家用电热水器温控制器设计电气工程【字数：12070】
摘 要电热水器是一种十分常见并且使用十分频繁的电气设备。这种设备的电功率很大，属于家庭内部耗电较多的设备之一。所以对于这种电热水器的使用都是采用使用时才打开，用后再关闭的方式，但是由于每次烧水有都一定的时间，因此这种操作方式存在了一定的弊端，不仅不方便同时也比较浪费能源。本课题从这点出发，设计了一种基于单片机技术的智能电热水器温控器。用户根据需要选择对应的模式，然后单片机就自动的控制加热装置进行工作。真眼不仅便捷了操作，同时也降低了能耗。为了适应各种环境，课题设计了恒温模式和预约模式两种。其中恒温模式是使水温保持在恒定的温度，而预约模式是在固定的时间才开启电热水器。两种方式满足了绝大多数的使用场合。课题采用温度传感器识别水温，通过继电器控制水的加热装置。同时液晶屏可以实时的显示当前水温和设定的水温。整个系统简单可靠，同时具有较高的性价比。
目 录
1.背景与意义1
1.1 课题研究的目的和意义1
1.2 课题的研究现状和趋势1
1.3 课题研究内容2
2.系统设计4
2.1 系统设计目标4
2.2 系统设计框图4
2.3 系统硬件选型5
2.3.1 显示系统选型5
2.3.2 单片机选型5
3.硬件设计7
3.1单片机电路设计7
3.2按键电路设计8
3.3 温度传感器电路设计8
3.4继电器电路设计9
3.5液晶电路设计9
4.软件设计11
4.1 单片机开发环境简介11
4.2工作模式说明11
4.2.1 全功率和半功率11
4.2.2 定时功能11
4.3 液晶驱动程序设计11
4.4 按键检测程序设计14
4.5 温度传感器检测程序15
4.6程序流程图16
4.6.1 正常加热子程序流程图17
4.6.2 预约加热子程序流程图18
5.系统调试18
5.1硬件调试18
5.2软件调试18
5.2.1液晶调试18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
5.2.2按键调试18
5.2.3温度传感器调试19
5.2.4加热调试19
6.总结与展望21
参考文献22
致谢23
附录24
附录1：原理图24
附录2：程序25
1 背景与意义
课题研究的目的和意义
电热水器是一种十分常见的家用电器设备，这种设备与我们的生活息息相关，同时由于电热水器的功耗很大，是家庭用电的主要来源之一。因此能够在满足使用的前提下尽可能的降低电热水器的使用能耗就能在很大程度上降低电费的支出。尤其是在一些应用比较频繁的场合。通过研究本课题，首先希望能够提高电热水器的智能化程度，通过将微控制器技术与传统的电热水器相结合，在用户体验和操作便利性上有很大的提升。其次，通过微控制器的智能控制，可以对电热水器的运行进行干预，避免早起电热水器始终进行工作导致功耗较多的问题，通过本课题的研究可以对电热水器的工作进行定时操作、自动化操作以及设定温度区间。
课题的研究现状和趋势
单片机的产生对于电器设备来说具有很大的推动作用，传统的电器设备往往依靠人工操作来实现一定的功能，虽然在一定程度上方便了人们的生活，但是也对用户造成了一定的麻烦。而单片机在电器设备上的应用就使得电器设备自身能够按照预先设定的程序去实现一定的功能，并且在这个期间不需要人工的干预，这样在当前电器设备日益增多的家庭或者其他场合都大大的减轻了用户的负担和参与度。单片机从诞生到现在无论从编程方式、编程语言还是单机成本上都有很大的提升。价格的下降直接促进了各个电器设备厂家的集中采用。目前来说，8位的单片机单价已经在几元钱了，对于目前动辄几百元的电器设备来说，影响并不大，但是却给电器设备赋予了智能，提升了其附加值。目前市面上功能较复杂的一些设备都已经采用了微控制器技术进行控制，同时随着智能家居的推广，如今连开关、插座这样的小设备也都具有了智能性。电热水器这种几乎家家必备，同时具有较大能耗的设备就更需要智能化的改进。