遥控式智能家用电热水器控制系统

深圳大学本科毕业论文（设计）题目遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分姓名专业电子科学与技术学院电子科学与技术学号指导教师职称讲师20年5月19日深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明所呈交的毕业论文（设计），题目遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文（设计）作者签名方军日期20年5月20日目录1绪论511电热水器发展现状和课题的意义52总体方案设计621功能需求分析622总体方案63控制器硬件设计831硬件总体设计832各硬件模块的设计8321单片机电路8322温度检测和显示电路9323水位检测和显示电路11324实时时钟和显示电路14325电源、加热和报警电路164控制器软件设计1941软件主程序设计1942中断函数程序流程2143各功能模块程序设计22431水温检测程序流程22432水位检测程序流程22433实时时钟程序流程235软硬件调试2551仿真平台介绍2552仿真步骤2553仿真结果2554硬件调试266总结28遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分4遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分【摘要】电热水器是家用电器中使用极为广泛的其中一种，由于传统的电热水器的固有缺点，现在市场对于智能电热水器的需求呼声日渐提高。本论文设计的智能家用电热水器的控制系统包括控制器部分和遥控器两部分。控制器是一个以AT89S52芯片为核心的单片机系统，外围电路包括水温传感、水位传感、时钟电路、报警电路、LED显示等模块。控制器的LED上显示时间以及水温信息。通过遥控器可方便地对热水器进行时间及温度的设置，使得热水器的安装不受高度限制。而控制器能于设定的时间开始加热，并且让水温保持在设定的温度上。电热水器控制的人性化和智能化满足人们对于电热水器的现时要求，具有广阔的市场空间。【关键词】电热水器；温度检测；水位检测；智能控制遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分51绪论11电热水器发展现状和课题的意义以电作为能源进行加热的热水器通常称为电热水器。热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用的家用电器。目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器。就中国的具体情况而言,由于太阳能热水器的使用受天气原因的限制，使用范围狭窄；燃气热水器由于以石油、天然气为燃料，而燃料供应量又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境，因此电热水器越来越受到消费者的青睐【1】。根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长期以来占优势的燃气热水器。该中心预计，在城市电网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，几年来我国电热水器市场将呈现强劲增长势头【2】。目前，在我国市场上出现电热水器由传统的机械式电热水器和智能电热水器两种。传统的机械式电热水器由于没有MCU芯片的参与,一般只有简单的测量和控制,难以满足人们对现代电器的要求3。市场上的出现的智能电热水器品牌众多，各自产品的功能也是也是十分先进，比如帅康DSF60DEY型号的电热水器具有微电脑控制功能、三管加热系统、分层精控加热模式，可精确控制加热水量，洗手、洗菜等少量用水时，可仅加热1/4胆水，更加快速便捷。还有海尔FCDJTHMG50型号的电热水器具备远程控制功能，通过因特网、手机短信和移动/固定电话等网络，主人可以在任何时间、任何地点远程操作家里的热水器。它还能够根据用户上一周的用水习惯自动提前加热。西门子DG10120TI型号的电热水器具有ELCB智能安全保护、线路故障保护、防冻结保护、强弱电分离保护、故障自检等众多特点。