单片机的即热式电热水器控制系统设计
【】本次课题设计了即热式电热水器控制系统，系统主要由单片机AT89C51主控制器单元来实现电热水器的快速加热启动，该系统的外部单元有DS18B20温度传感器检测单元、LCD显示器单元、加热单元、系统警示单元、温度设定单元、24C02数据锁存单元共同组成了一个即热式电热水器控制系统。运行即热式电热水器后，温控采集单元快速检测内部水温，并利用主控制单元单片机AT89C51进行温度数据的处理，然后主控制器发出数据指令以及发送数据指令的命令控制，加热单元开始工作，同时显示单元通过LCD1602液晶显示器输出加热单元加热水温的温度信息。报警单元中将采集的电热水器的温度与设定的温度比较，一旦超标，主控制器单元发出报警指令，驱动报警装置实现报警。温度设定单元实现设定的温度后，将通过24C02数据锁存单元将设定数据进行保存。通过这样的设计完成的即热式电热水器效率高、加热快、满足即开即用的控制要求。
目 录
一、 引言 1
二、电热水器温度控制系统设计方案 2
（一）设计方案 2
（二）任务要求 2
三、硬件设计 4
（一）AT89C51单片机最小系统 4
（二）按键电路 5
（三）LCD1602液晶显示电路 5
（四）DS18B20温度传感器电路 6
（五）警示电路 7
（六）24C02存储电路 7
（七）加热电路 8
四、软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）LCD液晶显示器流程 10
（三）温度传感器检测流程 10
（四）报警流程 12
五、系统调试 13
（一）软件仿真设计 13
（二）仿真调试设计 13
（三）实物制作 14
（四）系统调试 16
六、总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录1总设计原理图 21
附录2实物图 22
附录3源程序 23
一、 引言
低碳环保是当今和谐社会的发展的重要提前，为此，家用的一些节能设
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
备节能备受用户欢迎，家用最多的的电热水器也是人们关注和选择最多的产品之一，技术的发展，推动了电气技术的进步，现如今电热水器在人们的生活中普遍被利用，如何高效的使用电热水器，节约电量，这是目前电热水器发展的主要问题，低功耗，高效率的电热水器更是用户首选的前提。为此本次设计了即热式电热水器控制系统。在该电热水器控制系统中，以单片机为主控制核心，通过DS18B20温度传感器来采集热水器中的水温，单片机根据温度传感器检测到的热水器的水温，来自动控制整个电热水器的加热和停止，这种智能的控制方式更有效率，节约了时间。这种设计出的高效的即热式电热水器，在未来的市场上发展空间比较大，有更多的发展空间，所以，研究即热式电热水器控制系统更加有意义。根据这种设计的方案，设计出电路的原理图以及程序，并通过焊接工具，完成即热式电热水器的实物制作，和一些功能的调试工作，最终，完成即热式电热水器的论文设计。
二、电热水器温度控制系统设计方案
（一）设计方案
根据设计的需要，本次设计了即热式电热水器控制系统，系统主要由单片机AT89C51主控制器单元来实现电热水器的快速加热启动，该系统的外部单元有DS18B20温度传感器检测单元、LCD显示器单元、加热单元、系统警示单元、温度设定单元、24C02数据锁存单元共同组成了一个即热式电热水器控制系统。本次即热式电热水器控制系统主控制框图如图21所示。
图21系统主控制框图
即热式电热水器控制系统运行后，DS18B20温控采集单元快速检测内部水温，并利用主控制单元单片机AT89C51进行温度数据的处理，然后主控制器发出数据指令以及发送数据指令的命令控制，加热单元开始工作，同时显示单元通过LCD1602液晶显示器输出加热单元加热水温的温度信息。报警单元中将采集的电热水器的温度与设定的温度比较，一旦超标，主控制器单元发出报警指令，驱动报警装置实现报警。温度设定单元实现设定的温度后，将通过24C02数据锁存单元将设定数据进行保存。通过这样的设计完成的即热式电热水器效率高、加热快、满足即开即用的控制要求。
