多路温度检测的热水器恒温控制系统设计硬件部分
温度是一种最基本的参数，人们的生活与温度息息相关。本次设计运用主从分布式思想，有一台上位机和下位机实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回监测系统。将传感器检测到的温度信号传到单片机中，该信号与单片机中内部设定的值相比，并将温度值在显示屏上显示出来，当温度值低于设定值时蜂鸣器报警，加热模块启动，温度值高于设定值时蜂鸣器报警，加热模块关闭以达到恒温控制目的。上下位机间的数据传输由无线传输模块进行发送和接收，上位机可以实现对水温的显示以及控制。关键词 多路检测，单片机，恒温控制
目 录
1 引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 发展方向 2
1.3 设计的任务、要求 2
2 方案的设计与选择 3
2.1 温度测量方案 3
2.2 显示模块方案选择4
2.3 主控模块方案选择 5
3 硬件总体设计及元器件介绍 5
3.1 DS18B20温度传感器 6
3.2 STC89C52单片机 8
3.3 LCD1602液晶显示屏 10
3.4 蜂鸣器 11
3.5 加热管 12
3.6 CC2530芯片无线传输12
4 硬件电路设计14
4.1 下位机模块电路路设计14
4.2 上位机模块电路设计17
5 PCB制版20
5.1 PCB板图的绘制20
5.2 元件安装焊接20
5.3 硬件调试21
结论 23
致谢 24
参考文献25
附录A 电路总原理图 26
1 引言
1.1 研究背景及意义
温度是对科研来说是一个非常重要的参数，无论从生产上还是从生活上温度对于人们的影响和作用是巨大的[1]。在化工生产方面，有些物质的生成对温度的要求是十分苛刻的；在科学试验方面，控制温度是必要的，因为温度是试验要考虑的重要参数，温度的不同会影响许多实验的结果；在农业方面，什么样的温度和湿度对于农作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
物生长是有利的，什么样的温度对农作物是没利的，这些都是影响农作物产量的重要因素；在人们生活中，温度也有着至关重要的作用，在一段温度范围内人们生活的很舒适，当超出或者低于这个温度时人们就会觉得不舒服了，控制温度就显得十分重要了，由此空调被制造出来，空调可以按人们的要求来控制温度，给人们创造了舒适的生活环境。从这些例子中可以看出温度及其控制温度对老百姓的生产生活有着非常大的影响。温度的影响是巨大的，由此推进了温度传感器的发展，到现在为止有成百上千种温度传感器在不同环境、不同温度下对温度有着精准的测量[2]。随着科技的发展，科技运用于生活的方面越来越多，单片机就是这些运用的代表，由于单片机具有功能多，功能强大，占用地方小，集成度高，携带方便，价格便宜等特点从而得到广泛应用。科技与生活相结合从而改善甚至改变人们的生活，由单片机和温度传感器结合来检测温度，控制温度，具有高效、方便、快捷等特点。这次的课题不仅有温度的采集和控制，而且应用于热水器中，方便人们的生活。
本次的课题是基于多路温度检测的热水器恒温控制系统，将单片机与热水器相结合从而改善人们的生活。在之前所学的单片机具有功能强大，方便快捷的优点，而热水器又是人们在生活中十分常见的家用电器。单片机是现代科技的代表，它具有功能强大，占用体积小，携带方便，高效快捷等特点[3,4]。随着人们生产方式的改变，生活水平不断的提高，人们为了不用去公用浴室洗浴而是在家中随时洗浴，热水器变由此产生，如今热水器更是人们生活的必需品。本次毕业设计将单片机与热水器结合在一起充分展现了科技应用于生活。本次的毕业设计是理论和实践的结合，它不但加深了学生对于理论知识的了解，而且加强了学生的动手能力，更提高了团队合作能力。通过本次的课题研究设计，得出了理论的学习与自己动手实践一定要结合在一起才行，两者缺一不可的结论，科研的目的在于用科学技术改善甚至改变人们的生活。这次毕业设计对于科技与人类生活的结合，对于人类的进步和社会发展有着巨大的意义。