可以看到目前在我国市场上的的智能电热水器，不管是国内品牌还是国外品牌都具有了很多先进的智能化功能，然而这些产品还没有用到遥控器，这样在使用起来就有些限制，人必须通过接触电热水器才能接触控制电热水器，这就限制了电热水器的安装高度和使用距离。有些是通过微波与电热水器通信，这样固然比遥控器更加方便，通信距离也更远，但是这样做的成本很高，增加人们的购买负担。本课题设计的电热水器的控制器不仅可以让电热水器具备显示温度、显示当前时间、预约加热、报警、防高温、防干烧、恒温多种功能，而且还有遥控器，可以让人们无需接触就可以控制电热水器，同时增加的负担也不大，符合电热水器的发展趋势。这款智能电热水器的控制系统包括控制器和遥控器两部分，分别由我和李浩同学完成，所以在以后的内容中我就重点阐述我负责的控制器部分。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分62总体方案设计21功能需求分析作为一款智能电热水器的控制器，它要有一般电热水器的基本加热功能外，还要有一些其他的功能体现它的智能化的特点。所以在此要求的基础上，这款控制器要可以实时检测水温并显示；它还要提供给用户水箱内水位的信息，并在水位过低时给出警示，确保加热安全；同时它还要能够满足用户“预约”的要求。除以上功能外，这款控制器还要有一些确保使用安全的功能，它要可以防止干烧，防止水温过高，可以恒温、调温；同时这款电热水器的使用条件要用更大的自由度，它可以放在相对较高的位置，这样直接触摸控制就很不方便，所以就要有一个遥控器。根据以上要求，本课题设计的智能电热水器的控制器要实现的功能归纳有以下几个（1对温度精确控制,可用高清晰度的数码管进行实时显示；（2可靠的水位采集电路，实时采集水位供查询时进行显示，当水位过低时给出提示并停止加热，防止干烧；（3具有定时定温加热功能，用省时节能的方式准时加热到特定温度，既可免去等待烧水的时间,又避开用电高峰,节约电费；（4自动检测热水器是否处于正常工作状态，并具有调温、恒温、防干烧、防超高温等多项自检功能，使用户在使用过程中安全更有保障；（5配备遥控器，操作更加方便。22总体方案依据上面的功能要求，控制器的整体结构可以分为以下几个部分单片机、水温检测和显示电路模块、水位检测和显示电路模块、实时时钟电路模块、报警电路模块、电源电路和加热电路模块。具体的电路结构如图21。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分7单片机电源温度检测AD转换水位采集红外接收电路遥控器报警器温度显示时间显示加热电路水位显示图21电路结构图遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分83控制器硬件设计31硬件总体设计单片机选用AT89S52，这种单片机的优点众多，使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器【4】。具体功能如下（18K字节可编程FLASH存储器，至少1000次擦写周期。（2全静态操作0HZ33HZ。频率范围更大，速度更快。（3256字节RAM，32个双向I/O口。（48个中断源，包括3个定时器/计数器中断、2个外部中断和2个串行中断，完全可以满足对中断源的要求。AT89S52的8K字节的FLASH存储器可以满足程序大小的需要，而32个双向I/O口也可以满足各个电路模块对于数据口的要求，同时中断个数也能够满足系统的要求【5】。对于水温模块可以采用一个DS18B20温度传感器采集水温信息；水位检测模块将采用一个简易的水位检测电路和一个ADC0804A/D转换芯片将采集的水位信号传给单片机；对于时钟电路，将采用一个DS1302实时时钟芯片产生准确的时钟信号；各个电路模块的显示部分将通过LED数码管显示的方式给予显示；报警电路将用一个蜂鸣器与单片机连接；电源电路将使用一个220V/9V变压器、电桥、7805芯片，最后输出5V的可用电压；加热电路将用一个光电耦合器芯片MOC3023和加热丝相连，这样可以满足单片机对加热电路的控制，加热时用的是220V的市电。32各硬件模块的设计321单片机电路单片机电路如图31所示，电路中比较重要的就是晶振的选择，我在这里选择12MHZ的，这样单片机执行一条指令刚好是1US。因为一条指令周期机器周期12，而机器周期刚好是所选晶振的周期，这里就是US，所以可以得到以上结果。12遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分9图31单片机电路30PFCA41KRES2YMHZ5VGNDUP/T678SXIWALE322温度检测和显示电路要实现温度检测的作用最简单而且最有效的办法就是运用一个温度传感器，让温度传感器检测的水温信号传给单片机，由单片机来分析处理。温度传感器种类众多，主要有四种类型热电偶、热敏电阻、光纤温度传感器和集成温度传感器，集成温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。热电偶温度传感器的优点是测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响；测量范围广，常用的热电偶从501600均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到269（如金铁镍铬），最高可达2800（如钨铼）；构造简单，使用方便，热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。但是热电偶传感器也有缺点它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，不适合测量微小的温度变化，而且输出的是模拟电信号。热电阻温度传感器的优点是抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压、使用寿命长，缺点是通过的电流有限，因为自身的热噪声会影响测量精度，还有就是输出的也是模拟电信号。光纤温度传感器有体积小，灵敏度高，工作可靠、抗电磁干扰的优点，但是它的电路复杂、造价高。集成温度传感器准确度更高，体积更小，功耗更低，线性好，使用时电路简单更加适合在集成电路系统中应用。集成温度传感器又有模拟输出的和数字输出的。模拟温度传感器是将温度信号转化成电压或者电流信号输出；数字温度传感器的输出不是电压或电流式模拟信号，而是直接在传感器内部将模拟信号转变成数字信号直接输出。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分10考虑到搭建温度检测电路的简便性和易用性，我选择数字式的集成温度传感器，因为它相比其他类型的温度传感器，它的体积更小、功耗很低、灵敏度更高，而且电路简单，之所以没有选择模拟式温度传感器是因为数字式输出的直接是数字信号，而数字信号是可以直接被单片机接收并处理的，模拟信号则需要再经过AD转换（模数转换）才能被单片机接收处理，这样就无疑增加了电路的复杂度、程序的复杂性和温度检测的灵敏度和精度，又会增加电路的成本。基于以上理由选择数字式温度传感器是最好的。在数字式温度传感器中我选择具有代表性的DS18B20温度传感器，该产品采用美国DALLAS公司的产品，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域，并且有适合本课题用的防水型封装的产品，这一点至关重要。还有一些重要的特点就是独特的单线接口方式，DS18B20在与单片机连接时仅需要一个I/O口即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（1测温范围从55C到125C，而且在温度范围10C到85C内测温精度为05C。这一区间刚好可以满足我对测量热水水温的要求。（2工作电压范围3055V，符合一般数字电路供电要求。（3在使用时不需要任何外围电路。这一点也特别重要，因为它大大简化了电路，可以降低使用者在设计电路和使用电路时的难度，特别是在后期检查电路时节省了很多时间，电路简单同时也代表电路的稳定性好，精度更高。（4分辨率从9位到12位，用户可以自己选择设定。（5广泛使用。这一点也是很重要的，因为这方便我在使用DS18B20时可以很方便的查找相关的资料。具体的电路如图32，温度传感器DS18B20数据口连接到单片机的P32口上。GND1Q2VD3S8B047KRES5P图32温度检测电路【6】显示温度的介质通常情况下可以选择LCD显示和LED数码管显示。LCD显示外观更加好看，电路集成度比较高，显示内容丰富，但是价格过于昂贵，可以达到LED的几倍；而LED显示的价格便宜，虽然电路稍微复杂，但是也没有很大的难度，不属于设计电路的难点，使用频率也很高，而外观方面属于次要内容，所以最后选择用LED显示。考虑到热水器内的水温不会超过100C，也不会低于0C，所以只需要两个LED数码管就可以完全满足电路需要。