单片机的电热水器控制系统设计(附件)
随着社会的进步和科技的迅猛发展，如今人们的生活水平较之十年前、二十年前已经有了一个质的飞跃，其中，中国的家电产业发展迅速，从以前的被国外进口品牌垄断,到现在的拥有了一大批实力不凡、技术先进的国产家电品牌。因为拥有非常旺盛的创造力，他们所掌握的技术已经走在了国际前沿。这其中不得不提的是热水器行业，短短二十年发展尤其迅速，从老式的太阳能热水器已经发展到空气能热水器。我此次研究的课题就和热水器有着密切的联系。利用单片机体积小、成本低、运算速度快和功能强大的特点，设计一款基于单片机的电热水器控制系统。在设计中，我采用了AT89C51单片机、DS18B20温度传感器、LM016L液晶等元件作为控制系统的核心元器件，此外主要应用按键模块、温度采集模块、智能控制水速模块、显示模块和报警模块来实现电热水器的功能。完成课题的主要步骤为绘制系统原理图、编写代码、仿真以及调试、制作电路板并在实物上仿真。关键词 电热水器，单片机，传感器，智能
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 1
1.3 研究现状 2
2 电热水器控制系统方案设计 2
2.1 主要设计内容 2
2.2 总体设计方案 2
3 硬件设计 4
3.1 AT89C51单片机 4
3.2 显示模块 6
3.3 按键模块 7
3.4 报警模块 8
3.5 温度采集模块 10
3.6 加热模块 13
3.7 水泵 13
4 软件设计 14
4.1 主程序设计 14
4.2 子程序设计 15
5 系统仿真与调试 18
5.1 仿真软件介绍 18
5.2 系统电路仿真 19
5.3 电路板制作 22
5.4 实物仿真 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录1 元器件清单 29
附录2 程序清单 30
附录3 原理图 40< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 1 绪论
课题背景
时代的步伐已经迈入了二十一世纪，中国经过三十年的改革开放已经发生率翻天覆地的变化，人们从简单的求温饱阶段进阶到追求生活质量的阶段。衣食住行各个方面都开始追求更加良好的体验，居住的房子从简陋的小平房到简单的多层再到现在精致的高层，室内的装修从以前的简便可以住人到温馨舒适再到现在的智能化，每一步都是中国进步的缩影。其中值得一提的是，中国的家电产业，从仰望追逐西方国家到如今完全成熟甚至甩开老牌电器强国。
中国自古以来就将沐浴看作一件很重要的事情，因此中国人的沐浴方式也经历了浴桶、公共浴室、热水器的变化，而热水器也经历了几次进化，一开始的太阳能热水器安全环保但是收天气条件的限制比较大且容量有限；后来的储水式热水器有燃气加热和店加热两种方式，其安全性能较高、可以多路供水随时用水，但是一般体积大需要提前加热、未用完的水无法保温造成资源浪费；现在的热水器大多数是即热式热水器，同样采用燃气加热和电加热，即开即热、省时省电、体积小巧外观精致、恒温效果好，却也有功率大和线路要求较高的缺点。
课题研究的目的及意义
本次课题对电热水器的控制系统进行研究，其目的和意义如下：
采用的单片机具有成本低、体积小、功耗低却运算速度快且功能强大等特点，现在在各行各业开始越来越广泛的被运用。因此，选择单片机可以为我们的课题研究节省更多的成本和时间，更方便快捷。
采用的温度传感器适用于多数传统测温系统无法检测的场合。随着传感器技术的发展与成熟，现在越来越多的行业开始使用传感器，其测量精度、实用性和可靠性得到了大部分行业的青睐，同样也促进了传感器技术的进一步发展和完善，更展示了它相对于传统测量手段的优越性。
就现在的行业状况而言，当前最主流的燃气热水器和电热水器各有其优缺点，竞争力不相上下。如果电热水器想要进一步的展现其优势并占据市场份额，那么它需要改变自身的缺点并且强化突出自己的优势，抓住消费者的目光。通过单片机设计电热水器控制系统既可以几乎百分百的达到功能上的优化，同时还节约了成本，非常的方便。
1.3 研究现状
1988年，在鼎新研究出了中国第一台真正意义上的电热水器；1995年以后，各大品牌纷纷进军电热水器市场，其中，A.O.史密斯在98年独资三千万美元在南京成立了艾欧史密斯（中国）热水器有限公司，这标志了中国电热水器市场的初步成熟；在2005年，我们的老牌家电企业海尔制造出了银海象A8防电墙热水器，它可以说是中国第一台真正意义上拥有安全预警功能的热水器。至此中国的电热水器行业已经呈现出百家争鸣的景象，中国的电热水器制造水平也达到了新的高峰。
如今，国内的热水器主要有传统的太阳能热水器、燃气热水器、电热水器和新型的空气能热水器。虽然相比其他的热水器而言，空气能热水器的热效率已经达到惊人的300%且能将被吸收热量的冷气传送到厨房实现厨房制冷，但是由于其发展不够成熟，国内依旧一燃气和电热水器为主。除了国外A.O.史密斯、西门子等老牌家电家电品牌意外，也催生了美的、海尔等国产优秀家电品牌，各个品牌之间竞争异常激烈，而品牌之间的良性竞争也促使了行业迅猛发展。
2 电热水器控制系统方案设计
2.1 主要设计内容
本次设计的目的在于设计出一款节能环保、安全性质高、操作智能快捷精准的基于单片机的电热水器控制系统，该系统可以实现以下功能：
采用单片机为核心控制系统，可以比较精确的达到课题要求，实现电路的各项功能，还能很大程度的节约成本。
