基于单片机的智能电热水器控制系统的设计.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.99M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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摘要

The Design of Intelligent Electric Water Heater Co

Abstract

第1章绪论

1.1 课题设计的背景和目的

1.2 国内外的进展现况

1.3 本文具体研究内容

第2章系统总体方案研究

2.1 课题设计要求

2.2 方案的确定

本设计为实现家用电热水器的智能化，最主要就是主控制芯片的选择，因此可分为以下两种方案：

2.3 系统设计框图

2.4 系统各部分的设计思路

第3章基于单片机的智能电热水器的设计硬件模块

3.1 单片机控制部分

3.2 复位电路和晶振电路

3.3 温度传感器DS18B20部分

3.4 液晶显示LCD1602部分

3.5 继电器部分

3.6 水位检测部分

3.7 按键设置部分

3.8 报警部分

3.9 红外遥控部分

3.10 指示灯部分

第4章基于单片机的智能热水器的软件模块

4.1 总体软件设计流程图

4.2 温度信息采集子程序设计

4.3 水位和水温信息采集设计

4.4 LCD1602信息显示设计

4.5 程序的编写与实现

第5章仿真结果分析与实物电路调试

5.1 仿真部分

5.2 实物部分

第6章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录

附录一：总体电路图

附录二：程序源代码

太原科技大学本科毕业设计（论文）基于单片机的智能电热水器控制系统的设计摘要在把科学技术转换成生产力越来越快速的今天，人们更加乐意拥有一件可以“省心” 的家用电器。新研发出的智能家用电热水器就注入了越来越多的新科技，以此来满足现代社会对于智能化、便捷化和多功能化的需求。设计的整个电热水器系统需要在对水位和水温检测的基础下，通过检测出来的信息来达到系统对于继电器外接加热装置和加水设备的控制，同时通过显示模块在 1602 上显示出来。而且增加预约开始加热时间的功能，使用户更加的方便，以达到本次设计智能化的目的。本文主要研究的就是以单片机 STC89C52 为核心控制芯片的智能家用电热水器控制系统，设计主要包括硬件电路设计和软件部分的设计两部分。其中硬件电路采用了分模块的思想，整个硬件电路由测温模块、水位检测模块、继电器驱动模块、LCD1602 液晶显示模块以及报警响应等模块配以主控制芯片构成。各个模块相对独立却又相互配合，通过 STC89C52 单片机将各个模块紧密的联系，从而使硬件部分成为了一个整体。软件方面，采用了 C 语言编写所需程序，并且由读取温度程序、按键工作程序、报警部分程序、定时器工作程序和 LCD1602 液晶显示等子程序组成。使各个子程序与主程序达到了紧密的衔接。同时使用了 Proteus 软件进行了仿真。硬件电路与软件程序的有效配合，实现了此设计所需的全部功能。关键词：单片机 STC89C52，LCD1602，继电器，测温，水位检测 I

程来凤：基于单片机的智能电热水器控制系统的设计 II

太原科技大学本科毕业设计（论文） The Design of Intelligent Electric Water Heater Control System Based on Single Chip Microcomputer Abstract As science and technology become more and more productive today, people are more willing to have convenient household appliances. The newly developed intelligent household electric water heaters have been injected into more and more new technology to meet the needs for intelligence, convenience, and versatility in modern society. Based on the detection of water level and water temperature, the whole system can achieve the control for relay external heating device and water equipment, and display the information on 1602 through the display module. It’s convenient for users to add the function to order the start of the heating time for intelligence. The main issue of this paper is intelligent home electric water heater control system, based on the single-chip STC89C52 as the core control chip, including hardware circuit design and the compilation of software. The design of hardware circuit part uses the idea of sub-module, and the whole hardware circuit, cooperated with main control chip, consists of the temperature measurement module, water level detection module, relay drive module, LCD1602 liquid crystal display module, alarm response module and so on.Each module is relatively independent but closely linked to each other through the STC89C52 single chip microcomputer, so that hardware becomes a whole part. Using C language to write procedures, software achieves a close connection between the various subroutines and the main program, by reading the temperature program ,by button working program,by the alarm procedure, by the timer working program,LCD1602 liquid crystal display subroutine and so on. At the same time, it uses the Proteus software for simulation. The effective cooperation of hardware circuit and software program achieves all the necessary functions of the design. Keywords：Single chip STC89C52, LCD1602, relay, temperature measurement, water level detection III