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分11温度显示的实现方法有静态显示和动态显示。静态显示的优点是占有CPU时间少，显示便于监测和控制，显示程序比较简单；缺点是硬件电路比较复杂，占用单片机的I/O口多。动态显示特点就是用位选信号来控制数码管的亮灭，利用人眼的视觉暂留作用采用快速扫描的方式来显示内容，优点就是可以节省很多I/O口，电路简单，是使用最多的一种显示方式，缺点就是显示程序稍微复杂。考虑到本课题中单片机的I/O口会大量使用，我采用动态扫描显示。同时在数码管的类型上选择共阳极数码管。具体的温度显示电路如图33，这里数码管7号引脚是控制那个红点的，在本电路中不需要那个红点工作，所以不需要将它也接在I/O口上，这样做还可以省下一个I/O，供其他电路部分使用。数码管与单片机之间接一个510的排阻，然后接入P00P06，作数据通信，P07另作其他用途。数码管的片选由单片机的P31口和P32口控制。图33温度显示电路A1F2G3E4D56C8DPB9A0SPYRCQKSKV323水位检测和显示电路水位检测的方法有很多，最常用的有电极式水位检测电路，其整体构思如图1，脉冲信号先传给电极0，电极1N依待测水位的高低适当选定长度。随着水位的高低变化，脉动信号会通过电极0传递到水中。此信号又经浸入水中的电极进入信号处理电路，把各电极接收到的信号进行分辨处理变成幅值能反映水位高低的脉动信号。此脉动信号进入到信号保持电路，把脉动信号的幅值保持下来，变成一个相对比较稳定的直流信号。此信号再进入到水位显示及水位处理电路，把检测到的水位信号经该电路处理【7】。如图34遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分12图34电极式水位检测电路结构图其他的还有可以利用压力传感器来检测，这种方法可以连续检测水位，并且电路简单，其他的还有超声波水位检测，但这些都不很实际，不予考虑。在本课题中，水位不需要连续检测，只需要检测三个水位，依次是高水位、中水位和低水位，而且压力传感器是需要自己花钱购买的，所以采用相对经济的办法电极式，可以节省成本，而且对于实现水位检测这一功能也没有妨碍，是最佳的办法。在实际搭建电路的过程中，我发现电极式一个很重要的缺点就是要在电路中悬空电极，这对于实际使用很不利，也很不方便，所以我根据实际使用的便利性对电极式水位检测系统作了一些必要的改正。具体电路如图35，当水同时浸没三个电阻时，即R21、R23、R26全部浸入水中时水位为“高”；当R23、R26浸入水中时水位为“中”；当只有R26浸入水中时水位为“低”。图35水位检测改进电路图1KR21RES21KR23RES21KR26RES21KR20RES2Q9NPN11KR24RES210KR27RES25GNDAD转换单片机遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分13当水位检测电路在水位不同时输出不同的电压值，而这个电压值通过A/D转换芯片转换成数字信号，然后传递给单片机，单片机就会处理这些信号。在实际使用这个电路时，由于水质或者其他方面的差异，在水箱中的水分别处于“高”、“中”、“低”三个水位时，不同的使用环境下都有可能得到不同的电压值，也就是最终在单片机I/O口上得到不同的数字信号，所以在使用时要对三个水位电压进行提前测量并标定，让水量处于三个水位时输出的是一个小幅度的电压范围，而不是一个固定的电压值，相对于I/O口来说就是一个数字量的范围而不是一个单一不变的数字量。A/D转换芯片可以采用ADC0804，其功能如下【8】（1属于8位逐次逼近CMOS模数转换芯片。（2内部具有时钟发生器，转换时间可达100NS。（3输入电压范围0V5V，输入模拟电源可为5V。（4内部有输出数据锁存器，可以直接与单片机数据口相连。从以上的特点可以看出ADC0804符合电路的要求。具体的水位检测电路如图36，三极管选用NPN型S8050，放大倍数达到203。A/D转换芯片ADC0804的数据输出口连接到单片机的P2口，参考电压标定为25V。是芯片的片选端，将其接地就可以保证芯片CS永远处于选通状态；是芯片的读信号端，将其与单片机的P37相连，单片机可以给RDADC0804信号表示将要读芯片的数据；是芯片的写信号端，与单片机的P36口相连，WR单片机通过它给ADC0804信号表示将向其写数据。