单片机热水器的监控系统设计
为了实现热水器温度和水位的检测与显示，并能自动调节水位，通过外部键盘输入，可以根据不同环境要求改变阀值的目标要求，设计了基于单片机热水器的智能监控系统。系统主要包括键盘电路、温度检测电路、水位检测电路、温度显示电路、水位报警电路和继电器电路等六个模块。整个系统是以STC89C51RC单片机为核心,采用DS18B20数字式温度传感器进行测温，选用水位传感器检测水位信号，数码管用来显示温度，两个继电器分别具有加热和上水的功能，蜂鸣器组成报警电路。每个模块都承载着各自的功能，先将每个模块的功能实现，最后将这些模块的功能综合在一起实现最终的设计要求。最后通过系统软硬件调试，验证方案可行性，具有一定的实用价值。关键词 DS18B20数字温度传感器，STC89C51RC，水温水位检测，智能控制
目 录
1 绪论 1
1.1 热水器监控系统研究的背景及现状 1
1.2 温度传感器的应用及发展 2
1.3 热水器监控系统研究的意义 4
2 系统的总体方案 4
2.1 技术指标 4
2.2 系统原理 4
2.3 系统设计方案的选择 5
3 系统硬件电路设计 7
3.1 单片机模块设计 7
3.2 键盘电路设计 10
3.3 温度检测电路设计 10
3.4 水位检测电路设计 12
3.5 温度显示电路设计 13
3.6 水位报警电路设计 15
3.7 继电器控制电路设计 16
4 软件设计 17
4.1 主程序设计 17
4.2 子程序设计 17
5 调试 21
5.1 硬件调试 21
5.2 软件调试 22
5.3 系统联调 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 硬件电路 31
附录B 软件程序 32
1 绪论
1.1热水器监控系统研究的背景及现状
据相关文献显示，在寒冷的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
冬天，古代人通过烧水的方式来解决洗澡问题。这种方式既耗费时间又浪费资源，并且大量的燃烧还会带来巨大的空气污染。后来，随着科技的不断发展和进步，人类发明了燃气式电热水器、太阳能热水器和电热水器，它们各自有其优缺点[1]。在特定的环境和时代下，它们分别都起到特定的作用，对人类文明的进步做出巨大的贡献。
在80年代初期，燃气热水器开始进入中国市场，到了90年代得到了广泛的使用。体积小、价格便宜、操作方便等优势为其垄断整个市场带来了巨大优势，但同时也带来了诸多安全隐患。二氧化碳中毒、煤气爆炸等事件频频发生，而且，燃气热水器还存在浪费资源、污染环境等问题，很快，燃气热水器被人们抛弃。
太阳能热水器节能环保，但易受天气影响，夏季热水多，冬季热水少。此外，由于冷热水温温差大，难以调控，所以时常会出现烫伤人的情况。老年人不宜使用，避免被烫伤。此外太阳能热水器对于辅助电器控制仪表性能及质量要求比较高，容易发生损坏。
电热水器灵活方便，随时可以供应热水，但是储水量较少。为了保证多人用水，则需安装多台热水器，占用大量的室内空间。另外，热水器需要定期换新，防止电器老旧发生漏电的状况，保证人的安全[2]。
在当今的时代，电子技术飞速发展，大规模的集成电路渗透在人们的生活中，几乎所有的电设备都会见到集成电路的身影，它的发明给人们的生活带来了翻天覆地的变化，使得人们的生活越来越方便，越来越舒适。就水温水位控制而言，其不仅活跃在工厂生产方面，而且应用在人们生活的各个方面。
随着人们生活水平的提高，居家生活中都会见到水温水位控制的身影，人们的生活离不开水位和温度控制的服务。现代化工业设计、工程建设极日常生活都需要用到水温水位控制。在早期，由于工业化程度低，经济落后，水温水位的控制只能运用在工厂中，例如工厂中的大型锅炉，为了确保整个系统的稳定运行，对水温水位的精准控制要求是极其严格的[3]。
因此，水温水位控制这一应用的普及，造福和改善了人们的生活质量。随着技术