程来凤：基于单片机的智能电热水器控制系统的设计 IV

太原科技大学本科毕业设计（论文）目录摘要............................................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................................... III 第 1 章绪论................................................................................................................................... 1 1.1 课题设计的背景和目的.................................................................................................. 1 1.2 国内外的进展现况.......................................................................................................... 1 1.3 本文具体研究内容.......................................................................................................... 3 第 2 章系统总体方案研究........................................................................................................... 5 2.1 课题设计要求.................................................................................................................. 5 2.2 方案的确定...................................................................................................................... 5 2.3 系统设计框图.................................................................................................................. 6 2.4 系统各部分的设计思路.................................................................................................. 7 第 3 章基于单片机的智能电热水器的设计硬件模块............................................................... 9 3.1 单片机控制部分.............................................................................................................. 9 3.2 复位电路和晶振电路.................................................................................................... 11 3.3 温度传感器 DS18B20 部分............................................................................................ 12 3.4 液晶显示 LCD1602 部分................................................................................................ 13 3.5 继电器部分.................................................................................................................... 15 3.6 水位检测部分................................................................................................................ 15 3.7 按键设置部分................................................................................................................ 16 3.8 报警部分........................................................................................................................ 17 3.9 红外遥控部分................................................................................................................ 18 3.10 指示灯部分.................................................................................................................. 18 第 4 章基于单片机的智能热水器的软件模块......................................................................... 19 4.1 总体软件设计流程图.................................................................................................... 19 4.2 温度信息采集子程序设计............................................................................................ 20 4.3 水位和水温信息采集设计............................................................................................ 20 4.4 LCD1602 信息显示设计................................................................................................. 21 4.5 程序的编写与实现........................................................................................................ 22 V

程来凤：基于单片机的智能电热水器控制系统的设计第 5 章仿真结果分析与实物电路调试..................................................................................... 23 5.1 仿真部分........................................................................................................................ 23 5.2 实物部分........................................................................................................................ 24 第 6 章总结与展望..................................................................................................................... 27 6.1 总结................................................................................................................................ 27 6.2 展望................................................................................................................................ 27 参考文献....................................................................................................................................... 29 致谢............................................................................................................................................... 31 附录............................................................................................................................................... 33 附录一：总体电路图............................................................................................................ 33 附录二：程序源代码............................................................................................................ 34 VI

太原科技大学本科毕业设计（论文） 1.1 课题设计的背景和目的第 1 章绪论现在高品质的生活在人们心中的地位变的越来越重要，各生产商也适时地抓住了这个机会，于是市场上就出现了大量关于提升人们生活质量的家用电器。就比如家用电热水器，虽然只是生活中很小的一部分，但它的好坏确实能够影响到人们对于便利生活的体验。智能化也是人们大力追捧的一方面，就比如对比现在的很多电子产品，越智能化就越会受到人们的青睐，因此所设计出的产品也会更抢手。还有就是，若一件产品的功能越多则必然会更容易达到人们心中所要的需求，人们也更愿意接受。在科学技术日益发展的带动下，电热水器技术也有了快速的发展，越来越多的科学技术成果被成功地运用到了电热水器的制造中。因此以前的电热水器产品和现在的电热水器不可同日而语。以前的电热水器只有单纯的加热功能，现如今的电热水器已经是集科技与创新于一身的新型家用电器了，可谓是所拥功能多种多样。随着我国人民生活收入水平的逐年提高，生活条件也产生了很大的改善，同时对于新兴事物的追求也越来越强烈和接受能力也有了质的提升。在老百姓的日常所需电器中，智能化和人性化的家用电器所占有的比重呈现逐年上升的态势。同时与家庭日常生活紧密关联的电热水器品类也是多种多样，人们因此有了更多的选择余地。所以设计一款集智能化和多功能化为一体的家用电热水器就变的现实起来。正是有了这样的大环境之下，我选择了 STC89C52 单片机作为主控制芯片来研究以及设计智能家用电热水器。本设计的目的就是要设计一款人们所追求的家用智能电热水器。大体思路就是以人们生活质量的提升为标准。比如设计的电热水器多些智能化和多添加点附加功能，真正做一款人们喜闻乐见的家电产品。选用 STC89C52 单片机作为主控制芯片，就是为了实现电热水器的智能化，以及持续稳定的热水供应和预约开始加热的时间的功能，就是为了达到多功能化，从而还可以很大程度的节约能源[1]。智能化和多功能化的电热水器使得用户能够更加安全放心的使用，对于人们享受生活和追求幸福生活产生了积极的影响。同时用户对产品不断提出新的要求也使得生产商能够不断完善产品的性能，这样就可以产生消费者和企业互利共赢的局面。 1.2 国内外的进展现况中国家庭所拥有热水器的时间也只是从上世纪八十年代到现在，也就仅仅过去了三十几年的时间，相比其他较成熟的家电产品，热水器确实还算是新生儿，因此发展潜力巨大。 1

