【正文】 單片機(jī)做為嵌入式應(yīng)用的微型計(jì)算機(jī)，由于其出色的性價(jià)比，極強(qiáng)的實(shí)用性，它取得了巨大的發(fā)展。采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能化，主要是因?yàn)槠洳捎妹嫦蚩刂频闹噶钕到y(tǒng)，實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)。第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案驗(yàn)證目前市場上的電熱水器有連續(xù)水流式，雖具有加熱速度快和體積小的優(yōu)點(diǎn)，但需要的功率大，大多數(shù)家庭供電線路難以承受。其次檢測加減按鍵，進(jìn)行溫度范圍調(diào)節(jié)，然后運(yùn)行程序，由傳感器經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，檢測水溫，當(dāng)檢測溫度低于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí)，開始加熱；檢測溫度高于預(yù)設(shè)溫度1℃時(shí)，停止加熱。為使硬件具有通用性，復(fù)位電路采用上電與按鍵復(fù)位結(jié)合設(shè)計(jì)，獨(dú)立式按鍵通過P3口掃描查詢，分別執(zhí)行功能查詢、增值、減值功能。單片機(jī)硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)配以按鍵、顯示器件構(gòu)成。具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：AT89S51采用+5V電源供電，設(shè)計(jì)要求制作一直流穩(wěn)壓電源，采用220V市電供電，經(jīng)橋式整流后送入濾波電路，再經(jīng)穩(wěn)壓芯片CW7805輸出+5V電壓。它集合了Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，功能很強(qiáng)大，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。在熱水器研發(fā)中模擬大自然中的負(fù)離子功效，利用熱水器的電能、空氣氣壓、水壓形成的勢能和動(dòng)能，作用于空氣或水中的水分子使其發(fā)生破裂，使空氣中帶負(fù)電荷的氧分子和微小的水分子結(jié)合，生成大量的負(fù)離子。實(shí)驗(yàn)證明，僅中溫保溫一項(xiàng)技術(shù)。 另外，A6采用了下傾式控制面板，實(shí)現(xiàn)半隱藏式安裝，使浴室裝修更完美。A6的外觀也獨(dú)具一格。而A6產(chǎn)品只需設(shè)定好你的洗浴時(shí)間即可。許多熱水器也有預(yù)約功能，但預(yù)約的都是加熱時(shí)間。 它獨(dú)有的斷電自動(dòng)記憶功能，即使突然停電，系統(tǒng)也會(huì)將之前設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)保存，從而在來電開機(jī)時(shí)仍保持原有設(shè)計(jì)，無需重新設(shè)置，方便簡單。 就中國的具體情況而言, 其研究成果雖稍遜于國外，但是學(xué)者們也在努力尋求技術(shù)的突破，比如海爾就走在了同行的前面。配合特有超厚高密度聚氨脂發(fā)泡層，節(jié)能指標(biāo)全面達(dá)到國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然倍受信賴。特別是還具備體貼的停電數(shù)據(jù)保留功能，就算停電48小時(shí)，也能自動(dòng)記憶所有參數(shù)，讓主人毫無后顧之憂。除具有正常的防漏電裝置外，還具備安全電流自我檢測功能，隨時(shí)檢測防漏電系統(tǒng)是否正常工作，雙重保險(xiǎn)將個(gè)體與電源完全分開，杜絕意外發(fā)生。國外對智能電熱水器的主要研究成果有：西門子智能電熱水器，采用德國新電腦溫控技術(shù)，確保出水溫度均勻恒定，使沐浴成為真正的享受。而事實(shí)正是如此。在節(jié)能上冰箱等家電產(chǎn)品已經(jīng)走在了前面，熱水器這種用電量很大的產(chǎn)品更加應(yīng)該推進(jìn)節(jié)能技術(shù)的普及。