基于单片机的智能电热水器设计

基于单片机的智能电热水器设计

摘要：在本文中的主要设计思想是采用以AT89S51单片机软件为主要核心元件来自主设计的智能电热水器,本文的中的主要设计思想也对采用单片机自动控制智能电热水器无法实现智能化的各种可能性问题进行了透彻地剖析,利用温度传感器、水位自动检测器等装置、及模数转换器等装置来快速完成智能电热水器的设计。在相应的硬件系统设计内容方面,我们主要采用对各种单片式电机最小控制系统及其硬件扩展、电源控制电路、键盘数字显示及网络接口控制电路、模数转换控制电路、水位及流体水温自动检测控制电路、报警控制电路等等进行详细设计介绍。该系列智能遥控电热水器软件设计功能完善,实现控制方案简单易行,采用智能软件设计工具来进行控制,可以自动实现直接实现智能电话机的远程控制,具有智能键盘输入控制功能,智能自动检测加热水位及控制水温,设计智能显示控制电路,智能控制加热,给出智能控制操作程序,并且极大提高了加热整体的工作可靠性及操作准确性。

关键词：单片机，控制，智能

Design of intelligent electric water heater based on MCU

Abstract: The main design idea in this paper is to adopt AT89S51 microcontroller software as the main core components from the main design of intelligent electric water heater, the main design idea in this paper also uses the microcontroller automatic control intelligent electric water heater can not achieve intelligent possibilities of various problems through a thorough analysis, the use of temperature sensors, water level automatic detector and other devices, and module converters and other devices to quickly complete the design of intelligent electric water heater. In terms of the corresponding hardware system design content, we mainly use a variety of singlechip motor minimum control system and its hardware expansion, power control circuit, keyboard digital display and network interface control circuit, mode-to-digital conversion control circuit, water level and fluid water temperature automatic detection control circuit, alarm control circuit and so on for detailed design introduction. The series of intelligent remote control electric water heater software design function is perfect, the realization of control scheme is simple, the use of intelligent software design tools to control, can automatically realize the direct realization of remote control of smart phone, with intelligent keyboard input control function, intelligent automatic detection of heating water level and control water temperature, design intelligent display control circuit, intelligent control heating, give intelligent control operating procedures, and greatly improve the overall heating reliability and operational accuracy   

Key words: single chip microcomputer, controller, intelligence

目录

第一章 引言 1

1.1选题的背景、目的及意义 1

1.2国内外研究状况和成果 2

1.3研究设想和实验设计 3

第二章 总体设计分析 4

2.1系统总体设计 4

2.2 系统总体设计分析方案 5

第三章 系统硬件电路设计 8

3.1系统组成和工作原理 8

3.2 DTMF解码电路 9

3.3模拟挂机电路设计 10

3.4振铃检测电路 12

3.5 Pt1000铂电阻温度传感器 13

3.6模数转换电路 14

3.6.1模拟部分的引脚 14

3.6.2数字部分引脚 14

第四章 软件设计 16

4.1单片机初始化 16

4.2振铃计数模块 18

4.3密码检测模块 21

第五章：软硬件调试 24

5.1 单片机最小系统： 24

5.2 键盘各按键程序调试 24

5.3 定时中断子系统 29

5.4系统使用说明 30

5.5系统应采取的措施 31

结论 32

致谢 33

参考文献 34

附录 35

第一章 引言

1.1选题的背景、目的及意义

热水器是我们生活当中最常接触的家用电器之一，它的发展使我们的生活发生了巨大的改变，从最初的燃气热水器开始，就给我们的生活方面带来了极大的便利，在冬天的时候用热水器洗澡是多么让人舒服的一件事。如今社会科技发展十分迅速，琳琅满目的热水器不断的更新，优胜劣汰是大自然固有法则，是生活中的固定规律。若是在电热水器中加入更加安全、科技的元素，未来的走向一定是蓬勃向上的。

   作为中国最庞大的产业群一一热水器行业，被业内人士戏称为“三国鼎立”之说。其中的三“兄弟”就是:太阳能热水器、燃气热水器、电热水器。随着科技的不断发展，在环境，安全，快捷等方面的考虑、人们对便捷化的需求、安全意识都不断的增强，智能电热水器的实用性，安全性，智能化等方面也面临着极大的挑战，当然这亦是一场前所未有的机遇。随着生活节奏的加快，越来越多的人选择快节奏作为适当的生活方式，如今，智能设备也越来越能满足人们的需求。根据最新的新闻报道，如今太阳能热水器和电热水器逐渐代取燃气热水器，成为人们的首选目标。

   据不完全统计，城市各种电热水器普及率在78%左右。在相关机构进行了5年的持续研究之后，我们发现，我国整个城市的电热水器产品的生产率相对稳定-约为78％。可以说基本上电热水器已经走入了每家每户，从而进一步说明了热水器市场总体上已进入较为的成熟阶段。

