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

ABSTRACT

In 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。按承压与否，又可分为敞开式和封闭式，按用途，可分为家用和商用。按加热方式，可分为磁能、电阻丝、硅管等三种。电热水器经过十余年的发展，热水器的技术不断进步，行业先后有防电墙、防电闸、3D速热、变频增容等革新性产品出现，电热器在安全、节能、加热速度、出水量等方面不断进步，市场销售历年一持续增长。随着近几年生活水平的提高，人们对用水量的需求越来越大，所以电热水器的畅销容积已经从2000年左右的40升提升到如今的60升左右。储水式电热水器的有点在于安全性能高，能量洁净。能多路控水。既可用于淋浴、盆浴，还可用于洗衣、洗菜。安装也比较简单。即热式电热水器的优点具有即开即热，省时省电，节能环保、体积小巧、水温恒定等优点。智能电热水器必然将成为以后家电的必然趋势。

单片机成为家用电器常用的控制器件，本文介绍了基于AT89S51单片机控制的电热水器控制电路，包括温度测量单片机控制、水温设定与自动调节电路、键盘控制、液晶显示、报警电路五部分，在控制回路采用PID模糊控制方法，基于模糊控制的方法，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，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。首先通过按下键盘按键设定所需的温度，并通过液晶显示，再通过温度传感器DS18B20测出电热水器的温度，送液晶显示并送单片机与设定水温加以比较，设定水温高于实测水温则通过继电器触头的通断来控制是否对电热丝进行加热，从而实现水温的测量以及控制，在水温高于设定温度时，蜂鸣器报警，其简洁、智能、精确的优点基本能满足人们的需求，并且将会得到广泛的应用。