【正文】 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 摘 要 目前熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo) [1]。家用熱水器具有體積小、使用安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括加熱控制、溫度檢測等電路的設(shè)計(jì)。 電熱水器是一種可供洗手間、廚房、浴室使用的家用電器，具有無污染、安全、保溫時(shí)間長、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著人民生活水平的不斷提高和我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展 ,電熱水器得到不斷普及。 本文給出了一種基于51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的熱水器電加熱器的設(shè)計(jì)方案。本文運(yùn)用以 AT89S51為控制核 心的方法，提出了利用 DS18B20來實(shí)現(xiàn)溫度檢測，并設(shè)計(jì)一個(gè)由繼電器控制的電路，利用繼電器來改變小電流控制的電路功率，構(gòu)建了一個(gè)加熱控制電路，從而得出了可以實(shí)現(xiàn)加熱以及保溫的結(jié)論。 關(guān)鍵字： 熱水器，單片機(jī)， DS18B20溫度檢測器，繼電器 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） II Microcontroller of water heater controller design Abstract My graduation project topic is: the design of micro controllerbased home water heater controller. Water heaters have bee indispensable in the daily life of household appliances, the design and manufacture of more practical, more convenient, safer, more energyefficient water heater is continuing to pursue the goal of product designers and hardware circuit design including heating control, temperature detection circuit water heater is an available toilet, kitchen, bathroom and household appliances. Has the advantages of clean, safe, long holding time, easy to use. With the continuous improvement of people39。s living standards and the continuous development of China39。s power industry, electric water heaters are being more prevalent. In this paper, based on 51 singlechip design of the auxiliary heating of the water heater. In this paper, AT89S51 as the control core, DS18B20 temperature detection, and to design a relay control circuit, use the relay to change the smallcurrent control circuit power to build a heating control circuit, in order to get conclusion of water heating can be achieved and the keeping of temperature.. Keywords： Water heater, microcontroller, DS18B20 temperature detector, relay 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） III 目錄 1 引言 ............................................................... 1 2 家用電熱水器控制器的硬件設(shè)計(jì) ....................................... 2 系統(tǒng)總體設(shè) 計(jì)方案 ............................................. 2 主要技術(shù)參數(shù) ............................................ 2 單片機(jī)的最小系統(tǒng) ............................................. 3 單片機(jī)的選擇 ............................................ 3 復(fù)位電路和晶振電路 ...................................... 6 溫度傳感器 DS18B20的選擇確定 ................................. 7 DS18B20 的特性 .......................................... 7 DS18B20 的測溫原理 ...................................... 8 鍵盤與顯示 .................................................. 10 鍵盤部分 .................................................. 10 顯示電路 ............................................... 11 溫度檢測電路的設(shè)計(jì) .......................................... 12 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................................ 13 單片機(jī)與 PC機(jī)的通信接口 ..................................... 14 串行通信接口 標(biāo)準(zhǔn) RS232C ............................... 14 RS232C與 TTL邏輯電平的轉(zhuǎn)換 ........................... 14 電源電路的設(shè)計(jì) .............................................. 15 模式選擇電路的設(shè)計(jì) ......................................... 15 加熱控制電路的設(shè)計(jì) ......................................... 16 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .................................................... 17 設(shè)計(jì)思想 .................................................... 