【文章內(nèi)容簡介】 ，則開始加熱，當檢測到當前水溫高于設置的水溫上限時，加熱繼電器斷開，停止加熱。（2）判斷熱水器當前水位，當檢測到當前水位低于系統(tǒng)水位下限時，加水繼電器吸合，開始加水，當檢測到當前水位高于水位上限時，加水繼電器斷開，停止加水，并且蜂鳴器響應，開始報警，直至人為按下取消報警鍵,報警停止。 系統(tǒng)軟件結構流程圖 子程序設計當系統(tǒng)打開以后，先程序初始化，如果想預約加熱時間，則允許中斷，允許中斷之后，輸入需要設置的預約時間，輸入完成后，開啟定時器0，液晶會將輸入的數(shù)值進行顯示，當預約時間完成后，中斷關閉，系統(tǒng)返回原來的狀態(tài)，進行下一步工作。 定時子程序流程圖 水位檢測子程序設計系統(tǒng)運行時，首先進行初始化，單片機會對當前水位進行檢測，檢測完成后會將檢測到的實際水位與系統(tǒng)本身的水位上下限值進行比較，當檢測到當前水位小于熱水器水位下限時，加水繼電器自動吸合，開始加水。當檢測當前水位不小于熱水器水位下限時，則判斷當前水位是否大于熱水器水位上限，若當前水位大于熱水器水位上限，則加水繼電器自動斷開，停止加水，蜂鳴器響應，開始報警。若當前水位不大于水位上限時，則返回繼續(xù)加水。 水位檢測子程序流程圖 加熱繼電器控制子程序設計當系統(tǒng)開始運行后，首先開始初始化，系統(tǒng)會對當前的水溫進行初步判斷。若檢測實際的水溫小于下限值時，則加熱繼電器吸合，開始加熱；若不小于下限值，則檢測水溫是否大于上限值，當檢測到實際水溫大于設置的上限值時，加熱繼電器斷開，不再加熱。 加熱繼電器控制子程序流程圖5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 仿真軟件介紹在本次設計中運用到了PROTEUS的ISIS電路分析實物仿真系統(tǒng)和KEIL單片機編程軟件，通過對它們聯(lián)調(diào)可以仿真出本次設計的系統(tǒng)。下面對這個兩個軟件做簡單的介紹。 Proteus軟件Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。該軟件具有以下幾個特點：（1）具有模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)（不高于ARM7）設計與仿真功能。（2）具有多種形式的調(diào)試功能。（3）具有各種信號源和電路分析所需的虛擬儀表。（4）支持Keil、MPLAB等第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。（5）具有強大的原理圖到PCB板設計功能，可輸出多種格式的電路設計報表[16]。 Keil軟件Keil軟件是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，它可以提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，可通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。另外，Keil生成目標代碼的效率非常之高，編譯后生成的匯編代碼也很緊湊，且容易理解[17]。 系統(tǒng)電路仿真本設計采用Proteus軟件對電路進行仿真，首先將仿真需要的元器件找到，按照硬件設計原理圖在Proteus里面建立元器件連接關系，然后將硬件電路圖繪制在軟件中，接著新建一個工程，選擇AT89C52單片機，新建一個文本文檔，將文本文檔保存為“.c”文件，將其添加到工程，然后對系統(tǒng)程序進行編寫，編寫完成之后通過“Options for target”找到“creat hex file”，找到之后選中“creat hex file”并進行編譯，生成“.hex”文件，然后在Proteus軟件中雙擊單片機，在“Program File”中勾選“.hex”文件，單擊確定，接著點擊仿真界面左下角的開始按鈕，系統(tǒng)進入初始化，初始化結束后，溫度傳感器會采集當前的溫度值，LCD1602會顯示當前溫度和所設置的溫度上下值。 仿真圖 PCB板設計與制作 PCB介紹PCB，中文名稱為印制電路板或印刷線路板，它不僅是電子元器件的支撐體，還是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板，它根據(jù)電路層數(shù)分類可分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復雜的多層板可達幾十層[18]。 PCB板設計對于PCB板的設計，首先需要對本次設計的電路原理圖設計，設計完成后就進行繪制，繪制完成后進行檢查，確認電路原理圖正確后，進行編譯，生成網(wǎng)絡報表，然后對各個元器件進行封裝，以生成和實現(xiàn)元器件具有相同外觀和尺寸的網(wǎng)格。封裝完成之后建立一個PCB文件，根據(jù)本次設計的實際情況對板子的大小、線距、線寬等重要數(shù)據(jù)進行設置，設置完畢后，單擊設計菜單下的更新選項，此時PCB文件便開始更新，更新之后將生成PCB圖。 PCB板實現(xiàn)依照生成的PCB圖進行制作，制作的時候根據(jù)PCB面板的大小安置元件，同時，盡量保證元件之間的引線不會發(fā)生交叉。元器件擺放完后，進行DRC檢查，排除元器件在布線時引腳或引線發(fā)生交叉錯誤，錯誤排除之后，開始調(diào)整元器件的位置，調(diào)整完后開始布線，在布線時不能出現(xiàn)小于或等于90度的角，以防尖端放電和腐蝕過度。布線完成后，可對PCB圖進行檢查，確認無錯誤并連接完成后進行PCB板的轉(zhuǎn)印、腐蝕、鉆孔等操作。 