智能型即热式热水器的控制主程序设计

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• claire小雨

  电热式 热水器可以分为储水式和即热式两种；即热式热水器又可以分为电热管和电热膜两种。总体来说，电热水器，特别是即热式热水器已逐渐成为家庭生活的新时尚。其特点是安全、出热水快、节水节能、体积小、价格低。本设计的主要特点就是恒温以及温度可调。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而进一步提高产品的质量。
  本设计运用80C51单片机系统为主控制芯片。其外围电路主要由水温检测和A/D转换，晶闸管控制、水温和状态显示、按键输入以及稳压电源等部分组成该热水器的工作原理为：温度传感器及有关电路将电热水器出口温度转化为电压，单片机利用本身具有的AD转换器将测得的模拟量转换为数字量，再转化为与之对应的温度值。与设定的温度相比较后，以偏差及其变化量为输入、加热量为输出，通过模糊控制算法，就可达到温度自调的目的，并加以显示。
  基于以上原理,该电热水器将实现如下的功能：
  1、对温度精确控制,采用高性能的温敏电阻实时采集热水器内水温,将温度信号转变为电压信号后送单片机处理,可用LCD进行实时显示.
  2、能显示当前的时间，热水器的实际温度。 3、自动检测热水器是否处于正常工作状态，并具有调温、恒温、防超高温等多项自检功能，使用户在使用过程中安全更有保障。 。
  2 本次设计的目的
  设计,是培养综合运用本专业基础理论,基本知识和基本技能分析解决实际问题能力的一个重要环节;是本专业各个先前教学环节的深化和检验.通过设计,使在实际的作、修理工作中,充分利用所学的专业知识,理论联系实际,开展工作,从而使具备从事工作的实际能力.
  设计的具体目的有:
  ? 培养综合运用所学知识和技能,解决系统规划,可行性研究,系统分析,系统设计,以及系统运用中实际问题的能力;
  ? 训练提高我们的调查研究、整理、分析论证和文字写作能力，培养的创新意识,求实的科学作风以及刻苦钻研的精神。
  ? 提高我们自学的能力，充分利用Protel99画原理图，单片机软件编程等。
  ? 进一步训练和提高我们计算机辅助设计的应用能力。能让我们受到单片机系统开发的综合训练，达到初步进行单片机系统设计和调试的目的。

