电热水器控制系统的整体设计方案主要包括硬件设计方案和软件设计方案。硬件是指以AT89C52作为整个控制系统的核心，再外接温度信号采集电路、实时时钟电路、热水器加热控制开关、LED显示电路、键盘、复位与看门狗电路组成。根据本设计所需要的电热水器功能的需求，在节约开发成本、增加系统安全及可靠性、减小体积等原则下进行电热水器控制系统的硬件设计。其系统硬件框图如图1所示。
在这里温度测量主要由Pt1000铂电阻温度传感器、信号放大电路和模数转换电路组成。
3.2.1Pt1000铂电阻温度传感器
温度传感器就是利用各种物理性质随温度变化的规律把温度信号转换为电量的仪器。Pt1000电阻温度传感器则是热电阻式温度传感器的一种。
铂电阻是一种对温度比较敏感的器件，它的电阻温度系数大而且稳定，电阻值与温度成一定函数关系。并且具有电阻率高、热容量小、反应速度快、材料的示值复现性高和耐氧化等特点，因此被用来作为0~926℃温度群内的国际标准温度计。但是铂电阻的特性曲线是非线性的，在-190℃≤t≤0℃时Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]，在0℃≤t≤630.74℃时Rt=R0[1+At+Bt2]，在设计时必须进行线性化校正[4]。