智能化技術(shù)的運(yùn)用有兩個(gè)好處，一是更方便，二是更節(jié)能，按照用戶的使用習(xí)慣提前預(yù)先加熱，讓使用者隨心享用熱水。 除了對耐用性的不懈追求，智能化技術(shù)運(yùn)用是今后技術(shù)發(fā)展的一個(gè)普遍趨勢。目前的內(nèi)膽技術(shù)紛 繁復(fù)雜，但究其本質(zhì)目標(biāo)都是一樣的：保溫、耐壓、不生銹、無水垢、不滲水是內(nèi)膽的基本要求?？照{(diào)的核心是壓縮機(jī)，電扇的核心是電機(jī)。 國內(nèi)外研究狀況和成果據(jù)了解，熱水器內(nèi)膽最關(guān)鍵，如果內(nèi)膽損壞就意味著整臺機(jī)器報(bào)廢。本選題目的是基于人們對現(xiàn)代家庭舒適、便利、安全以及多元化信息服務(wù)的需要，基于AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)具有智能特征的電熱水器控制器。隨著我國人民生活水平的逐漸提高，其生活條件有了很大的改善，智能化電器在人們?nèi)粘Ｉ钪姓加斜戎卦絹碓酱?，與家庭生活密切相關(guān)的熱水器品種層出不窮，花樣翻新。在當(dāng)今社會(huì)，科技日新月異，熱水器技術(shù)飛速發(fā)展，越來越多的科技成果被運(yùn)用到熱水器的制造中。中央供水和數(shù)碼智能的電熱水器也已進(jìn)入市場。電熱水器的優(yōu)點(diǎn)：易安裝，不受天氣的影響，不受樓層和供水管道的限制，投入小。時(shí)下的商品房通風(fēng)效果并不好，燃?xì)猱a(chǎn)生的污染無法及時(shí)消除，而電熱水器和太陽能熱水器則基本沒有這方面的憂慮。智能溫控儀表課程設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 背景、目的及意義 國內(nèi)外的研究狀況和成果 研究設(shè)想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案驗(yàn)證 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電源電路 鍵盤/顯示接口電路 報(bào)警電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 溫度檢測電路 水位檢測電路 AT89S51功能及特性介紹 第3章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主程序流程框圖 　鍵掃描子程序流程框圖 　顯示子程序流程框圖 運(yùn)行程序流程框圖 軟件仿真 結(jié)論 參考文獻(xiàn) 附錄1程序清單 附錄2 電源電路原理圖 附錄3智能電熱水器原理圖 附錄4 中文資料 第1章 緒論 選題的背景、目的及意義據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我市城鎮(zhèn)居民家庭以電熱水器為主，占總量的60％以上；從前風(fēng)光無限的燃?xì)鉄崴鳚u漸地黯然失色，市場份額僅剩不足20％；新興的太陽能熱水器雖然受到安裝條件的限制，但其安全、環(huán)保的性能廣受消費(fèi)者青睞，發(fā)展態(tài)勢迅猛，市場占有率已達(dá)到15％左右。于安全方面的考慮是城鎮(zhèn)居民更多選擇電熱水器和太陽能熱水器的主要原因。三大熱水器：燃?xì)鉄崴鳌H老矣；電熱水器———風(fēng)頭正勁；太陽能熱水器———后勁十足。隨著技術(shù)進(jìn)步和新品的開發(fā)，下置式、嵌入式等多種安裝形式的電熱水器先后上市，徹底擺脫了房間空間的限制。電熱水器的安全問題涉及到消費(fèi)者的生命，又加上近些年的能源危機(jī)，人們生活節(jié)奏的加快，智能化電熱水器越來越受到消費(fèi)者的青睞。如今的熱水器產(chǎn)品已經(jīng)絕對不是一個(gè)簡單的加熱器，而是科技含量高的現(xiàn)代化家電產(chǎn)品。正是在這樣的背景下，本設(shè)計(jì)選擇基于AT89S51單片機(jī)的智能電熱水器的設(shè)計(jì)研究。選用AT89S51單片機(jī)作為控制芯片，就是為了實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能化，持續(xù)穩(wěn)定的熱水供應(yīng)，自動(dòng)斷電的安全功能，使人們洗浴時(shí)能放心享受，利于人們的身體健康，其務(wù)實(shí)性能快速滿足人們對現(xiàn)代生活快節(jié)奏的需求。