是芯片的中断请求端，但本电路INT中ADC0804与单片机的通信不用中断模式，故将其悬空不接入电路。图36水位检测电路150PFAK2ES93647GBVAE/LUPQ水位显示电路可以采用三个发光二极管连接在单片机的三个I/O口上，通过程序让单片机可以根据水位检测电路的不同水位时的数字量来使表示相应水位发光二极管亮。这个电路简单易行，之所以没有采用直接将发光二极管连接到水位检测电路中的方法，是因为在这种方法下我一直都没有找到一次亮一个二极管的解决办法。在这个方法下，当水位由遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分14低到高依次升高时，首先是“低”水位二极管亮，接着是“低”水位二极管和“中”水位二极管亮，最后是三个二极管都亮，这种方法显然不符合人们的使用习惯，故弃之不用。我所采用的办法可以很好的解决这个问题，因为在程序中规定单片机只能根据水位信号来让一只二极管发光，符合人们的习惯，虽然在电路上和程序上要多做一些事情，但这是必须的。具体电路如图37，电路中LED发光二极管D4表示“高”水位，D5表示“中”水位，D6表示“低”水位。图37水位显示电路D4LE2561KR30ESP7324实时时钟和显示电路因为这款电热水器的功能要有人性化的优点，要满足用户提前对热水器“预约”的需要，所以就要有一个实时时钟来让使用者可以根据自己的安排来让电热水器在几点几分开始加热热水，这样可以让使用者极大的节约自己的时间，又可以让用户有意的规避城市的用电高峰期，实时时钟也可以让单片机有一个判定是否到了加热时刻的依据，所以实时时钟对整个电路都是必要的。实时时钟显示的方式有两种（1用软件实现。用软件计时有个很大的优点就是不用专门的时钟电路，所以在电路设计上可以省下一大块。但是它的固有缺点又限制了它在本设计中的使用。用软件计时就是用单片机的定时器中断用程序语句来产生一个1S中断，但是单片机在执行不同语句时的时间长短不是恒定的，所以这样很容易产生一个很小的误差，而这样的误差是可以累积成一个很大的误差，这对于长时间、准确及时来说是坚决不允许的，所以这种方式不可行。（2用硬件实现。用硬件就要选择一个时钟芯片与单片机进行时钟通信，这里选遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分15择我们日常很常用的时钟芯片DS1302，它也是美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片，具有很多很实用的优点A它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能，并且是12小时制和24小时制可选的，可以满足使用者对时钟的各种要求。B简单的三线接口，只有一个串口的I/O，与单片机接连简单，节省单片机的I/O口。C工作电压范围20V55V，在芯片电压为20V时，内部工作电流低于300NA。D可接外部后备电池，可以防止在芯片断电后时钟丢失。断电后芯片在后备电池的供电下，时钟继续计时，当重新接电后无须重新修正时钟，方便使用。E外围电路简单，搭建电路很容易。F广泛使用，可参考的资料很多。基于以上理由，选择使用硬件来计时的实时时钟、选择DS1302作为本电路的时钟芯片是正确的。具体的电路图如图38，DS1302的晶振选用规定的32768KHZ的，VCC1口接36V的备用电池以防止主电源断电。是芯片的复位端，芯片工作时此端RST必须接高电平，接单片机的P25口。SCLK口是DS1302的输入口，接受来自单片机的信号控制DS1302的I/O口是读入还是输出，接单片机的P24口。DS1302的I/O口接P34用于和单片机的通信。图38实时时钟电路XGN6K7UYHZP上文已经论证过两种显示方式LCD显示和LED数码管显示的特点与优劣，并且决定选择LED数码管显示方式，为了电路中器件尽量的相同性，在实时时钟的显示上也选择相同的方式，并且也采用动态扫描的方式，数码管选择共阳极的。由于用户在定时加热时，年、月、日、秒这些信息对其是无用的，所以可以不予显示，我们只需要显示出小时和分钟这两个信息，这样四只数码管就可以满足要求。具体的电路如图39，数码管和单片机的连接和温度显示电路是一样的，但是数码管遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分16这次连单片机的P10P16口。