stc89c51单片机的热水箱控制系统设计
摘 要 本文介绍了一种基于STC89C51型单片机的热水箱水温控制系统，该控制系统可以检测热水箱中水的温度并且能够对水温进行快速精确的控制，本系统采用STC89C51型单片机作为控制核心部件，选用DS18B20型热敏电阻温度传感器、HK4100F-DC5V型电磁继电器、FMB12A24型有源蜂鸣器和LCD1602型工业字符型液晶显示屏作为检测和执行器件，接下来对相关的硬件电路进行了设计，最后在硬件确定的基础上对软件系统进行了设计。该系统热水箱水温控制系统实现了水温的精确快速控制。
目录
第一章 绪论 1
1.1电热水箱智能化控制系统的发展背景 1
1.2 电热水箱智能控制控制系统的国内外发展现状 1
1.3 本文主要研究内容 1
第二章 元器件的选用及性能介绍 2
2.1 STC89C51型单片机控制器 2
2.3 DS18B20型热敏电阻温度传感器 2
2.3 HK4100FDC5V型电磁继电器 2
2.4 FMB12A24型有源蜂鸣器 3
2.5 LCD1602型工业字符型液晶显示屏 4
第三章 硬件系统设计 5
3.1 电热箱温度控制系统的总体设计 5
3.2 STC89C51型单片机外围电路的设计 5
3.3 水温测量电路设计 6
3.4 电阻加热器驱动电路设计 7
3.5 声音报警电路设计 7
3.6 显示电路设计 8
第四章 软件系统设计 9
4.1电热箱温度控制软件系统总体设计 9
4.2水温测量流程设计 9
4.3 电阻加热器控制流程图设计 10
4.4 声音报警流程设计 10
4.5 液晶显示流程设计 11
第5章 实物的安装与调试 13
5.1 Keil编译器软件简介 13
5.2 安装步骤 13
5.2 电路的调试 14
结论 17
致谢 17
附录1 电路图 20
附录2 系统源程序 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一章 绪论
1.1电热水箱智能化控制系统的发展背景
电热水箱是指使用电力作为能量的热源的热水器。它是三个主要的热水器具之一，还有燃气热水器和太阳能热水器。根据热功率，电加热器可分为三种类型：蓄水式（也称为容积型或蓄热式），即热型和热式（也称为半型蓄热式）。
智能电热水器控制系统一种电子电路系统，使用微处理器精确控制水箱中的水温。与燃气热水器和太阳能热水器相比，该模型具有结构简单，成本低的优点。与传统热水箱相比，该系统具有控制准确，响应迅速的优点。
1.2 电热水箱智能控制控制系统的国内外发展现状
到目前为止，微处理器控制的微电脑热水库控制系统作为主要控制装置已经非常流行，而且空间越来越大。随着微处理器技术的不断完善，热水库控制系统的性能不断提高。该器件的主要组件通常是16位或32位处理器。一旦新的64位处理器投入使用，热水箱智能控制系统的性能将大大提高。
到目前为止，最先进的热水智能控制系统系统主要采用ARM 32位处理器架构。不久前，芝加哥大学的研究人员使用CM3架构微处理器作为主要控制组件，以0.05摄氏度的精度实现水温控制系统。同时，它也标志着要实现热水系统智能控制系统更高性能还有很长的路要走。
1.3 本文主要研究内容
该项目的目的是设计一个智能的热水箱温度控制系统。控制系统的主控装置采用通用的STC89C51微处理器，主要包括以下四个部分：第一章介绍了热水箱应用的背景。和发展情况;第二章根据设计需要，定义了热水箱温度控制系统所用部件的类型和型号，并给出了其性能;第三章将编写各部分的硬件电路图;第四章创建了热水箱温度控制系统的软件部分。本文重点介绍以下内容：
1）确定电水箱温度控制系统的运行参数和各类电器的类型;
2）设计用于控制热水储存器温度的控制电路;
3）确定热水箱温度控制系统软件设计的设计思路;
4）实现电水箱水温限制的实时屏幕;
5）实时测量和水温控制，精确快速地控制给定范围内的水温。
第二章 元器件的选用及性能介绍
2.1 STC89C51型单片机控制器
根据我们对热水箱控制系统精确性和快速反应等性能指标的要求，综合考虑选取了常见的STC89C51单片机作为热水箱控制系统核心部件控制器。
STC89C51单片机除了具有优异的性能外，在成本方面也具有巨大的优势，普通的STC89C51单片机的成本约为3元/片，加上相应的编程设计设备价格也不会超过10元，因此非常适合初学者的学习和应用。如图21所示。
2.2 DS18B20型热敏电阻温度传感器
根据我们对热水箱控制系统精确性和快速反应等性能指标的要求，综合考虑选取了常见的DS18B20热敏电阻温度传感器（如图22所示）作为加热水箱的温度检测原件。
图22 DS18B20热敏电阻温度传感器
2.3 HK4100FDC5V型电磁继电器
为了实现耐热加热控制器控制，需要将数字信号转换为模拟开关。变送器的核心是使用小电流回路来控制电流大电流回路的输入和输出。在该控制过程中，两个环完全隔离。基本原理是使用电磁吸附来控制机械接触。该点达到通道的意图，并且电流由螺旋螺旋形螺旋提供以产生磁场磁场以吸收电枢动作的交叉接触。整个过程是“小流 磁 机械 大流”。在本文中，我们选择HK4100FDC5V电磁继电器（如图23所示）作为执行器。电磁传输HK4100FDC5V具有以下特点：