17 程序設(shè)計(jì)及流程圖 ............................................ 17 初始化模塊 ............................................. 17 溫度采集模塊 ........................................... 18 控制按鍵設(shè)計(jì)子程序流程圖 ............................... 18 加熱控制模塊設(shè)計(jì)子程序流程圖 ........................... 19 4 調(diào)試部分 .......................................................... 21 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） IV proteus 簡介 ................................................ 21 ........................................... 21 仿真結(jié)果 .................................................... 21 5 結(jié)論 .............................................................. 23 6 致謝 .............................................................. 25 參考文獻(xiàn) ............................................................ 26 附錄一 原理圖 ....................................................... 27 附錄二 PCB圖 ....................................................... 28 附錄三 仿真圖 ....................................................... 29 附錄四 程序 ......................................................... 30 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 引言 當(dāng)今社會(huì)大部分人在使用熱水器時(shí)，基本上都是采用的快熱式的。這是因?yàn)樗o人們帶來了極大的方便，人們不再為熱水器耗電量大而發(fā)愁，所以快熱式電熱水器走進(jìn)千家萬戶應(yīng)經(jīng)成為必然的。 我國也 在不斷大力提倡家庭使用熱水器，這樣可以為國家節(jié)省很多電能。使用電熱水器的方便之處還在于我國的電力來源比較方便，電能是無污染、清潔的，很受人們歡迎。 目前市場燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器、?chǔ)水式電熱水器遍地開花，然而燃?xì)鉄崴饕蚱浒踩[患及越來越高的使用成本正逐漸淡出熱水器市場 [2]；而太陽能熱水器也因其嚴(yán)格受天氣、氣候及安裝條件影響而很難占有更大市場份額；所以 電熱水器以其小巧時(shí)尚的外觀、 而且 加熱 方便 、比燃?xì)鉄崴鞲踩奶攸c(diǎn)橫空出世！在歐洲、東南亞市場熱水器發(fā)展歷程充分證明了這一點(diǎn)。 普通電熱水器有如下缺點(diǎn)： 熱水器長期通電，長期保持在六十度以上高溫，發(fā)熱管易結(jié)垢，內(nèi)膽易漏水，因而較易損壞； 管道熱水熱量損耗大； 等候用水時(shí)間太長； 在熱水流出前都必須浪費(fèi)一定量的冷水，根據(jù)管道的長短，一般家庭中冷水損耗量大，基本可達(dá) 1025升 /次。 而 電熱水器 克服了上述缺點(diǎn)。它有很多 優(yōu)點(diǎn) ，如： 安全，干凈環(huán)保；體積小所 占空間 小 ，安裝方便，款式多樣，美觀實(shí)用，也是職工福利和客戶禮品的絕佳選擇。特別方便于洗滌，和洗漱，是為現(xiàn)代家居廚房洗滌、衛(wèi)生間洗漱專業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的快速電熱水器，結(jié)合了燃?xì)鉄崴骱蛡鹘y(tǒng)儲(chǔ)水式電熱水 器優(yōu)點(diǎn) [3]。 這里之所以設(shè)計(jì)家用電熱水器正是看到了它的未來，即將來人們將越來越多的使用它。 系統(tǒng)主要要求： 控制器控制的熱水器功率是 2022W，采用兩根加熱棒。 可以顯示熱水器當(dāng)前水溫和設(shè)置水溫。 可以進(jìn)行水溫設(shè)置。 可以進(jìn)行速熱整桶水和低功率加熱等加熱模式的選擇。 加熱、保溫、低功率三種加熱模式進(jìn)行顯示。 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 2 家用電熱水器控制器的硬件設(shè)計(jì) 對(duì)于 家用電熱水器 來說，硬件系統(tǒng)是它的最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的叢礎(chǔ)。硬件的選擇和所選硬件的性能對(duì)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)的精度都有直接的影響，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功與 否很大程度上取決于硬件系統(tǒng)的設(shè)汁。 本系統(tǒng)硬件方案論證包括單片機(jī)、 溫度檢測傳感器、加熱控制驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、及鍵盤和顯示等電路的選擇。 系統(tǒng)總體設(shè) 計(jì)方案 設(shè)計(jì)家用電熱水器控制器，使控制器控制的熱水器功率為 2022W，采用兩個(gè)加熱棒?？梢燥@示熱水器當(dāng)前水溫和設(shè)置水溫；可以進(jìn)行水溫設(shè)置；設(shè)計(jì)也要實(shí)現(xiàn)可以進(jìn)行速熱整桶水、低功率等加熱模式的選擇等功能。利用發(fā)光二級(jí)管對(duì)加熱、保溫和低功率三種模式進(jìn)行顯示。 系統(tǒng)硬件電路包括加熱控制、溫度檢測、報(bào)警、復(fù)位等電路的組成。利用 LCD1602來 顯示實(shí)時(shí)設(shè)定溫度和實(shí)際溫度 [4]。 主要技術(shù)參數(shù) 1 溫度檢測范圍是 0℃ 80℃ 2 測量精度： +1℃ 3 鍵盤是采用撥動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定范圍為： 0℃～ 80℃ 4 參數(shù)調(diào)整：手動(dòng)控制 /程序控制 5 增加預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)加熱到設(shè)定的溫度時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào) 電熱水器控制器系統(tǒng)組成框圖 電熱水器控制電路由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，單片機(jī)，按鍵， LCD1602，傳感器，繼電器等部分組成。當(dāng)單片機(jī)的 P2 P21 口輸出低電平“ 0”時(shí)，兩根加熱棒都工作。當(dāng) P23輸出“ 0”時(shí)，報(bào)警電路工作。當(dāng) P2 P2 P2 P27 口為“ 1”時(shí) ，發(fā)光二級(jí)管亮，模式選擇