在时钟显示电路中，DS6和DS5数码管表示时钟的“分钟”单位，DS4和DS3表示“小时”单位。数码管的片选分别接单片机的P21、P21、P22和P23。图39实时时钟显示电路47KR16ES289QS5AFG3DCDPBAPYCK325电源、加热和报警电路（1电源电路因为市电是220V的，而单片机和其他芯片的要求电压是5V左右，所以要有一个电源电路来提供合适的电压。电路的结构如下图310所示220V/9V变压器在电子市场可以很容易的买到，桥式整流电路我选用4个IN4007整流二极管搭建一个电桥，中间经过一些电容滤波，然后经过一个L7895C芯片就可以得到输出5V的电压。这个电路比较简单，但是可以满足电路对电源的要求。具体的电路图如图311。图310电源电路结构图220V交流电桥式整流电路7805芯片输出端220V/9V变压器遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分17图311电源电路【9】D2BRIDGE1T0/VUF6C5APPOL47INOU3GL8M电桥是用四个IN4007整流二极管构成的，在与L7805C之间接入两个电容值分别为1000UF和01UF的电容可以起到滤波的作用，可以让电压更加平稳。9V的电源经过L7805C后就可以输出5V的电压，供电路使用。（2加热电路因为加热电路的加热电源是220V的交流电，并非是单片机直接供电，而单片机需要控制加热电路什么时候加热，什么时候停止加热，所以我们必须在加热丝和单片机之间加上一个光电耦合器芯片MOC3023和一个双向可控硅芯片BTA41，这样单片机就可以控制加热丝是否要通电，这样就搭建了一个可控的加热电路。电路如图312图312加热电路【10】QARSKWHTEMHNCMOC3023是一个光耦合器芯片，与单片机的P07口相连，从其内部结构知道当P07口处于低电平时，其内部的LED灯亮，然后芯片就处于导通状态，电热丝R4就会通过电流进行加热。BTA41是一个双向可控硅芯片。（3报警电路遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分18报警电路在单片机接受到水位信号处于“低”是会发出蜂鸣声。具体的电路如图313，蜂鸣器通过一个三极管连接到单片机的P17口上。图313报警电路LS1BELQ85047KRS2VGNDP遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分194控制器软件设计41软件主程序设计主程序流程图如图41，程序开始时对AT89S52单片机、DS18B20温度传感器和DS1302时钟芯片进行初始化，然后调用温度检测、水位检测子函数采集温度和水位信号，然后单片机控制显示电路显示温度、水位并读取和显示时钟芯片的时钟，同时单片机还控制加热电路是否加热。如果有外部遥控器中断请求，单片机将响应并执行相应的中断函数。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分20图41主程序流程图开始初始化YN采集温度、水位并控制报警显示温度、水位和时钟停止加热到达预约时间吗加热到达预定温度吗YYN采集温度、水位显示温度、水位和时钟42中断函数程序流程当遥控器有按键按下时，单片机将响应外部中断并执行中断函数，具体流程如图42。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分21中断入口先调整时间加或减调整确定先调整温度加或减调整确定调整温度调整时间调温吗调时吗加或减调整加或减调整确定确定跳出中断YNYN图42中断程序流程43各功能模块程序设计431水温检测程序流程如图43，水温检测程序时当单片机在采集水温信息时要调用的子函数。程序在读出传感器温度后随即进行转换，因为读出的温度值是二进制的，需要转换成BCD码表示的温度值。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分22图43水温检测程序流程图开始读出DS18B20中的温度处理温度，分离温度值的个位和十位432水位检测程序流程如图44，水位检测程序会在单片机采集水位信号时被调用，程序中用定时器0进行定时，规定2S检测一次水位信号，电压信号通过AD转换后再由单片机读取。