不断改进和更新，电热水器的应用也逐渐代替燃气式热水器和太阳能，成为人们生活
中不可或缺的一部分[4]。
通过比较上述几种热水器，电热水器将会成为主流发展趋势。随着技术的不断进步，以及单片机功能的发明和应用的不断扩展，电热水器的缺陷将会越来越少，越来越完善。在未来人们的生活中，它将会成为不可或缺的一部分。目前，市场上价格便宜的热水器，智能化程度低；而智能化成度高的热水器价格很高[5]。为解决这种现象，设计出一种成本低廉，相对高度智能化的热水器，成为生产研究的主导设计方向。
1.2温度传感器的应用及发展
在传感器的发展中，温度传感器起领头作用，率先被人们开发，并及时应用在生活的各个方面。从十七世纪开始，温度传感器就被人们用来测量温度，其市场占有率也大大领先其他传感器。随着半导体技术的逐步成熟，以半导体为基础的热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器于本世纪进行开发[6]。
在工业生产中，温度传感器是最传统的传感器之一。其功能是将物体的温度转换为电信号输出，结构简单，测量范围广，稳定性好，精度高。不同的温度传感器生产 方法不同，常用于热敏电阻，热电偶和集成产品。其发展一般从分体式、模拟集成到智能舞台上[7]。现在温度传感器不仅具有温度信号输出功能，而且具有综合湿度测量功能，信号从原来的单一信号输出到各种输出形式，可以进行长途通讯、可以根据需要记录数据、上限报警和自动控制等功能[8]。
材质不同的导体，若它们共用一个公共点，当对这个点进行加热时，其他不加热的部分就会形成电位差。不加热部分测量点的温度和导体的不同材质决定了电位差的数值。在宽松的温度范围内，这种现象就会出现。若要精确知道加热点的温度，则需获取精确的电位差和不加热部位的环境温度，这就是热电偶的由来[9]。热电偶的测温范围及灵敏度由导体材质决定。热电偶的缺点是灵敏度低，极易受到环境的信号干扰，不适合配合放大器使用，其测量温度 误差大，适合测量大范围的温度变化[10]。
热电偶分为标准热电偶和非标准热电偶两种，标准的热电偶适用于固定的大型工业，而非标准的热电偶则比较灵活，其可以满足特殊作业环境中[11]。热电偶大多以铂和铜电阻为主，它们的测量范围广、精确度高，运用范围广。
目 录
1 绪论 1
1.1 热水器监控系统研究的背景及现状 1
1.2 温度传感器的应用及发展 2
1.3 热水器监控系统研究的意义 4
2 系统的总体方案 4
2.1 技术指标 4
2.2 系统原理 4
2.3 系统设计方案的选择 5
3 系统硬件电路设计 7
3.1 单片机模块设计 7
3.2 键盘电路设计 10
3.3 温度检测电路设计 10
3.4 水位检测电路设计 12
3.5 温度显示电路设计 13
3.6 水位报警电路设计 15
3.7 继电器控制电路设计 16
4 软件设计 17
4.1 主程序设计 17
4.2 子程序设计 17
5 调试 21
5.1 硬件调试 21
5.2 软件调试 22
5.3 系统联调 23
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 硬件电路 31
附录B 软件程序 32
1 绪论
1.1热水器监控系统研究的背景及现状
据相关文献显示，在寒冷的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
冬天，古代人通过烧水的方式来解决洗澡问题。这种方式既耗费时间又浪费资源，并且大量的燃烧还会带来巨大的空气污染。后来，随着科技的不断发展和进步，人类发明了燃气式电热水器、太阳能热水器和电热水器，它们各自有其优缺点[1]。在特定的环境和时代下，它们分别都起到特定的作用，对人类文明的进步做出巨大的贡献。
