单片机控制的智能电热水器的设计
日期 2019-2-15 摘 要在本次实验过程中把STC89C51RC单片机当做智能电热水器的重要组成部分，除了把STC89C51单片机当做智能热水器的核心我还研究了如何利用STC89C51单片机来驱动电热水器，使它完全变成智能化，实验中判断是否能实现电热水器的智能化 ，还用到很多传感器，最主要的是继电器与温度传感器。本次实验在硬件的设计方面，最关键的是扩展单片机的最小系统，详细介绍了实验过程中用到的各种电路，例如红外遥控电路，水温监测电路，接口电路，电源电路以及报警电路，同时也介绍了实验过程中用到的一些芯片的性能与芯片的特点，例如STC89 C51，DS18B20等等，设计过程中对于软件设计方面我们采用的是C语言编程来完成的。这个智能电热水器制作很简单，实验中需要的元器件都很容易买到，利用c语言很容易就能实现，通过C语言编程就可以实现智能加水与智能水温检测，比较实用。
目 录
引言 1
1.1 选题的发展和意义 1
1.2 研究设想和实验设计 1
二、 使用元器件介绍 3
2.1 核心器件的选择 3
2.2 温度传感器DS18B20模块 3
2.3 LCD1602型显示屏 4
三、 硬件系统设计 5
3.1 方案验证 5
3.2 硬件系统设计 5
3.3 键盘/显示接口电路 5
3.4 报警电路 6
3.5 温度检测电路 6
3.6 显示电路设计 6
3.7 1602液晶模块JHD162A的介绍 7
3.8 单片机与1062LCD接口电路设计 10
3.9 STC89C51功能及特性介绍 10
3.10 红外一体接收电路 11
3.11 LM393电压器介绍 11
四、 软件系统设计 12
4.1 主程序流程框图 12
4.2 读温子程序的流程框图 13
4.3 Protel99SE软件界面 13
五、 整体调试与存在的问题 14
5.1整机调试 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2硬件调试 15
5.3 软件调试 15
参考文献 16
总结 17
致谢 17
附录一 元件清单 18
附录二 原理图 19
附录三 程序图 20
一、引言
课题的发展和意义
根据我的了解，无论是城市还是农村，智能电热水器现在在家中已经很普遍了，是个家庭中八个家庭都安装了智能电热水器。智能电热水器与其他热水器相比较，智能电热水器环保价格适中，占据空间比较小，其中最重要的原因是智能电热水器比较安全。现在数字智能电热水器得到人们的大大认可。在制作上，智能热水器投资比较小并且体积小，安装上也极其方便。现在各种高科技飞速的发展，使人们的生活水平有了很大的提高，因此我这次的设计主要研究的是以抗干扰STC89C51RC单片机为核心的高科技智能电热水器，并顺利完成实验的最终目标。
研究设想和实验设计
这个实验主要采用了抗干扰STC89C51RC单片机，同时也采用了CMOS8位微控制器，实验前考虑了很多因素才选择用它的，因为STC89C51单片机的功率消耗比其他单片机的功率消耗低，微控制器的性能也比其他控制器的性能高，单片机上的4kb系统可以编写成Flash只读程序存储器，因为这个元器件的密度比较高而且与标准的STC89c51的引脚和控制指令系统兼容，STC89C51单片机可以适用于各种指控制领域，因此我的这次实验使用了抗干扰STC89C51单片机并把它当做用来控制智能电热水器的微型控制芯片。用数码管模块，报警模块，水温检测模块，水位探测模块，led灯的显示模块，MCU模块，ISP在线编程接口与电源模块，来实现智能控制电热水器功能正常进行。
具体实验设计：