（二）任务要求
在本次即热式电热水器控制系统中，通过系统方案的设计，需要设计的任务要求有以下几点：
（1）电热水器内部的温度的采集。
（2）电热水器内部的加热温度的上限和下限值设定。
（3）电热水器内部的水温的加热。
（4）电热水器内部的温度数据的输出显示。
（5）电热水器内部水温加热到位后系统报警提醒。
三、硬件设计
（一）AT89C51单片机最小系统
即热式电热水器温度控制系统中，以单片机AT89C51主控制核心实现电热水器系统驱动，单片机的最小系统包括了时钟电路、复位电路。完成的最小系统电路如图31所示。
图31 单片机最小系统电路
1.时钟电路
电容和晶振构成的一个振荡电路，产生振荡的频率，保证单片机运行。
电路复位
主要是启动时为保证系统的可靠运行，在开启供电的短时间内初始化单片机的RST复位端口。单片机系统工作中发生异常，手动启动复位S1开关。
（二）按键电路
即热式电热水器温度控制系统中，通过独立键电路实现电热水器温度的设计。
当需要给电热水器加热的水温调节，采用3个独立按键来利用单片机来实现预警值的设定。利用设置按键实现温度的上限值以及下限值的之间的切换设置；利用增按键实现设置值下的数据增加功能；利用减按键实现设置值下的数据减少功能。
即热式电热水器温度控制系统中，独立按键电路如图32所示。
图32 独立按键电路
（三）LCD1602液晶显示电路
即热式电热水器温度控制系统中，将电热水器中加热的温度在LCD液晶显示器上实时的输出。
即热式电热水器设计系统的LCD1602液晶显示单元设计中，利用单片机控制整个LCD液晶显示器输出单元。电热水器内的数据信息显示的控制过程中，通过单片机发出指令命令来实现P0数据端口输出检测的电热水器内部环境温度数据，在LCD的RS、RW、E数据端口以及使能端口中，主控制单片机单元发出命令，实现P0口数据传递输出到LCD的D0D7端口，最后将指令和数据发送完成后，在LCD液晶屏输出。
本次电热水器控制系统中，在单片机的P0口加入了RP1排阻提高了驱动P0口电流。即热式电热水器温度控制系统中，LCD液晶显示器的连接图如图33所示。
图33 LCD液晶显示器控制图
（四）DS18B20温度传感器电路
即热式电热水器温度控制系统中，通过温度传感器来检测电热水器中水的温度。DS18B20温度传感器的电路如图34所示。
图34 DS18B20温度传感器电路
目 录
一、 引言 1
二、电热水器温度控制系统设计方案 2
（一）设计方案 2
（二）任务要求 2
三、硬件设计 4
（一）AT89C51单片机最小系统 4
（二）按键电路 5
（三）LCD1602液晶显示电路 5
（四）DS18B20温度传感器电路 6
（五）警示电路 7
（六）24C02存储电路 7
（七）加热电路 8
四、软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）LCD液晶显示器流程 10
（三）温度传感器检测流程 10
（四）报警流程 12
五、系统调试 13
（一）软件仿真设计 13
（二）仿真调试设计 13
（三）实物制作 14
（四）系统调试 16
六、总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录1总设计原理图 21
附录2实物图 22
附录3源程序 23
一、 引言
低碳环保是当今和谐社会的发展的重要提前，为此，家用的一些节能设
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