（1）联系表格：1C（SPDT）
（2）接触负载：3 A 250 VAC / 30 VDC
（3）电阻：≤100mΩ
（4）电流：3A
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第一章 绪论 1
1.1电热水箱智能化控制系统的发展背景 1
1.2 电热水箱智能控制控制系统的国内外发展现状 1
1.3 本文主要研究内容 1
第二章 元器件的选用及性能介绍 2
2.1 STC89C51型单片机控制器 2
2.3 DS18B20型热敏电阻温度传感器 2
2.3 HK4100FDC5V型电磁继电器 2
2.4 FMB12A24型有源蜂鸣器 3
2.5 LCD1602型工业字符型液晶显示屏 4
第三章 硬件系统设计 5
3.1 电热箱温度控制系统的总体设计 5
3.2 STC89C51型单片机外围电路的设计 5
3.3 水温测量电路设计 6
3.4 电阻加热器驱动电路设计 7
3.5 声音报警电路设计 7
3.6 显示电路设计 8
第四章 软件系统设计 9
4.1电热箱温度控制软件系统总体设计 9
4.2水温测量流程设计 9
4.3 电阻加热器控制流程图设计 10
4.4 声音报警流程设计 10
4.5 液晶显示流程设计 11
第5章 实物的安装与调试 13
5.1 Keil编译器软件简介 13
5.2 安装步骤 13
5.2 电路的调试 14
结论 17
致谢 17
附录1 电路图 20
附录2 系统源程序 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
第一章 绪论
1.1电热水箱智能化控制系统的发展背景
电热水箱是指使用电力作为能量的热源的热水器。它是三个主要的热水器具之一，还有燃气热水器和太阳能热水器。根据热功率，电加热器可分为三种类型：蓄水式（也称为容积型或蓄热式），即热型和热式（也称为半型蓄热式）。
智能电热水器控制系统一种电子电路系统，使用微处理器精确控制水箱中的水温。与燃气热水器和太阳能热水器相比，该模型具有结构简单，成本低的优点。与传统热水箱相比，该系统具有控制准确，响应迅速的优点。
1.2 电热水箱智能控制控制系统的国内外发展现状
到目前为止，微处理器控制的微电脑热水库控制系统作为主要控制装置已经非常流行，而且空间越来越大。随着微处理器技术的不断完善，热水库控制系统的性能不断提高。该器件的主要组件通常是16位或32位处理器。一旦新的64位处理器投入使用，热水箱智能控制系统的性能将大大提高。
到目前为止，最先进的热水智能控制系统系统主要采用ARM 32位处理器架构。不久前，芝加哥大学的研究人员使用CM3架构微处理器作为主要控制组件，以0.05摄氏度的精度实现水温控制系统。同时，它也标志着要实现热水系统智能控制系统更高性能还有很长的路要走。
1.3 本文主要研究内容
该项目的目的是设计一个智能的热水箱温度控制系统。控制系统的主控装置采用通用的STC89C51微处理器，主要包括以下四个部分：第一章介绍了热水箱应用的背景。和发展情况;第二章根据设计需要，定义了热水箱温度控制系统所用部件的类型和型号，并给出了其性能;第三章将编写各部分的硬件电路图;第四章创建了热水箱温度控制系统的软件部分。本文重点介绍以下内容：
1）确定电水箱温度控制系统的运行参数和各类电器的类型;
2）设计用于控制热水储存器温度的控制电路;
3）确定热水箱温度控制系统软件设计的设计思路;
4）实现电水箱水温限制的实时屏幕;
5）实时测量和水温控制，精确快速地控制给定范围内的水温。
第二章 元器件的选用及性能介绍
2.1 STC89C51型单片机控制器
根据我们对热水箱控制系统精确性和快速反应等性能指标的要求，综合考虑选取了常见的STC89C51单片机作为热水箱控制系统核心部件控制器。
STC89C51单片机除了具有优异的性能外，在成本方面也具有巨大的优势，普通的STC89C51单片机的成本约为3元/片，加上相应的编程设计设备价格也不会超过10元，因此非常适合初学者的学习和应用。如图21所示。
2.2 DS18B20型热敏电阻温度传感器
根据我们对热水箱控制系统精确性和快速反应等性能指标的要求，综合考虑选取了常见的DS18B20热敏电阻温度传感器（如图22所示）作为加热水箱的温度检测原件。
图22 DS18B20热敏电阻温度传感器
2.3 HK4100FDC5V型电磁继电器
为了实现耐热加热控制器控制，需要将数字信号转换为模拟开关。变送器的核心是使用小电流回路来控制电流大电流回路的输入和输出。在该控制过程中，两个环完全隔离。基本原理是使用电磁吸附来控制机械接触。该点达到通道的意图，并且电流由螺旋螺旋形螺旋提供以产生磁场磁场以吸收电枢动作的交叉接触。整个过程是“小流 磁 机械 大流”。在本文中，我们选择HK4100FDC5V电磁继电器（如图23所示）作为执行器。电磁传输HK4100FDC5V具有以下特点：
（1）联系表格：1C（SPDT）
（2）接触负载：3 A 250 VAC / 30 VDC
（3）电阻：≤100mΩ
（4）电流：3A
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