2S读一次水位电压值程序开始通过AD转换成数字量读ADC0804的数据图44水位检测程序流程图433实时时钟程序流程如图45，这个子程序开始时需设置一下初始时间，然后再读芯片内的时钟值，并作数值处理，分离分钟和小时值的个位与十位以便显示。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分23开始设置初始时间写地址控制字，读取数据读取时间，处理时间值图45实时时钟程序流程图遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分245软硬件调试写好的程序功能能否在设计的硬件上如愿以偿地实现呢当然硬件和软件的仿真调试是单片机开发必不可少的步骤。本文设计的硬件和软件调试在PROTEUS软件来完成。51仿真平台介绍PROTEUS是一款新颖的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，特别适用于单片机仿真，能够在线、实时仿真多种类型的单片机，诸如MCS51系列单片机、PIC单片机、AVR单片机等，能够像硬件仿真器一样进行软硬件调试，而没必要花钱去购买和维护价格不菲的仿真器，对于初学单片机的人来说，既减少了学习成本，又达到了良好的学习效果。用PROTEUS仿真单片机硬件投入少，PROTEUS所提供的元件库中，大部分可以直接用于接口电路的搭建，同时该软件所提供的仪表，不管在质量还是数量上，都是可靠和经济的。52仿真步骤要在PROTEUS中仿真电路首先需要在软件中新建并保存一个文件，然后在元件库中找到所需的元件，排列好元件的位置，然后对元件的各个接口进行电气连接。当电路搭建完成之后就可以双击单片机打开一个“EDITCOMPONENT”窗口，然后加载在KEIL编译程序时生成的HEX文件，点击OK后关闭此窗口后点击“调试”菜单中的“执行”选项或者是直接按下F12，就可以观察到程序仿真的结果了。53仿真结果首先调试的是水温检测程序，其结果如图51和图52遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分25图51水温程序调试结果然后是实时时钟程序调试结果，如图42图52实时时钟程序调试结果54硬件调试实时时钟的硬件调试结果如图53，时钟以24小时制显示时钟。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分26图53时钟硬件调试结果图遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分276总结在毕业设计中，硬件方面我搭建了硬件电路，具体有单片机电路、水温检测和显示电路、水位检测和显示电路、实时时钟和显示电路、5V电源电路、加热电路。软件方面我编写基于DS18B20传感器的温度检测和显示C语言程序、基于DS1302时钟芯片的实时时钟和显示程序，还编写了水位检测和显示程序和加热程序。其中在PROTEUS软件上成功调试了温度检测和显示、实时时钟和显示程序，两者都能够在软件上很好的实现各自的功能，温度程序可以稳定的在数码管上显示准确的温度值，时钟程序也可以准确的显示时钟。由于时间的紧迫，程序没有时间在自己的电路上调试，水位检测的程序也没能够程序调试。这款电热水器还有很大的改进空间，比如以后可以将控制器的红外遥控改进为微波遥控，这样通信的距离更广，更方便操作。通过做这个毕业设计，大大的提高了我单片机硬件电路和软件编写、调试方面的水平，锻炼了我的动手能力，是对自身能力的巨大提升。遥控式智能家用电热水器控制系统控制器部分28【1】苗红蕾，一款新型的智能家用电热水器，邢台职业技术学院学报第22卷第1期，2005年2月【2】刘坡、郑素丽、陈乐君，智能家用电热水器控制，HTTP/WWWMOTOROLACOMCN/SEMICONDUCTORS/MCUDSP/DOC/A11149_B1PDF【3】王福源、王玮、侯均衡，智能型电热水器的控制系统设计，三峡大学学报（自然大学学版）第24卷第6期，2002年12月【4】JANAXELSON，THEMICROCONTROLLERIDEABOOK，HTTP/WWWLVRCOM/FILES/MIBCH1PDF【5】KENNETHJAYALATHE8051MICROCONTROLLERARCHITECTURE,PROGRAMMINGANDAPPLICATIONS，WESTPUBLISHINGCOMPANY,1991年，第4页【6】李光飞、李良儿、楼然苗等，单片机C程序设计实例指导，北京航天航空大学