與其他家用產(chǎn)品不同的是，電熱水器沒有必要頻繁升級換代，出于安全性和經(jīng)濟(jì)性的考慮，熱水器的耐用性才是廠商需要絞盡腦汁的。對于熱水器來說內(nèi)膽是最關(guān)鍵的，從一定意義來說，內(nèi)膽的品質(zhì)就代表熱水器的品質(zhì)。市場上常見的類型有搪瓷內(nèi)膽、不銹鋼內(nèi)膽、鈦金內(nèi)膽、金圭內(nèi)膽等，搪瓷內(nèi)膽抗疲勞性差，不銹鋼內(nèi)膽焊縫容易漏水，目前比較先進(jìn)的內(nèi)膽主要是鈦金內(nèi)膽。燃?xì)鉄崴髟O(shè)有自動(dòng)恒溫控制，停氣自動(dòng)關(guān)機(jī)，超水溫泄壓等安全保護(hù)功能，即使臨時(shí)停氣，仍有儲(chǔ)存的熱水使用。而在非用水時(shí)間則啟動(dòng)中溫保溫方程式，根據(jù)設(shè)定溫度計(jì)算出最節(jié)能的保溫溫度，減小熱水器內(nèi)外溫差，因而大大減少保溫加熱次數(shù)，真正做到不拔插頭更省電。對于傳統(tǒng)的電熱水器行業(yè)而言，要想出現(xiàn)本質(zhì)性的突破幾乎是不可能的，而在功能上不斷提升，抓住人性化需求，卻是一條可行之路。阿里斯頓、比利奇、史密斯、海爾、美的爭先恐后推出了超大液晶屏、電子線控、超薄時(shí)尚、雙管加熱、漏電保護(hù)器、防電墻、多口出水等新技術(shù)，尤其是海爾，甚至在電熱水器上增加了按摩功能，專門的噴霧按摩噴嘴，讓消費(fèi)者可以足不出戶就感受按摩的快樂。西門子家電集團(tuán)采用西門子在電站技術(shù)上的強(qiáng)大防漏電安全技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出獨(dú)有的ELCB德國安全專家模式功能。櫻花IMES智能記憶節(jié)能系統(tǒng)，突破了傳統(tǒng)單時(shí)段節(jié)能模式，提供了獨(dú)一無二的三時(shí)段定時(shí)預(yù)熱和七種供水模式，其工作過程“聰明伶俐”，它不斷自動(dòng)存儲(chǔ)、分析主人近一個(gè)月用水的具體數(shù)據(jù)，以最經(jīng)濟(jì)的模式提前為主人準(zhǔn)備熱水，真正實(shí)現(xiàn)全天候節(jié)能供水。全新的智能中溫保溫功能，徹底彌補(bǔ)了傳統(tǒng)中溫保溫的缺陷，根據(jù)設(shè)定水溫、環(huán)境、季節(jié)的不同，自動(dòng)選擇最節(jié)能的保溫狀態(tài)，避免固定中溫技術(shù)大幅度溫差造成不必要的浪費(fèi)，縮短加熱時(shí)間，切實(shí)做到省電節(jié)能。完美的節(jié)能系統(tǒng)整合，把IMES智能記憶作為系統(tǒng)節(jié)能的核心，將各種節(jié)能的細(xì)節(jié)整合到盡善盡美，智能記憶與自動(dòng)加熱技術(shù)的融合應(yīng)用，自動(dòng)加熱、實(shí)時(shí)加熱、定時(shí)加熱三種工作模式任意選擇。近日，海爾推出了一款全新產(chǎn)品——銀海象A6智能專家，成為國內(nèi)第一款具備記憶和計(jì)算能力雙重智能的熱水器。 能記是A6的最大特色。 會(huì)算是A6的又一特色。用戶一般不知道該提前多長時(shí)間加熱，因此不是早了就是晚了。它會(huì)自動(dòng)根據(jù)當(dāng)前的室溫及水溫計(jì)算好所需的加熱時(shí)間，并自動(dòng)提前加熱，從而可以最大限度的減少用電損耗。 除了能記會(huì)算，它使用LED超大顯示屏，清晰明了；同時(shí)，A6引入無線智能遙控技術(shù)，不僅使熱水器安裝徹底擺脫了高度的限制，操作更自由方便。 此外，A6的節(jié)能效果同樣出色，智能預(yù)約、中溫保溫、分層加熱等讓您省錢到家。如深圳市明佳實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司獲得了19項(xiàng)熱水器發(fā)明專利的授權(quán)。 研究設(shè)想和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)AT89S51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)4kb的可系統(tǒng)編程Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。