实验前首先检查好每个元器件有没有损坏，用一块5V的电源给STC89 C51单片机供电，整流桥堆把电流送到滤波电路，然后调节电压为+5v实验过程中因为MCU模块容易受到周围环境的干扰，所以要另外再制做一个电源单独使用进行实验。MCU模块由显示设备与按钮的MCU最小系统构成。12MHz晶体振荡器与2个30μF陶瓷平衡电容器只能用作单芯片型号，从而形成振荡电路。复位电路上我们采用上电和按钮复位设计，这样能使实验中的硬件通用，另外独立按钮通过p1端口进行扫描并查询，同时设置加减确定的功能，另外此系统还带有红外线遥控功能，可以通过红外线遥控器控制智能电热水器，大大提升了安全性。
整个系统工作时先检查一下每个功能按钮是否能够正常设置温度的范围，然后通过加减按钮来调节温度的范围，这一步操作也可以用遥控器上的按钮来操作，功能相同。然后就可以使整个程序开始运行起来，两个水位检测模块是分别检测上限水位和下限水位的两个模块，当水位低于下限值是加水模块开始加水，当水位高于上限值水位时，加水模块停止加水。把温度传感器放进水池里检测水的温度，如果检测的温度低于预先设置的温度时，加热模块开始加热，如果检测出水的温度高于之前设置的温度上限时，加热模块停止加热。也可以循环加热，把时间设置为0999分钟，这样就可以循环加热了。
二、使用元器件的介绍
2.1核心元器件的选择
在设计中硬件是整个智能电热水器的心脏，软件系统是智能热水器的头，他决定了最后智能电热水器的各项功能能否使用，并且STC89C51RC单片机芯片功耗比较低。除
了STC89C51RC微控制器还有另外一种微控制器，他就是Arduino Mega 2560微控制器，他的优点是效率高，但是他掺杂了很多艺术元素，再说我对MCU不是很了解，所以我最后选择了STC89C51RC单片机芯片微型控制器。
图2.1 AT89C51单片机
2.2 温度传感器DS18B20模块
温度传感器DS18B20模块体积小，探头灵敏度很高，抗干扰能力很强，精确度也很高，并且成本也不较低。图2.2为DS18B20温度传感器的实物图。
。
图2.2 DS18B20温度传感器传感器模块
2.3 LCD1602型显示屏
Lcd1602显示器是一个字符点阵的显示器，Lcd1602显示器的优点就是在其屏幕上可以显示数字，标点符号和字母，并且字符的分辨率高但是消耗的电流比较小，缺点就是不能在屏幕上显示中文字符，最重要的是它可以点阵显示。下面的图2.3显示了LCD1602显示器。
图2.3 LCD1602显示器
目 录
引言 1
1.1 选题的发展和意义 1
1.2 研究设想和实验设计 1
二、 使用元器件介绍 3
2.1 核心器件的选择 3
2.2 温度传感器DS18B20模块 3
2.3 LCD1602型显示屏 4
三、 硬件系统设计 5
3.1 方案验证 5
3.2 硬件系统设计 5
3.3 键盘/显示接口电路 5
3.4 报警电路 6
3.5 温度检测电路 6
3.6 显示电路设计 6
3.7 1602液晶模块JHD162A的介绍 7
3.8 单片机与1062LCD接口电路设计 10
3.9 STC89C51功能及特性介绍 10
3.10 红外一体接收电路 11
3.11 LM393电压器介绍 11
四、 软件系统设计 12
4.1 主程序流程框图 12
4.2 读温子程序的流程框图 13
4.3 Protel99SE软件界面 13
五、 整体调试与存在的问题 14
5.1整机调试 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
5.2硬件调试 15
5.3 软件调试 15
参考文献 16
总结 17
致谢 17
附录一 元件清单 18
附录二 原理图 19
附录三 程序图 20
一、引言
课题的发展和意义
根据我的了解，无论是城市还是农村，智能电热水器现在在家中已经很普遍了，是个家庭中八个家庭都安装了智能电热水器。智能电热水器与其他热水器相比较，智能电热水器环保价格适中，占据空间比较小，其中最重要的原因是智能电热水器比较安全。现在数字智能电热水器得到人们的大大认可。在制作上，智能热水器投资比较小并且体积小，安装上也极其方便。现在各种高科技飞速的发展，使人们的生活水平有了很大的提高，因此我这次的设计主要研究的是以抗干扰STC89C51RC单片机为核心的高科技智能电热水器，并顺利完成实验的最终目标。