目前的电热水器智能化的发展方向表现在两个方面。一个方面是节能，另一方面是智能化操作。其中节能又是根本，而智能化操作只是改变了一种操作方式。传统的电热水器是在需要的时候进行开启，这样就需要等待很长的时间让水烧热，这样对于使用者来说是很不便捷的。而如果让水一直烧开的话，不仅浪费了太多的电力，同时由于水的反复烧开也造成一些健康的隐患。因此，目前来说，对于节能方面的考虑，都是通过在电热水器内部增加温度检测部件，通过自动的检测温度，当实际温度超过一定的温度区间时，再自动的进行加热操作，如果此时水温维持在预定的范围内，则不再进行加热。这是目前较多的节能控制方式。另外，除了这种方式外，还有一种就是通过定时控制的方式实现节能，除了保留以上的温度控制外，又增加了时间的限制功能，通过用户设定加热的时间区间，可以让电热水器在不需要的时间内，无论水温高低都不进行加热，只在需要的时间内通过温度控制进行加热，这样就大大节约了电热水器的电力消耗。所以，当前的电热水器在电气化改造方面主要从这两方面进行。而随着电子技术的发展以及传感器的进步，电热水器通过与多种传感器、多种外接设备相关联，就可以实现动态的加热控制，而逐步的淘汰掉当前采用的定时与温控的方式，同时也可以自主的学习用户的生活习性，自主的决定在什么时间内进行提前加热，保证用户在使用时就是热水，而在不使用时电热水器有很小的能耗甚至是无能耗。这也就是电热水器的智能化控制目标。
课题研究内容
1. 研究当前存在的传统热水器的弊端，找到新开发热水器的立足点。目前多数的热水器采用的就是加热棒的方式直接加热，而在一些场合并不需要持续加热或者仅保证加热的温度在一定的区间即可，所以就需要增加温度反馈来实现。
2. 研究电热水器的系统组成，进行电热水器部件的选型工作。本课题设计的电热水器包括加热控制部件，温度采集部件以及数据处理器和显示器。通过温度采集部件将水温进行采集，显示在显示器上。同时数据处理器又能够根据采集的温度与用户预先设定的温度进行比较，如果实时温度较低则开启加热控制部件进行加热，否则就不加热。
3. 根据电热水器的系统组成进行硬件的电路设计工作。包括单片机电路、加热通断控制电路、按键电路以及显示电路。其中单片机电路需要保证单片机的正常工作，加热通断电路采用继电器控制加热部件的电源通断，按键电路否则实现用户设定温度区间，显示电路负责显示实时温度以及设定的温度值。
目 录
1.背景与意义1
1.1 课题研究的目的和意义1
1.2 课题的研究现状和趋势1
1.3 课题研究内容2
2.系统设计4
2.1 系统设计目标4
2.2 系统设计框图4
2.3 系统硬件选型5
2.3.1 显示系统选型5
2.3.2 单片机选型5
3.硬件设计7
3.1单片机电路设计7
3.2按键电路设计8
3.3 温度传感器电路设计8
3.4继电器电路设计9
3.5液晶电路设计9
4.软件设计11
4.1 单片机开发环境简介11
4.2工作模式说明11
4.2.1 全功率和半功率11
4.2.2 定时功能11
4.3 液晶驱动程序设计11
4.4 按键检测程序设计14
4.5 温度传感器检测程序15
4.6程序流程图16
4.6.1 正常加热子程序流程图17
4.6.2 预约加热子程序流程图18
5.系统调试18
5.1硬件调试18
5.2软件调试18
5.2.1液晶调试18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
5.2.2按键调试18
5.2.3温度传感器调试19
5.2.4加热调试19
6.总结与展望21
参考文献22
致谢23
附录24
附录1：原理图24
附录2：程序25
1 背景与意义
课题研究的目的和意义
