基于单片机电热水器控制系统

智能电热水器控制电路宿州学院09级自动化（一）班王昌志智能控制器的设计思想

智能控制器主要由STC89C52单片机组成。时间由单片机内部的定时器计数器提供。它由温度传感器DS18B20读取外部温度数据后传输到单片机内部。由2位数码管显示当前温度、2位显示预设温度，通过温度比较判断是否进行加热。

电热水器控制器的原理框图及说明系统的电路原理图：控制器的原理框图及说明1.主体控制器部分由STC89C52单片机组成，单片机系统由复位电路和晶振电路组成。复位电路可在电热水器系统出现故障时对单片机进行初始化。晶振电路提供单片机内部所需的输入脉冲。

2.AD转换由DS18B20实现，这是集AD转换和串行输出一身的芯片,它能将采集到的温度直接转换成串行信号输入到单片机中，单片机和预设定温度进行比较，判断是否进行加热。

3.加热控制系统使用继电器开关实现对加热丝通电和断电的控制。

4.显示部分分两部分。一部分是显示当前由DS18B20所测得的实际水温，一部分是用于显示人设定的理想温度，温度的设定可以通过按键开关实现理想温度的设定。显示器由七段数码管组成。两个用于显示实温，两个用于显示预温，也可以12864LCD进行与单片机的连接，实现温度的显示。

5.输入设备采用可直接与单片机通信的A/D温度传感器,使用直接接触测量的方法实现温度数据的输入。输出的温度数据通过P0口显示在12864LCD上。7.控制开关，由外部的电子继电器开关构成。通过软件对硬件编程实现开关的断开。8.电源模块由稳压芯片实现电压的稳定输出，提供单片机所需电压。主要器件的选择

一.单片机主控制器模块

单片机系统模块是由STC89C52单片机和一定功能的外围电路组成，包括为单片机提供复位电压的复位电路，提供系统频率的晶振电路。这部分电路主要负责程序的存储和运行。晶体可在1.2MHz～33MHz之间任选，电容C28和C29的典型值在20pF～100pF之间选择，但在60pF～70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常选择为30pF左右，但本电路采用100pF。主要器件的选择

单片机系统模块：主要器件的选择

二、AD转换器DS18B20

这是一款集温度传感器，DA转换以及串行输出的芯片，能实时的传递串行信号到STC89C52的RXD端。

DS18B20的DQ端连接到STC89C52单片机的RXD端。

主要器件的选择DS18B20与单片机的引脚连接图：主要器件的选择

三、稳压设备由于因STC89C52单片机对电源要求不甚严格，所以+5V电源来源方便，且经稳压管稳压比较可靠，较经济实惠，所以本课题采用LM7805稳压芯片实现单片机供电的稳定，如图所示：为交流电经LM7805所得到的+5V.

主要器件的选择四.

水温加热控制电路模块

加热部分采用三极管控制继电器，加热电阻通过发光二极管来显示加热与否，当加热时二极管发光，而不加热时二极管不发光，为了在关机和超温保护的状态下能可靠的关断加热电源，电路中加入了继电器来控制加热电源。通过继电器控制电热丝加热。与电热丝并联的LED发光管用来指示电热丝的工作状态。此加热方式可以通过软件设计控制电热丝的加热时间。

主要器件的选择图2-2-5水温加热控制模块电路图

水温加热控制模块电路图主要器件的选择五、显示设备

显示电路的设计是采用可调节亮度的液晶LCD串行接口电路，用来显示当前水温和预设温度，其直观性更强,亦可大大减少电源的功耗。

也可用四位数码管进行显示。本系统选择12864LCD。它的电路图如图2-2-3所示。主要器件的选择显示设备与单片机的连接图：图2-2-3液晶显示电路图主要器件的选择六、电子开关和晶振

晶振从外部接入一般6MHz，输出的是高低电平控制光电二极管控制输出。（即控制电阻丝的加热）输入电平开关在STC89C52I/O接口直接接入继电器闸刀开关。在P2口的六个管脚接入六个闸刀开关，P2.4，P2.5，P2.6实现温度1，温度2的显示以及当前温度的改变。由程序在检测到有电平变化时就转向相应的中断子程序。控制开关与STC89C52的连接图图2-2-6键盘输入电路模块软件划分及主流程图

根据设计要求，在完成硬件设计基础后需对系统软件进行C语言程序设计。

按即热式热水器的功能，系统程序须实现系统程序扫描、加热控制和按键扫描处理任务显示。开始单片机初始化设置理想温度显示当前温度清空温度缓存传感器读取温度水温比较加热水温低扫描输入开关有无控制开关输入NYYN主程序温度加热子程序开始保护现场当前温度小于预设温度？加热器工作加热器停止加热状态灯亮加热状态灯灭恢复现场返回

NY按键扫描子程序流程图+键按下？—键按下？加热档位加1热档位减1发按键音、消抖开关键按下？结束YNNNY关机，停止输出等待开关键再次按下开机恢复开机Proteus模拟实验结果原理图实测温度值即热式电器改进点：电热水器，除了具有常规功能外，还应具有电脑遥控和定时预约两大特点：它的两段定时预约功能，可设置使用热水的时间和温度，对热水器进行预约，到了需使用热水的时间，热水器已自动将水温加热到设置的温度。

如供应热水时间为晚上A时，热水温度设置为B摄氏度，关机时间设置为晚上C时，它就根据气温、水温、功率、容量和时间等参数自动运算，用经济节能的方式加热，于晚上A时准时供应B摄氏度的热水，C时准时关机。即热式电器改进点：如果用户需要一天之内有两个时段都供应热水，如早上N时M分供洗漱热水，晚上J时供应沐浴热水，用以上方法，同样能方便地完成两段定时预约设置，保证满足用户的热水需求