在80年代初期，燃气热水器开始进入中国市场，到了90年代得到了广泛的使用。体积小、价格便宜、操作方便等优势为其垄断整个市场带来了巨大优势，但同时也带来了诸多安全隐患。二氧化碳中毒、煤气爆炸等事件频频发生，而且，燃气热水器还存在浪费资源、污染环境等问题，很快，燃气热水器被人们抛弃。
太阳能热水器节能环保，但易受天气影响，夏季热水多，冬季热水少。此外，由于冷热水温温差大，难以调控，所以时常会出现烫伤人的情况。老年人不宜使用，避免被烫伤。此外太阳能热水器对于辅助电器控制仪表性能及质量要求比较高，容易发生损坏。
电热水器灵活方便，随时可以供应热水，但是储水量较少。为了保证多人用水，则需安装多台热水器，占用大量的室内空间。另外，热水器需要定期换新，防止电器老旧发生漏电的状况，保证人的安全[2]。
在当今的时代，电子技术飞速发展，大规模的集成电路渗透在人们的生活中，几乎所有的电设备都会见到集成电路的身影，它的发明给人们的生活带来了翻天覆地的变化，使得人们的生活越来越方便，越来越舒适。就水温水位控制而言，其不仅活跃在工厂生产方面，而且应用在人们生活的各个方面。
随着人们生活水平的提高，居家生活中都会见到水温水位控制的身影，人们的生活离不开水位和温度控制的服务。现代化工业设计、工程建设极日常生活都需要用到水温水位控制。在早期，由于工业化程度低，经济落后，水温水位的控制只能运用在工厂中，例如工厂中的大型锅炉，为了确保整个系统的稳定运行，对水温水位的精准控制要求是极其严格的[3]。
因此，水温水位控制这一应用的普及，造福和改善了人们的生活质量。随着技术
不断改进和更新，电热水器的应用也逐渐代替燃气式热水器和太阳能，成为人们生活
中不可或缺的一部分[4]。
通过比较上述几种热水器，电热水器将会成为主流发展趋势。随着技术的不断进步，以及单片机功能的发明和应用的不断扩展，电热水器的缺陷将会越来越少，越来越完善。在未来人们的生活中，它将会成为不可或缺的一部分。目前，市场上价格便宜的热水器，智能化程度低；而智能化成度高的热水器价格很高[5]。为解决这种现象，设计出一种成本低廉，相对高度智能化的热水器，成为生产研究的主导设计方向。
1.2温度传感器的应用及发展
在传感器的发展中，温度传感器起领头作用，率先被人们开发，并及时应用在生活的各个方面。从十七世纪开始，温度传感器就被人们用来测量温度，其市场占有率也大大领先其他传感器。随着半导体技术的逐步成熟，以半导体为基础的热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器于本世纪进行开发[6]。
在工业生产中，温度传感器是最传统的传感器之一。其功能是将物体的温度转换为电信号输出，结构简单，测量范围广，稳定性好，精度高。不同的温度传感器生产 方法不同，常用于热敏电阻，热电偶和集成产品。其发展一般从分体式、模拟集成到智能舞台上[7]。现在温度传感器不仅具有温度信号输出功能，而且具有综合湿度测量功能，信号从原来的单一信号输出到各种输出形式，可以进行长途通讯、可以根据需要记录数据、上限报警和自动控制等功能[8]。
材质不同的导体，若它们共用一个公共点，当对这个点进行加热时，其他不加热的部分就会形成电位差。不加热部分测量点的温度和导体的不同材质决定了电位差的数值。在宽松的温度范围内，这种现象就会出现。若要精确知道加热点的温度，则需获取精确的电位差和不加热部位的环境温度，这就是热电偶的由来[9]。热电偶的测温范围及灵敏度由导体材质决定。热电偶的缺点是灵敏度低，极易受到环境的信号干扰，不适合配合放大器使用，其测量温度 误差大，适合测量大范围的温度变化[10]。
热电偶分为标准热电偶和非标准热电偶两种，标准的热电偶适用于固定的大型工业，而非标准的热电偶则比较灵活，其可以满足特殊作业环境中[11]。热电偶大多以铂和铜电阻为主，它们的测量范围广、精确度高，运用范围广。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2631.html