电热水器是一种十分常见的家用电器设备，这种设备与我们的生活息息相关，同时由于电热水器的功耗很大，是家庭用电的主要来源之一。因此能够在满足使用的前提下尽可能的降低电热水器的使用能耗就能在很大程度上降低电费的支出。尤其是在一些应用比较频繁的场合。通过研究本课题，首先希望能够提高电热水器的智能化程度，通过将微控制器技术与传统的电热水器相结合，在用户体验和操作便利性上有很大的提升。其次，通过微控制器的智能控制，可以对电热水器的运行进行干预，避免早起电热水器始终进行工作导致功耗较多的问题，通过本课题的研究可以对电热水器的工作进行定时操作、自动化操作以及设定温度区间。
课题的研究现状和趋势
单片机的产生对于电器设备来说具有很大的推动作用，传统的电器设备往往依靠人工操作来实现一定的功能，虽然在一定程度上方便了人们的生活，但是也对用户造成了一定的麻烦。而单片机在电器设备上的应用就使得电器设备自身能够按照预先设定的程序去实现一定的功能，并且在这个期间不需要人工的干预，这样在当前电器设备日益增多的家庭或者其他场合都大大的减轻了用户的负担和参与度。单片机从诞生到现在无论从编程方式、编程语言还是单机成本上都有很大的提升。价格的下降直接促进了各个电器设备厂家的集中采用。目前来说，8位的单片机单价已经在几元钱了，对于目前动辄几百元的电器设备来说，影响并不大，但是却给电器设备赋予了智能，提升了其附加值。目前市面上功能较复杂的一些设备都已经采用了微控制器技术进行控制，同时随着智能家居的推广，如今连开关、插座这样的小设备也都具有了智能性。电热水器这种几乎家家必备，同时具有较大能耗的设备就更需要智能化的改进。目前的电热水器智能化的发展方向表现在两个方面。一个方面是节能，另一方面是智能化操作。其中节能又是根本，而智能化操作只是改变了一种操作方式。传统的电热水器是在需要的时候进行开启，这样就需要等待很长的时间让水烧热，这样对于使用者来说是很不便捷的。而如果让水一直烧开的话，不仅浪费了太多的电力，同时由于水的反复烧开也造成一些健康的隐患。因此，目前来说，对于节能方面的考虑，都是通过在电热水器内部增加温度检测部件，通过自动的检测温度，当实际温度超过一定的温度区间时，再自动的进行加热操作，如果此时水温维持在预定的范围内，则不再进行加热。这是目前较多的节能控制方式。另外，除了这种方式外，还有一种就是通过定时控制的方式实现节能，除了保留以上的温度控制外，又增加了时间的限制功能，通过用户设定加热的时间区间，可以让电热水器在不需要的时间内，无论水温高低都不进行加热，只在需要的时间内通过温度控制进行加热，这样就大大节约了电热水器的电力消耗。所以，当前的电热水器在电气化改造方面主要从这两方面进行。而随着电子技术的发展以及传感器的进步，电热水器通过与多种传感器、多种外接设备相关联，就可以实现动态的加热控制，而逐步的淘汰掉当前采用的定时与温控的方式，同时也可以自主的学习用户的生活习性，自主的决定在什么时间内进行提前加热，保证用户在使用时就是热水，而在不使用时电热水器有很小的能耗甚至是无能耗。这也就是电热水器的智能化控制目标。
课题研究内容
1. 研究当前存在的传统热水器的弊端，找到新开发热水器的立足点。目前多数的热水器采用的就是加热棒的方式直接加热，而在一些场合并不需要持续加热或者仅保证加热的温度在一定的区间即可，所以就需要增加温度反馈来实现。
2. 研究电热水器的系统组成，进行电热水器部件的选型工作。本课题设计的电热水器包括加热控制部件，温度采集部件以及数据处理器和显示器。通过温度采集部件将水温进行采集，显示在显示器上。同时数据处理器又能够根据采集的温度与用户预先设定的温度进行比较，如果实时温度较低则开启加热控制部件进行加热，否则就不加热。
3. 根据电热水器的系统组成进行硬件的电路设计工作。包括单片机电路、加热通断控制电路、按键电路以及显示电路。其中单片机电路需要保证单片机的正常工作，加热通断电路采用继电器控制加热部件的电源通断，按键电路否则实现用户设定温度区间，显示电路负责显示实时温度以及设定的温度值。
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