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
I
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。本文采用STC89C52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。使用按键键盘设定温度，温度可以精确到0.1摄氏度，并使用LED灯显示，能够精确提供用户所需温度的温水。采用DS18B20采集温度，使用LED灯显示，精确的显示出采集的水温。当所需温度高于当前采集的水温时，使用继电器控制外接加热源，当所需温度低于当前采集的水温时，继电器断开不加热。当所需温度高于采集温度时，继电器吸合开始加热。基本实现了智能控制功能。
关键字：18B20、STC89C52、热水器
II
ABSTRACT
With the development of society, the progress of human science and technology, in all walks of life to make their products intelligent, digital, because the water heater using old-fashioned gas or natural gas is burned to heat water, adjust the temperature manually, not only can the user needs to be accurately determined, and there is some risk. Electric water heater is a kind of household appliances for bathroom and kitchen, restroom use, along with the improvement of people's living quality, household electric water heater modern have rejected the previous practice, and by using a more accurate, safe implementation plan. The C language has many advantages, such as: microcomputer programming for transplantation, syntax check error less, robust, head file type many, can be convenient to use a variety of functions. This paper adopts STC89C52 MCU as the controller, the use of C programming language, designed a intelligent home electric water heater. Use the keyboard to set the temperature, the temperature can be accurate to 0.1 degrees Celsius, and the use of LED lights display, can accurately provide the required temperature of warm water. The DS18B20 collection temperature, the use of LED lights display, display the temperature precise acquisition. When the required temperature is higher than the acquisition of temperature, use the relay to control the external heating source, when the required temperature is lower than the current collecting water, relay off without heating. When the required temperature is higher than the acquisition of temperature, relay starts heating. The basic realization of the intelligent control function.
Key words: 18B20、STC89C52、热水器
III
1 引言
随着人们生活水平的提高，热水器在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，越来越受到人们的青睐。由于燃气热水器易受水压限制，而且安全性较差。每年使用燃气热水器造成的爆炸、中毒等事故也屡有所闻。消费者对燃气热水器怀有一定的惧怕感，所以燃气热水器渐渐淡出市场。而智能电热水器越来越受到人们的认可。
电热水器在中国的历史已经有10多年了，期间也经历了数次起落的过程，在上个世纪的最后几年，随着国外品牌的进入和国内一些大家电厂的目光转向电热水器，智能储水式电热水器能适应任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水。使用时不产生废气，既安全又卫生。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。干净卫生，不必分室安装，调温方便。在电热水器发展到如今的水平，已经可以基本满足生产生活中的需求。但为求精益求精，当今学者将目光放在了更好的调节控制水温水位上，尽可能得使其更智能化，能够做到更加的安全稳定舒适。我国在对电热水器水温水位系统的研究已取得很大的成就，并在不断地完善之中。
智能电热水器水温水位检测器是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（电信号）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表仪器。传统的电热水器水温水位检测器功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，然而采用单片机的电热水器水温水位检测器功能多样化、精度高、抗干扰能力强。本文所研究的电热水器水温水位检测器是以STC89C52单片机作为主控制元件来能实现热水器里的水温显示在数码管。更进一步的采用继电器实现自动控制加热装置，是单片机应用在工业、农业、国防、医药、卫生等各行各业中的一个典型而普通的例子，随着科学技术的进一步发展，人们生活水平的不断提高，智能电热水器越来越受人们的青睐，同时节安全、节能、易操作也是不可缺少的。在本设计中，研究智能电热水器的水温检测器非常有意义。
2 设计内容及性能指标
本设计采用51单片机+DS18B20温度传感器+数码管显示+继电器+功能按键组成。DS18B20温度传感器检测水温并将水温信息转换成电信号传送给单片机，单片机将得到的数据进行处理、显示与控制。上电后数码管显示当前的水温温度，通过按键可设置水温值，当检测到的水温低于设置的水温值时，继电器吸合接通外部加热装置，使水温达到设定水温值。当水温值超过设定水温值时，继电器断开，停止加热。温度检测精确到0.1度。并具有掉电保存功能，数据保存在单片
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