  浏览 194赞 60时间 2023-10-15
• 墨亦成诗

  1　绪论
  1.1 智能热水器
  在我们的生活中，热水器慢慢成为城市居民必不可少的电气设备.这么多年的进步和技术沉淀，这个热水器行业也源源不断推出不同功能的产品种类，热水器的种类各种各样，从最开始的燃气热水器，一直到至今的天然气热水器、烧电热水器、太阳光能热水器等。各类的水器都有他自己的市场地位。
  就以热水器的使用感受来看，产品样式多的真是琳琅满目，当然用着也很舒服。即便智能的家居和物联网的最新概念，智能程度也会大大提高，给人类的生活带来很大的满足感。现在的热水器正向着安全的，节能的，稳定的，高效率的，人性化的方面猛速前进。
  1.2 单片机
  MCU是具有编程和外部电路设计,体型不大，功耗特别低的小型计算机，能完成各种智能控制任务。由于单片机技术的飞速发展，那么多的消费产品开始使用各种类型的单片机作为控制核心，用完类和机器之间沟通互动。并用自己程序和里面作获取想要知道的内容。更加符合人和智能化的家用电器作控制。 热水器之中，单片机被广泛用作控制的中心。 用类似的温度传感器对热水器进行温度控制，可以实现高精度，并且做完了了从最开始旋钮调整到数调整方向的慢慢变化，同样，单片机用不一样的传感器控制和呈示热水器的各类运行状况，并在缺水，过热等的情况以下向用户人呈示声音光亮以警报防止发生意外事故并阻止人使用。为了安全所提出的智能热水器控系统以52系列地单片机为控核心，可通过温度传感器和水的位置传感器检测热水器的状态，并通过对按钮和显示影像屏与用户进行交互。准时加热和自动恒温特性。同样，也有设置过热和缺水的警报，为了人方便。这个装配成本低，实用感在生活中较好，调控热度高低较好。
  1 智能热水器控制系统的总体设计方案
  此次所提到的智能热水器控制系统主要是实现对温度的自行控、按时加热控和智能警报的作用，所以智能热水器控系统主要分为控制、显示、信息输入、加热、声光报警等这部分模块组成。
  1.1 方案的分析与选择
  对于主控制芯片，此解决方案选择了最简单的8位52系列单片机，该单片机可以完全满足该系统的要求，并且性能可靠且成本低廉。此外，由于52系列单片机在学领域的基本状况，因此它们在使用和编程方面相对熟练，极大地缩短了开发周期并更有效地完成了设计工作。
  对于显示模块，LED液晶显示器，LCD1602字符液晶和LCD12864点矩阵液晶都是可以完成显示作的简单紧凑型显示设备。 LED液晶显示器的里面的构造非常简易，LCD1284更喜欢被用在呈示图片和影像方面，LCD1602特别喜欢被用于呈示较少的图案字样。因此选择LCD1602字符液晶。
  往内输入的模块一般情况下有用户消息从外部送到内部也有传感器消息从外部送到内部。在输入用户信息方面，使用键盘比使用旋钮更易于控制，并且用户更容易接受。用配置相对映的调整按钮，可很好的正确地做到想要的热度。当然，有各种类型的按钮，例如机械按钮和电容按钮，并且该系统处于试验调试阶段，因此选择了最简单的按钮。
  传感器信息平时输入通常分两个地方，第一个地方是温度信息输入，热度传感器平时用于通告MCU眼下的水的热度以进行自动温度控制，第二个地方就是水的位置信息输入。是为了告知微控制器缺水警报的目的。
  由于热度传感器，通常情况能在热敏R和数字热度传感器DS18B20之间来进行选配。由于热敏R可靠性低且输出为模拟量，因此只能在进行相应的A/D转换后才能转换，这很麻烦，因为数字温度传感器的温度测量范围宽广，并且单片机节省了通信。直接输出，数字量和外围电路非常简单，并且与此概述一致。
  同样的时候，引进来专门用的的时钟芯片DS18B20以完成正确的加温时，将为微控器用来给它们俩作参照。为了确保用户安全，增加了声音和视觉警报提示模块，以在加热和供水不足时发出提示。同样的，为完成正确的加温，引入了一般专们用的构造时刻芯片DS18B20，为微小控制器呈示日子和时刻基本提示。为了确保用户的安全，增加了声光报警提示模块，在缺水，缺水的情况下显示提示信息。
  1.2 系统总体设计概述
  系统以52这个系列MCU为控中心，一般用DS18B20单数线数字样式热度传感器得到热度讯息，用DS18B20时钟芯片为单片机呈现数作为参照对象，呈示这部分用LCD1602，用机械钮键的方法供给用戸输入，配置眼下系统时刻、要一些热度、水的热度配置等方面，做完对所有控制器的管理。系统所有的构造框图如图 1.1 所示。
  
  图 1.1 系统整体框图
  1.3 各功能模块介绍
  为了顺顺利利的完成整个单片机系统的设计，有必要对所使用的各个模块的组件举行具体的选择，并对组件的手册、作纲要、认认真真领会各个组件的机能、作要领、硬件的连接基本情况等。
  1.3.2 控制模块
  本设计使用处理器STC89C52RC，主控制核心是52系列单片机，采用CMOS技术构建的8位处理器，CPU可以正常运行，具有相当稳定的运行性能和低功耗。该命令系统与现有的8052微控制器内核完全兼容，并具有2K + EEPROM存储。要创建主导模块，您需要将最小系统的最外部电路配置为单芯片计算机（主要具有晶体振荡和恢复电路），以使单芯片计算机正常工作。
  1.3.2 显示模块
  本设计采取LCD1602液晶屏幕上,是一个袖珍和高度集成的液晶显示器,可以显示的字母,数字,符号,等,其特点是低功耗,体积小,光模块,并将自己的字符库,必须根据需要初始化开发显示的实现，设置相关的显示位置和显示内容，并且作简单。集成显示模块可以参考用户手册中引脚的特定定义，“硬件设计”部分详细介绍了与单个芯片的特定连接。当LCD初始化时，5V电源模块1602显示MCU及其最小系统和电源接口，温度传感器模块，声光报警模块，水位传感器模块，按键输入，时钟电路。在与读写作有关的编程中，您需要参考时序图并进行必要的调整以选择单晶振荡。
  LCD1602有属于本身的数字符号库，这样的话简易了人的开创，平时也节约了MCU程序的存储空间，不用在程序中数字符号呈示。如下方图1.5所呈视
  