1.2 发展方向
虽然科学技术在迅猛发展，但是如何将这些技术应用于人们的生活之中，这应当引起科研者的重视。本次课题研究的基于多路温度检测热水器恒温控制系统就是科技方便人们生活的典型。将单片机与热水器结合在一起具有高效、方便、快捷等特点，单片机作为主要控制单元，水温显示在液晶显示屏上，采用继电器来实现自动控制加热装置，采用蜂鸣器作为报警装置，采用无线传输来扩大数据传输的距离，具有许多功能：可实现多个温度传感器检测温度；可通过特定的算法将多个温度值的平均值在液晶显示屏上显示；可通过按键电路实现设置温度值的上限值和下限值；可通过继电器的断开和接通来实现加热电路是否运作；可通过蜂鸣器来实现报警功能；下位机的数据可通过无线传输模块传输给上位机并在上位机上显示；上位机可通过无线传输模块来控制下位机的温度值的上下限。现如今的家用电器发展的主要潮流就是智能，像智能冰箱里有保鲜层、冷冻层和结冻层，不同层温度则不同；智能变频空调可以除湿，换气通风，根据实时温度调节温度；智能洗衣机将衣物放进去后可以选择洗衣时间，自动注水，甩干；智能扫地机器人在扫地时碰到障碍物可以转变方向继续打扫卫生等等都已经进入了人们的家中，而本次课题所设计的这种热水器，非常符合现代人的日常生活要求，它具有安全、有效、智能，方便等优点，相信这些优点是现在每个人的追求目标[5,6]。本次课题所设计的基于多路温度检测的热水器恒温控制系统，很贴近我们的日常生活，所以这种单片机与热水器结合的设计不但会被广大人民所需要，而且有着十分广大的发展前景。
1.3 设计的任务、要求
本次设计运用主从分布式思想，有一台上位机和下位机实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回监测系统。主要模块有多路温度检测模块、液晶显示模块、报警电路模块、按键控制模块、加热控制模块、基于CC2530芯片无线传输模块等几部分组成来实现温度控制。温度传感器将检测到的温度信号送入单片机中，这些数据将与之前设定的温度值上限下限进行比较，以判断继电器是否需要打开或者关闭温度加热和报警的操作，从而实现单片机自动控制的目的。
目 录
1 引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 发展方向 2
1.3 设计的任务、要求 2
2 方案的设计与选择 3
2.1 温度测量方案 3
2.2 显示模块方案选择4
2.3 主控模块方案选择 5
3 硬件总体设计及元器件介绍 5
3.1 DS18B20温度传感器 6
3.2 STC89C52单片机 8
3.3 LCD1602液晶显示屏 10
3.4 蜂鸣器 11
3.5 加热管 12
3.6 CC2530芯片无线传输12
4 硬件电路设计14
4.1 下位机模块电路路设计14
4.2 上位机模块电路设计17
5 PCB制版20
5.1 PCB板图的绘制20
5.2 元件安装焊接20
5.3 硬件调试21
结论 23
致谢 24
参考文献25
附录A 电路总原理图 26
1 引言
1.1 研究背景及意义
温度是对科研来说是一个非常重要的参数，无论从生产上还是从生活上温度对于人们的影响和作用是巨大的[1]。在化工生产方面，有些物质的生成对温度的要求是十分苛刻的；在科学试验方面，控制温度是必要的，因为温度是试验要考虑的重要参数，温度的不同会影响许多实验的结果；在农业方面，什么样的温度和湿度对于农作 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