研究设想和实验设计
这个实验主要采用了抗干扰STC89C51RC单片机，同时也采用了CMOS8位微控制器，实验前考虑了很多因素才选择用它的，因为STC89C51单片机的功率消耗比其他单片机的功率消耗低，微控制器的性能也比其他控制器的性能高，单片机上的4kb系统可以编写成Flash只读程序存储器，因为这个元器件的密度比较高而且与标准的STC89c51的引脚和控制指令系统兼容，STC89C51单片机可以适用于各种指控制领域，因此我的这次实验使用了抗干扰STC89C51单片机并把它当做用来控制智能电热水器的微型控制芯片。用数码管模块，报警模块，水温检测模块，水位探测模块，led灯的显示模块，MCU模块，ISP在线编程接口与电源模块，来实现智能控制电热水器功能正常进行。
具体实验设计：
实验前首先检查好每个元器件有没有损坏，用一块5V的电源给STC89 C51单片机供电，整流桥堆把电流送到滤波电路，然后调节电压为+5v实验过程中因为MCU模块容易受到周围环境的干扰，所以要另外再制做一个电源单独使用进行实验。MCU模块由显示设备与按钮的MCU最小系统构成。12MHz晶体振荡器与2个30μF陶瓷平衡电容器只能用作单芯片型号，从而形成振荡电路。复位电路上我们采用上电和按钮复位设计，这样能使实验中的硬件通用，另外独立按钮通过p1端口进行扫描并查询，同时设置加减确定的功能，另外此系统还带有红外线遥控功能，可以通过红外线遥控器控制智能电热水器，大大提升了安全性。
整个系统工作时先检查一下每个功能按钮是否能够正常设置温度的范围，然后通过加减按钮来调节温度的范围，这一步操作也可以用遥控器上的按钮来操作，功能相同。然后就可以使整个程序开始运行起来，两个水位检测模块是分别检测上限水位和下限水位的两个模块，当水位低于下限值是加水模块开始加水，当水位高于上限值水位时，加水模块停止加水。把温度传感器放进水池里检测水的温度，如果检测的温度低于预先设置的温度时，加热模块开始加热，如果检测出水的温度高于之前设置的温度上限时，加热模块停止加热。也可以循环加热，把时间设置为0999分钟，这样就可以循环加热了。
二、使用元器件的介绍
2.1核心元器件的选择
在设计中硬件是整个智能电热水器的心脏，软件系统是智能热水器的头，他决定了最后智能电热水器的各项功能能否使用，并且STC89C51RC单片机芯片功耗比较低。除
了STC89C51RC微控制器还有另外一种微控制器，他就是Arduino Mega 2560微控制器，他的优点是效率高，但是他掺杂了很多艺术元素，再说我对MCU不是很了解，所以我最后选择了STC89C51RC单片机芯片微型控制器。
图2.1 AT89C51单片机
2.2 温度传感器DS18B20模块
温度传感器DS18B20模块体积小，探头灵敏度很高，抗干扰能力很强，精确度也很高，并且成本也不较低。图2.2为DS18B20温度传感器的实物图。
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图2.2 DS18B20温度传感器传感器模块
2.3 LCD1602型显示屏
Lcd1602显示器是一个字符点阵的显示器，Lcd1602显示器的优点就是在其屏幕上可以显示数字，标点符号和字母，并且字符的分辨率高但是消耗的电流比较小，缺点就是不能在屏幕上显示中文字符，最重要的是它可以点阵显示。下面的图2.3显示了LCD1602显示器。
图2.3 LCD1602显示器
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