实现热水器的温度可设定调节，且热水器温度误差不超过1度。
热水器能根据设定温度实现自动恒温，根据温度和水位智能调节上水速度。
具有显示面板可以显示设定温度和实际温度。
具有防漏电和人触电保护功能。
2.2 总体设计方案
本次课题的总体设计方案可以分为两个部分：硬件电路设计以及软件设计。软件设计方面通过绘制PCB仿真图来达到元件选择使用和功能模拟；硬件电路设计方面则通过焊接万用板以及各元件达到实物仿真的效果。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 1
1.3 研究现状 2
2 电热水器控制系统方案设计 2
2.1 主要设计内容 2
2.2 总体设计方案 2
3 硬件设计 4
3.1 AT89C51单片机 4
3.2 显示模块 6
3.3 按键模块 7
3.4 报警模块 8
3.5 温度采集模块 10
3.6 加热模块 13
3.7 水泵 13
4 软件设计 14
4.1 主程序设计 14
4.2 子程序设计 15
5 系统仿真与调试 18
5.1 仿真软件介绍 18
5.2 系统电路仿真 19
5.3 电路板制作 22
5.4 实物仿真 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录1 元器件清单 29
附录2 程序清单 30
附录3 原理图 40< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 1 绪论
课题背景
时代的步伐已经迈入了二十一世纪，中国经过三十年的改革开放已经发生率翻天覆地的变化，人们从简单的求温饱阶段进阶到追求生活质量的阶段。衣食住行各个方面都开始追求更加良好的体验，居住的房子从简陋的小平房到简单的多层再到现在精致的高层，室内的装修从以前的简便可以住人到温馨舒适再到现在的智能化，每一步都是中国进步的缩影。其中值得一提的是，中国的家电产业，从仰望追逐西方国家到如今完全成熟甚至甩开老牌电器强国。
中国自古以来就将沐浴看作一件很重要的事情，因此中国人的沐浴方式也经历了浴桶、公共浴室、热水器的变化，而热水器也经历了几次进化，一开始的太阳能热水器安全环保但是收天气条件的限制比较大且容量有限；后来的储水式热水器有燃气加热和店加热两种方式，其安全性能较高、可以多路供水随时用水，但是一般体积大需要提前加热、未用完的水无法保温造成资源浪费；现在的热水器大多数是即热式热水器，同样采用燃气加热和电加热，即开即热、省时省电、体积小巧外观精致、恒温效果好，却也有功率大和线路要求较高的缺点。
课题研究的目的及意义
本次课题对电热水器的控制系统进行研究，其目的和意义如下：
采用的单片机具有成本低、体积小、功耗低却运算速度快且功能强大等特点，现在在各行各业开始越来越广泛的被运用。因此，选择单片机可以为我们的课题研究节省更多的成本和时间，更方便快捷。
采用的温度传感器适用于多数传统测温系统无法检测的场合。随着传感器技术的发展与成熟，现在越来越多的行业开始使用传感器，其测量精度、实用性和可靠性得到了大部分行业的青睐，同样也促进了传感器技术的进一步发展和完善，更展示了它相对于传统测量手段的优越性。
就现在的行业状况而言，当前最主流的燃气热水器和电热水器各有其优缺点，竞争力不相上下。如果电热水器想要进一步的展现其优势并占据市场份额，那么它需要改变自身的缺点并且强化突出自己的优势，抓住消费者的目光。通过单片机设计电热水器控制系统既可以几乎百分百的达到功能上的优化，同时还节约了成本，非常的方便。
1.3 研究现状
1988年，在鼎新研究出了中国第一台真正意义上的电热水器；1995年以后，各大品牌纷纷进军电热水器市场，其中，A.O.史密斯在98年独资三千万美元在南京成立了艾欧史密斯（中国）热水器有限公司，这标志了中国电热水器市场的初步成熟；在2005年，我们的老牌家电企业海尔制造出了银海象A8防电墙热水器，它可以说是中国第一台真正意义上拥有安全预警功能的热水器。至此中国的电热水器行业已经呈现出百家争鸣的景象，中国的电热水器制造水平也达到了新的高峰。
如今，国内的热水器主要有传统的太阳能热水器、燃气热水器、电热水器和新型的空气能热水器。虽然相比其他的热水器而言，空气能热水器的热效率已经达到惊人的300%且能将被吸收热量的冷气传送到厨房实现厨房制冷，但是由于其发展不够成熟，国内依旧一燃气和电热水器为主。除了国外A.O.史密斯、西门子等老牌家电家电品牌意外，也催生了美的、海尔等国产优秀家电品牌，各个品牌之间竞争异常激烈，而品牌之间的良性竞争也促使了行业迅猛发展。
2 电热水器控制系统方案设计
2.1 主要设计内容
本次设计的目的在于设计出一款节能环保、安全性质高、操作智能快捷精准的基于单片机的电热水器控制系统，该系统可以实现以下功能：
采用单片机为核心控制系统，可以比较精确的达到课题要求，实现电路的各项功能，还能很大程度的节约成本。
实现热水器的温度可设定调节，且热水器温度误差不超过1度。
热水器能根据设定温度实现自动恒温，根据温度和水位智能调节上水速度。
具有显示面板可以显示设定温度和实际温度。
具有防漏电和人触电保护功能。
2.2 总体设计方案
本次课题的总体设计方案可以分为两个部分：硬件电路设计以及软件设计。软件设计方面通过绘制PCB仿真图来达到元件选择使用和功能模拟；硬件电路设计方面则通过焊接万用板以及各元件达到实物仿真的效果。
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