物生长是有利的，什么样的温度对农作物是没利的，这些都是影响农作物产量的重要因素；在人们生活中，温度也有着至关重要的作用，在一段温度范围内人们生活的很舒适，当超出或者低于这个温度时人们就会觉得不舒服了，控制温度就显得十分重要了，由此空调被制造出来，空调可以按人们的要求来控制温度，给人们创造了舒适的生活环境。从这些例子中可以看出温度及其控制温度对老百姓的生产生活有着非常大的影响。温度的影响是巨大的，由此推进了温度传感器的发展，到现在为止有成百上千种温度传感器在不同环境、不同温度下对温度有着精准的测量[2]。随着科技的发展，科技运用于生活的方面越来越多，单片机就是这些运用的代表，由于单片机具有功能多，功能强大，占用地方小，集成度高，携带方便，价格便宜等特点从而得到广泛应用。科技与生活相结合从而改善甚至改变人们的生活，由单片机和温度传感器结合来检测温度，控制温度，具有高效、方便、快捷等特点。这次的课题不仅有温度的采集和控制，而且应用于热水器中，方便人们的生活。
本次的课题是基于多路温度检测的热水器恒温控制系统，将单片机与热水器相结合从而改善人们的生活。在之前所学的单片机具有功能强大，方便快捷的优点，而热水器又是人们在生活中十分常见的家用电器。单片机是现代科技的代表，它具有功能强大，占用体积小，携带方便，高效快捷等特点[3,4]。随着人们生产方式的改变，生活水平不断的提高，人们为了不用去公用浴室洗浴而是在家中随时洗浴，热水器变由此产生，如今热水器更是人们生活的必需品。本次毕业设计将单片机与热水器结合在一起充分展现了科技应用于生活。本次的毕业设计是理论和实践的结合，它不但加深了学生对于理论知识的了解，而且加强了学生的动手能力，更提高了团队合作能力。通过本次的课题研究设计，得出了理论的学习与自己动手实践一定要结合在一起才行，两者缺一不可的结论，科研的目的在于用科学技术改善甚至改变人们的生活。这次毕业设计对于科技与人类生活的结合，对于人类的进步和社会发展有着巨大的意义。
1.2 发展方向
虽然科学技术在迅猛发展，但是如何将这些技术应用于人们的生活之中，这应当引起科研者的重视。本次课题研究的基于多路温度检测热水器恒温控制系统就是科技方便人们生活的典型。将单片机与热水器结合在一起具有高效、方便、快捷等特点，单片机作为主要控制单元，水温显示在液晶显示屏上，采用继电器来实现自动控制加热装置，采用蜂鸣器作为报警装置，采用无线传输来扩大数据传输的距离，具有许多功能：可实现多个温度传感器检测温度；可通过特定的算法将多个温度值的平均值在液晶显示屏上显示；可通过按键电路实现设置温度值的上限值和下限值；可通过继电器的断开和接通来实现加热电路是否运作；可通过蜂鸣器来实现报警功能；下位机的数据可通过无线传输模块传输给上位机并在上位机上显示；上位机可通过无线传输模块来控制下位机的温度值的上下限。现如今的家用电器发展的主要潮流就是智能，像智能冰箱里有保鲜层、冷冻层和结冻层，不同层温度则不同；智能变频空调可以除湿，换气通风，根据实时温度调节温度；智能洗衣机将衣物放进去后可以选择洗衣时间，自动注水，甩干；智能扫地机器人在扫地时碰到障碍物可以转变方向继续打扫卫生等等都已经进入了人们的家中，而本次课题所设计的这种热水器，非常符合现代人的日常生活要求，它具有安全、有效、智能，方便等优点，相信这些优点是现在每个人的追求目标[5,6]。本次课题所设计的基于多路温度检测的热水器恒温控制系统，很贴近我们的日常生活，所以这种单片机与热水器结合的设计不但会被广大人民所需要，而且有着十分广大的发展前景。
1.3 设计的任务、要求
本次设计运用主从分布式思想，有一台上位机和下位机实现多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回监测系统。主要模块有多路温度检测模块、液晶显示模块、报警电路模块、按键控制模块、加热控制模块、基于CC2530芯片无线传输模块等几部分组成来实现温度控制。温度传感器将检测到的温度信号送入单片机中，这些数据将与之前设定的温度值上限下限进行比较，以判断继电器是否需要打开或者关闭温度加热和报警的操作，从而实现单片机自动控制的目的。
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