PCB圖 電路板制作在本次設計的電路板制作中，首先需要對PCB板進行檢查，然后對元器件的種類、型號、數(shù)量進行確認，確認完后將元器件按照從左到右，從上到下，從里到外，從小到大，從低到高的順序合理的裝置在電路板上[19]。裝置完成后用焊接工具開始進行焊接，焊接完成后，檢查焊料是否會引起焊點短路，是否存在漏焊等現(xiàn)象。 焊接實物圖 系統(tǒng)調(diào)試本次設計系統(tǒng)調(diào)試的主要任務是排除系統(tǒng)的硬件電路故障，包括設計性錯誤和工藝性故障。當把所有的元器件焊接完成后，開始調(diào)試，首先對焊接的電路板進行檢查，查看是否焊接完整，檢測電源線，看電源電路是否能為整個系統(tǒng)正常供電，檢查完成后，打開電源，給系統(tǒng)通電，系統(tǒng)開始工作，LCD1602顯示屏顯示當前溫度、溫度上下限值及預約時間。在這里用戶可設置加熱時間和溫度上下限值，系統(tǒng)剛打開的時候，預約時間是默認關閉的。 LCD1602顯示圖 若需要預約時間，需自己設置，這里隨意設置的預約時間為1分鐘，預約時間不到，熱水器不會進行加熱。當預約時間到達之后熱水器開始加熱。本次設計的時間值不是固定的，另外，若不需要預約，可不進行設置，在本次設計調(diào)試的時候，用熱水進行加熱。, 預約時間示意圖當檢測到熱水器當前溫度低于設置的溫度下限時，加熱繼電器吸合，開始加熱，加熱指示燈亮。 溫度檢測示意圖當系統(tǒng)檢測到熱水器當前的溫度高于設置的溫度上限值時，加熱繼電器會自動斷開，停止加熱，加熱指示燈關閉。 溫度檢測示意圖當水位傳感器檢測到熱水器當前水位低于水位下限時，缺水指示燈亮起，加水繼電器吸合，開始加水，直到加至水位上限時，加水繼電器關閉。 水位檢測示意圖當檢測到熱水器當前水位高于水位上限時，加水繼電器斷開停止加水。且報警指示燈亮，蜂鳴器開始報警，直到人為按下取消報警鍵，報警停止。 報警示意圖6 結 論本設計針對功能單一的熱水器控制系統(tǒng)，提出了解決的方案。通過對方案的確定、硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計，繪制了電路原理圖，PCB圖，利用系統(tǒng)仿真與調(diào)試制作了電路板。本次設計的熱水器控制系統(tǒng)基本能完成預期的定時加熱、自動檢測水溫水位及智能報警功能。解決了熱水器功能單一的問題。但是，在本次設計中還存在很多不足之處。例如在控制方面可以讓水位傳感器實時對水位進行檢測，確保全天水位都處在正常狀態(tài)，用戶可以不用因為缺水的問題，不能正常使用熱水器。在溫度的加熱方面可以讓系統(tǒng)實時記錄用戶每一次淋浴時的溫度，然后對采集到的溫度數(shù)據(jù)進行分析，得出用戶淋浴時最常用的溫度，了解到用戶的習慣后可智能化安排預熱功能，這樣不但節(jié)約了用戶自己設置的時間，還非常節(jié)能。在這次設計的過程中，我清楚的認識到自己以前所學習的單片機和編程基礎是遠遠不夠的，所有我還需要認真地去學習。參 考 文 獻[1] 羅運俊. 太陽能熱水器發(fā)展概況及基礎知識[J].太陽能熱水器技術講座（一）2004,1(1):5861.[2] 焦青太. 當今世界太陽能熱水器的發(fā)展概況[J].建筑節(jié)能。2007,4(8):5962.[3] 胡潤青. 蓬勃發(fā)展的太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)[J].建設科技。2006,2(12):5860.[4] 汪銘東, 梅廣輝. 基于單片機與DS18B20的機柜溫度控制器設計[J].現(xiàn)代電子技術。2014,4 (12):810.[5] 顧涵. 基于51單片機的小型溫度采集系統(tǒng)設計[D].常熟理工學院。2012.[6] 韓婷婷. 基于單片機和PID控制的即熱式熱水器的研制[J].工業(yè)控制計算機。2010,5(6):218.[7] 孟偉, 方世巍. 基于單片機的智能家用熱水控制系統(tǒng)的設計[J].微型機與應用。2011,2(12):515.[8] 李美鳳, 賈偉偉. 基于單片機的熱水器智能控制系統(tǒng)設計[J].電子質(zhì)量。2012,6(4):310.[9] 趙君. 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)[D].吉林大學。2012.[10] 翟敏煥. 基于單片機的即熱式電熱水器控制系統(tǒng)的設計[J].現(xiàn)代計算機。2012,3(10):2026.[11] 盧晶晶. 基于單片機的測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].單片機應用。2011,8(9):1316.[12] 趙齊, 宋蕊. 基于單片機的熱水器溫度智能控制設計[J].微型機與應用。2012,5(8):27.[13] 朱桂霞, 尹飛. 太陽能熱水器的智能控制[J].硅谷。2011,7(10):1218.[14] 孫先波, 譚建軍. 太陽能熱水器防凍智能測控儀設計[J].湖北民族學院學報(自然科學 版)。2011,9(2):510.[15] 劉國鈺. 太陽能熱水器的檢測控制系統(tǒng)的設計[J].科技致富向?qū)А?012,3(10):1520.[16] 李青霖, 王棟殷, 瑩瑩. 現(xiàn)代家庭新型全自動太陽能熱水中心研究[J].科技創(chuàng)新導 報。2011,6(26):58.[17] 霍震宇, 馬永強, 楊駐. 智能化太陽能熱水器控制系統(tǒng)設計[J].煤炭技術。2011,9(12):3540.[18] Consumer preferences for improvements in mobile telemunication services[J]. 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