程来凤：基于单片机的智能电热水器控制系统的设计但纵观其在世界上的历史，热水器到现在已经发展有 100 多年了。中国的热水器虽然起步比别的国家要晚很多，但由于中国的市场规模很大，因此其发展起来的速度也是相当快的。在迈入新千年以后，中国的市场蓬勃发展，直接带动了人们家用电器的消费，直接的影响就是国产热水器在人们生活中的占有率逐年提高。热水器的多样化也成为了主流发展态势，就比如曾经大部分家庭所用的燃气热水器，现在也逐渐被市场上新出来的电热水器和越来越火的太阳能热水器以及现在大力发展的空气能热水器所淘汰。近些年以来，为了响应国家关于节能减排的号召，各有关热水器的企业都制定了“转型升级”的重大决策，由以前只提供热水器产品向现在提供家庭生活热水供应解决方案的重大转变，各方面地转变推动了整个行业更加健康蓬勃的发展。在互联网和物联网的大背景之下，更是将传统热水器推到了风口浪尖。将热水器跟智能化和网络化联结在了一起[2]。可以预见在不久的将来，围绕着“智能热水器系统”的一系列改变，中国的热水器产业一定会发展的更加迅速。热水器属于传统行业，对于传统行业想要再有突破性的改变基本是不可能的了，我们只能不断的优化，使行业产品更加舒心地服务于消费者是热水器企业不断追求的目标。企业可以在热水器产品功能上不断提升，努力揣摩消费者的心理，抓住顾客的需求和想法，才是热水器行业下一步发展的重点。把打造更加人性化的热水器产品来顺应消费者需求是企业发展的一条可行之路。而事实确实如此，国内各热水器生产商都在不断的推出具有更加人性化特点的产品。比如在热水器上安装了超大的液晶显示屏，来满足国内消费者喜欢大屏的需求，同时在功能上不断升级优化。还有一系列的改变，例如使产品更加节能、更加智能和运用了更多的高新技术来支撑企业自己生产的热水器产品。甚至还有的公司在热水器上安装了可以给人按摩的装置，使消费者享受到了生活的乐趣。对于国外的热水器行业的发展而言，国外的技术更加成熟。各热水器企业巨头都利用高科技来包装自己的产品。它们给热水器赋予了更多的新功能，使热水器会自己计算来记忆用户的使用习惯。就比如生产热水器的西门子公司，科学家采用了新研究出来的温度控制技术，以此使热水器中流出的水可以保持恒定，不仅是水流速度，还有流出的水的温度，使用户可以真正的体会到淋浴的快乐。不仅如此，西门子公司还拥有完备的防漏电技术，这样消除了热水器在使用过程中的安全隐患。这个安全技术它还有自我检测功能，真正做到了杜绝意外的发生[3]。还有就是他们生产的热水器可以分析用户每天的用热水器情况，通过热水器的智能功能来计算用户最佳的用水情况，以此来储存和准备热水，这就大大的方便了用户，同时也是节能的一种方式。对比国内外热水器的发展现状，我们可以看到差距正在逐渐的缩小。我相信，在未来 2

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