  1.5 LED1602液晶显示流程图
  1.3.3 输入模块
  对于单片机，用户必须通过执行相关的命令输入进行配置。单片机必须对热水器的热水温度进行测试，观察热水是否少水，并在传感器连接的情况下输入信号。输入模块为客户订单输入、热量输入、缺水信号输入。命令向内输入时，由四个单独的按钮完成，热度输入由DS18B20完成，水位开关通知是否有水。
  命令输入模块由四个的键组成。单个按钮的触摸模式对于低级很有用。在正常的系统开放状态下，单片机上相应的端口保持高电平。这个时候触碰键钮，单个键钮的两端连接并接收。这个水平下降到地面，所以微控制器可以捕获主要任务。这四个的键是配置功能、键值增加、键值减少和这四个功能定义的确认。这里的四个按钮使用软件算法编程ghost程序来扫描按钮的状态。之后，利用行中相应数量的按钮构造对的应答逻辑，为用户完整的参考号配置功能。大多数热输入模块都是单导线数字热传感器。型号是DS18B20。
  在DS18B20的核心中，序列要求的单线传输协议。在水位置信号传输中，选择装有bz2401的水位置传导按钮。电源的电压范围为5v-24v，一般有三根线，即电源线、地线和信号线。这种产品通常在内部装有检测水的位置信号的芯片，并由芯片在内部进行处理。当判断有水存在时，芯片会发射出与电压源电压类似的高电平。如果确定没有水，芯片可以发射零伏。将数字ghost线连接到地线。
  
  1.3.4 警报模块
  在实现设间功能时，该系统使用专用的DS1302时钟芯片来准确详细的日期和时间概念。同时，配置3个LED灯和一个蜂鸣器以形成声光信号和警报模块。
  DS1302是DALLAS公司生产的一种慢速充电时钟保持芯片，它可以通过一个简单的串行端口与单个芯片通信，该芯片具有自己的时钟电路和31个静态RAM。字节，可以单片机的详细时钟信息，例如日期，年，月和日，时，分和秒，可以自动处理每个月的天数和and年，以确保精度日期记录。在硬件中，它使用三根线连接到微控制器的相应端口，分别是复位，和串行时钟。芯片的平时正常工作功率特别低，并在保存起来和记载日子和时刻期间消代的功率根本不到一兆瓦。其封存装形式和管脚定义看下图片1.6 所呈示。
  
  图 1.6 DS18B20 的封装和管脚定义
  使用时，必须将芯片连接到32.768 KHz晶体振荡器，这需要简单的外围电路。如下图1.7所示，它是一个经典的用来应用电线路。
  
  图 1.7 一种典型的 DS1302 应用电路图
  一般声音和光亮警报模块中用的LED灯和微型蜂鸣器，结构简单且好理解电路的特性。用LED灯的时候，要当心选择的颜色，并要来根据最大地电流，再加上能相配的限流R，以用来保护LED灯在平时正常电压电流。
  蜂鸣器不能由单片机端口直接供电。您需要通过三极管激活蜂鸣器来放大三极管的相应模型，例如9012、8550和其他模型，通常它可能会发出声音。图1.6所示

  浏览 185赞 136时间 2022-07-12