备节能备受用户欢迎，家用最多的的电热水器也是人们关注和选择最多的产品之一，技术的发展，推动了电气技术的进步，现如今电热水器在人们的生活中普遍被利用，如何高效的使用电热水器，节约电量，这是目前电热水器发展的主要问题，低功耗，高效率的电热水器更是用户首选的前提。为此本次设计了即热式电热水器控制系统。在该电热水器控制系统中，以单片机为主控制核心，通过DS18B20温度传感器来采集热水器中的水温，单片机根据温度传感器检测到的热水器的水温，来自动控制整个电热水器的加热和停止，这种智能的控制方式更有效率，节约了时间。这种设计出的高效的即热式电热水器，在未来的市场上发展空间比较大，有更多的发展空间，所以，研究即热式电热水器控制系统更加有意义。根据这种设计的方案，设计出电路的原理图以及程序，并通过焊接工具，完成即热式电热水器的实物制作，和一些功能的调试工作，最终，完成即热式电热水器的论文设计。
二、电热水器温度控制系统设计方案
（一）设计方案
根据设计的需要，本次设计了即热式电热水器控制系统，系统主要由单片机AT89C51主控制器单元来实现电热水器的快速加热启动，该系统的外部单元有DS18B20温度传感器检测单元、LCD显示器单元、加热单元、系统警示单元、温度设定单元、24C02数据锁存单元共同组成了一个即热式电热水器控制系统。本次即热式电热水器控制系统主控制框图如图21所示。
图21系统主控制框图
即热式电热水器控制系统运行后，DS18B20温控采集单元快速检测内部水温，并利用主控制单元单片机AT89C51进行温度数据的处理，然后主控制器发出数据指令以及发送数据指令的命令控制，加热单元开始工作，同时显示单元通过LCD1602液晶显示器输出加热单元加热水温的温度信息。报警单元中将采集的电热水器的温度与设定的温度比较，一旦超标，主控制器单元发出报警指令，驱动报警装置实现报警。温度设定单元实现设定的温度后，将通过24C02数据锁存单元将设定数据进行保存。通过这样的设计完成的即热式电热水器效率高、加热快、满足即开即用的控制要求。
（二）任务要求
在本次即热式电热水器控制系统中，通过系统方案的设计，需要设计的任务要求有以下几点：
（1）电热水器内部的温度的采集。
（2）电热水器内部的加热温度的上限和下限值设定。
（3）电热水器内部的水温的加热。
（4）电热水器内部的温度数据的输出显示。
（5）电热水器内部水温加热到位后系统报警提醒。
三、硬件设计
（一）AT89C51单片机最小系统
即热式电热水器温度控制系统中，以单片机AT89C51主控制核心实现电热水器系统驱动，单片机的最小系统包括了时钟电路、复位电路。完成的最小系统电路如图31所示。
图31 单片机最小系统电路
1.时钟电路
电容和晶振构成的一个振荡电路，产生振荡的频率，保证单片机运行。
电路复位
主要是启动时为保证系统的可靠运行，在开启供电的短时间内初始化单片机的RST复位端口。单片机系统工作中发生异常，手动启动复位S1开关。
（二）按键电路
即热式电热水器温度控制系统中，通过独立键电路实现电热水器温度的设计。
当需要给电热水器加热的水温调节，采用3个独立按键来利用单片机来实现预警值的设定。利用设置按键实现温度的上限值以及下限值的之间的切换设置；利用增按键实现设置值下的数据增加功能；利用减按键实现设置值下的数据减少功能。
即热式电热水器温度控制系统中，独立按键电路如图32所示。
图32 独立按键电路
（三）LCD1602液晶显示电路
即热式电热水器温度控制系统中，将电热水器中加热的温度在LCD液晶显示器上实时的输出。
即热式电热水器设计系统的LCD1602液晶显示单元设计中，利用单片机控制整个LCD液晶显示器输出单元。电热水器内的数据信息显示的控制过程中，通过单片机发出指令命令来实现P0数据端口输出检测的电热水器内部环境温度数据，在LCD的RS、RW、E数据端口以及使能端口中，主控制单片机单元发出命令，实现P0口数据传递输出到LCD的D0D7端口，最后将指令和数据发送完成后，在LCD液晶屏输出。
本次电热水器控制系统中，在单片机的P0口加入了RP1排阻提高了驱动P0口电流。即热式电热水器温度控制系统中，LCD液晶显示器的连接图如图33所示。
图33 LCD液晶显示器控制图
（四）DS18B20温度传感器电路
即热式电热水器温度控制系统中，通过温度传感器来检测电热水器中水的温度。DS18B20温度传感器的电路如图34所示。
图34 DS18B20温度传感器电路
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