基于此，我采用AT89S51作為智能電熱水器的控制芯片，通過選用電源模塊、單片機(jī)模塊、ISP在線編程接口、鍵盤模塊、數(shù)碼管及指示燈顯示模塊、水溫、水位檢測模塊、報(bào)警輸出模塊，來實(shí)現(xiàn)智能控制的要求。單片機(jī)容易受外界環(huán)境干擾，因此要求供電電源單獨(dú)設(shè)計(jì)制作。限于單片機(jī)型號采用12MHz晶振和兩個(gè)33μF陶瓷平衡電容組成振蕩電路。系統(tǒng)工作時(shí)，首先檢測功能按鍵，進(jìn)行溫度范圍設(shè)置。當(dāng)溫度超過65℃時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。而且市場上傳統(tǒng)的機(jī)械式電熱水器控制功能不完善，而且精度低、可靠性差，因此電熱水器的智能化成為必然趨勢。CPU可以直接對I/O口進(jìn)行輸入、輸出操作及邏輯運(yùn)算，并且具有很強(qiáng)的位處理能力，能有針對性的解決由簡單到復(fù)雜各類控制任務(wù)。本課題是基于AT89S51單片機(jī)的智能電熱水器的控制器的設(shè)計(jì)，要達(dá)到的控制要求有：★功能 該智能熱水器具有以下功能：⑴電熱水器由800W電爐絲加熱，最高溫度為100176。⑵電熱水器的溫度可以設(shè)置，恒溫控制過程為設(shè)置的溫度，溫度控制誤差≤177。C。C。5176。⑹采用比例控制、并用晶閘管移相驅(qū)動(dòng)電熱器（電源電壓為AC220V）。方案一：以AT89S51單片機(jī)為控制中心的智能電熱水器AT89S51單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制能力強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。以PIC16C72為控制芯片的電熱水器，雖然功能很強(qiáng)大，但是存在一些很需要改進(jìn)的地方：中斷的現(xiàn)場保護(hù)是中斷應(yīng)用中一個(gè)很重要的部分由PIC16C72的指令系統(tǒng)中沒有專門的PUSH(入棧)和POP(出棧)指令，所以要用一段程序來實(shí)現(xiàn)該功能。通過以上兩種設(shè)計(jì)方法的比較來看，實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能控制可以有很多種方法。但考慮到成本控制和軟硬件實(shí)現(xiàn)難度，采用方案一的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步提高電熱水器的智能作用，能夠保證持續(xù)的熱水供應(yīng)，并能夠在異常情況下自動(dòng)斷電，可以滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰?，提高了人們生活的質(zhì)量。復(fù)位電路在系統(tǒng)上電或運(yùn)行過程中對單片機(jī)進(jìn)行初始化操作。數(shù)碼管用來顯示水溫和水位兩組數(shù)據(jù)，所有數(shù)碼管采用共陽接法，段控端接在單片機(jī)同一I/O口，位控端分別接在不同位的I/O口。加熱指示燈（綠）：加熱元件工作時(shí)，該指示燈被點(diǎn)亮。ISP接口通過并口與PC機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通訊，用編譯器對源程序進(jìn)行調(diào)試及編譯，通過ISP接口將形成的二進(jìn)制目標(biāo)程序下載到AT89S51單片機(jī)上。接著繼續(xù)檢測溫度按鍵，若無按鍵，則接著上一步的執(zhí)行（以新的設(shè)定值開始工作）。另外，在運(yùn)行主程序的時(shí)候，首先要檢測水位，若達(dá)不到預(yù)設(shè)值，則斷電，蜂鳴器報(bào)警；若達(dá)到預(yù)設(shè)值,則開始檢測水溫。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)以AT89S51單片機(jī)為核心，主要分兩部分：直流穩(wěn)壓電源和智能電熱水器控制電路，其原理圖見附錄二。智能電熱水器系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路