   燃气热水器是能够连续不断的供应热水的热水器，它的缺点也很明显，就是其安全问题难以保障，时至今日，虽然有国家相关政策的大力支持，让燃气热水器的发展有了强而有力的保障，但是消费者的心理仍然所顾虑，恐惧心理不能彻底消除，而且燃气电热水器的使用成本高及寿命短又极大的阻碍了它进一步发展的空间。外加上加之由于我国燃气资源相比国外还是较为匮乏，因此电热水器逐渐被市场淘汰，当然这也是时代发展的必然结果。但是，电热水器和太阳能热水器在这些方面上就没有隐藏的风险。

  三种类型热水器:燃气热水器---日暮西山;电热水器---如日中天;太阳能热水器后来居上。电热水器的优点：易于安装，不易受外部天气影响，不限于地板和电源线的限制，低成本节省时间，新产品的进度开发较快，带电热水器的多种安装方式如下置式、嵌入式等。如今已全部进入市场。 电热水器的安全问题与客户生活息息相关。 除了能源危机之外，人们的生活也在迅速增快，并且消费者越来越依赖现代电热水器。 如今，随着技术的快速发展，热水器技术变得越来越普及，随着科学技术的不断更新，现代热水器的生产也越来越多。迄今为止智能热水器绝不是一个简单的加热系统，而是一种科技含量和技术极高的家用电器。据不完全统计大数据显示，我市每个家庭主要使用节能热水器的年均消费量，占全市总家庭使用量的78％以上。在此之前已经成为饱受青睐的小型燃气式节能电热水器渐渐地淡出人们视野,其市场总份额仅仅只剩下了其巅峰时期的18%;可是新兴的新型电热太阳能电池燃气式电热水器虽然已经逐渐受到当前传统电热安装材料使用工艺条件的很大程度限制,然其安全、物美价廉、环保的特性深受广大家庭消费者们的一致好评,发展迅速而且以极短的时间和极快的速度,市场占有率己逐年上升达到25%左右。

本文中有关选择主题的研究目的主要是基于现代人的普遍需求：创建现代自动化舒适的家用电器。舒适，安全，方便以提供各种信息技术服务。以AT89S51芯片为基础发明制造用于家用的电热水器，使其具有现代家居智能功能的微控制器

选用AT89S51微机技术作为智能控制的基础，以确保淋浴电热水器的安全性和智能性，保持淋浴电热水器供热电源的稳定，使其具有安全门自动断电保护工作功能，帮助人们维持日常健康。其智能实用性高效的操作可以迅速地有效满足现代人的需求，以支撑人们寻求现代化高品质的生活。

1.2国内外研究状况和成果

对于电热水器应用市场来说 ，技术的发展已经到达了一个技术瓶颈，在很长的一段的时间内难以有突破性的发展,因此商家们另辟奇境选择抓住人们对快捷化生的需求,这是一个好办法。事实也证明了这一点。博世、万和、万家乐、先后引入了新技术，例如更宽的液体显示，电线管理，更薄的设计，双管加热，漏电保护技术，电墙保护等。,尤其是万和，万和生产的电热水器甚至还具有按摩功能，并且用特殊的喷雾器，多种服务使顾客无需出门就能享受按摩的乐趣。

就中国的技术具体情况言,其相关研究成果虽稍逊于国外,但是在国内市场的客观刺激下再加上科研人员的不懈努力，产品的发展可以说是日新月异。

1.3研究设想和实验设计

AT89S5通过使用+ 5V高压电源整流供电，设计计划首先要求交流电源使用220V直流电源，直流电桥式电源整流后传输到高压滤波控制电路，再从直流稳压电路芯片输出+5V电压。单片供电机容易同时受到在外界工作环境中的干扰, 因此，通常需要根据设计分别制造每个电源。微电路微计算机系统的硬件包括单个芯片上最小的电动机系统，以及触摸按钮，显示屏和其他组件。因此，该单片电动机的应用模型可以使用一个12mhz的晶体振荡器两个33pF的陶瓷晶体平衡振荡器来建立振荡连接。因为我想使链条的硬件设计更加通用，所以在复位控制电路上它的主要设计是在电源顶部结合了独立的电源按钮。通过扫描a或p3端口信号来查询独立的按钮，以便可以分别实现不同的功能信号，例如查询，增值和降低损失，丢失保护功能。系统启动时，需要做的第一件事就是进行温度检测功能的检测，以自动调整内部温度敏感范围。第二步是通过检测系统对温度按钮进行加减，最后自动调节系统的温度检测范围，然后通过温度传感器从模拟到数字转换进入运行程序，当系统水温升高时当系统检测到供水温度低于系统先决条件时，检测到，当供水温度低于预设水温1°c时，将继续加热；相反，当检测到的供水温度比系统的预设供水温度高1°C时，将立即停止加热。当工作温度限制超过65°C时，警报会在此时自动响起。

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