智能电热水器控制器

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1、摘要摘要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。市场上传统的机械式电热水器控制功能不完善 ,而且精度低、可靠性差，生活质量的提高使得消费者对电热水器要求越来越趋向于智能化和数字化，因此智能家用电热水器出现满足了大众的需求。它采用智能控制器为控制中心，具有抗干扰能力强 ,工作可靠稳定,自带 flash 闪存等特点，完全满足高

2、性能的电热水器的控制要求能。智能家用电热水器控制器有对温度精确控制，可靠的水位采集电路，防止干烧，时间设定等等功能。我们考虑到家电业的激烈竞争，节约生产成本，智能家用电热水器控制器的设计主要采用简单的器件：如 51 单片机，液晶屏显示 12864，ADC0809 等配件构成，与 C 语言软件编程相结合；充分利用内外围功能，以提高产品的性价比，稍加改进，便能以较低成本应用于实际批量生产中。【关键词】智能控制器、功能、设计- 2 -目录目录第一章第一章 设计方案设计方案1.1 设计思想设计思想61.2 实现功能实现功能6第二章第二章 硬件设计硬件设计2.1 智能控制器的核心智能控制器的核心 7 7

3、2.22.2 矩阵式键盘按键功能矩阵式键盘按键功能 9 92.32.3 液晶屏显示部分液晶屏显示部分 1010 2.42.4 A/DA/D 转换模块转换模块 10102.52.5 水温及水位检测电路水温及水位检测电路 11112.62.6 漏电检测及报警电路漏电检测及报警电路 1111 2.72.7 加热及继电器失控保护电路加热及继电器失控保护电路 1111第三章第三章 软件设计软件设计3.13.1 智能控制器子程序设计智能控制器子程序设计1212 3.2 主程序流程图主程序流程图13总结总结14参考文献参考文献14附录附录15- 3 -第一章第一章设计方案设计方案1.1 设计思想 智能电热水

4、器控制器主体由 51 单片机组成。时间由单片机内部的定时器计 数器提供。由温度传感器 ADC08098 读取外部温度数据并传输到计算机内部。由 液晶屏 12864 显示温度、时间，联合控制开关输出想要的数据。 输入由接口芯 片和串并转换芯片 74LS165 从单片机的串口输入。 1.主体部分由 STC89C52 单片机组成，单片机外接晶振。作为内部定时器的 输入脉冲。时钟由内部的定时器构成。 2 .AD 转换由 ADC08098 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。 3 .输出通道使用电子开关配合光电二极管实现对加热器的控制。 4.

5、显示部分分两部分。一部分是由于显示时间一部分是用于显示温度。时间 和温度显示当前时间和温度，可以通过转换开关实现当前时间和设定时间的转 换。温度也是同理。显示器由七段数码管组成。四个用于显示时间，两个用于 显示温度。六个数码管通过一个 I/O 口扩展芯片 8255A 与单片机连接。 5. 输入设备采用一个 I/O 接口芯片。使用扫描的方法实现数据的输入。输 出的并行数据通过一个并行/串行接口芯片实现串口的输入。 6.控制开关，由外部的电子开关直接输入。硬件上使用 I/O 引脚直接输入。 在编程上由程序上直接扫描 I/O 引脚通过引脚电平的变化转入相应的中断子程 序，实现相应的功能。 7.输出控

6、制，由电平控制的光电二极管实现。光电二极管直接接到单片机的 输出引脚。温度检测水位检测单片机电源键盘输入水位控制加热控制液晶显示状态显示1.21.2 实现功能实现功能 设计的智能电热水器将要实现的功能： - 4 -1、对温度精确控制 .采用高性能的温敏电阻实时采集热水器内水温 ,将温 度信号转变为电压信号后送单片机处理 ,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、开机方式有立即开机和定时开机两种 .24 小时内任意设定开机时间 .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

7、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、防漏电等多项自检功能，使用户在使用过程中安全更有保障。 第二章第二章硬件设计硬件设计2.12.1 智能控制器的核心智能控制器的核心 我们采用了单片机（STC89RC52）为智能控制器的控制核心。STC89C52RC 单片机:它具有抗干扰能力强 ,工作可靠稳定 ,自带 flash 闪存等特点 ,完全 满足高性能的电热水器的控制要求 .同时考虑到家电业的激烈竞争，节约生产 成本，我们用尽量简单的器件实现这些功能，并充分利用内外围功能，以提高 产品的性价比，稍加改进，便能以较低成本应用于实际批量生产中

8、。 STC89C52RC 单片机功能介绍： STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使 得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具 有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定 时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至 0Hz 静态逻辑操 作，

9、支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运 作频率 35Mhz，6T/12T 可选。 和 atmel 的对比 ，STC89C52RC 单片机有: 8K 字节程序存储空间； 512 字节数据存储空间； 内带 4K 字节 EEPROM 存储空间; 可直接使用串口下载； STC89C52RC 引脚功能：p0 口：p0 口是一个 8 位漏极开路的双向 i/o 口。 作为输出口，每位能驱动 8 个 ttl 逻辑电平。对 p0

10、端口写“1”时，引脚用作 高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，p0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。 在这种模式下， p0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，p0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字 节。程序校验时，需要外部上拉电阻。p1 口：p1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 输出缓冲 器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉- 5 -高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部 电阻的原因，将输出电流（iil） 。 此外，p1.0 和 p1.2 分别作定时器/计数器

11、2 的外部计数输入（p1.0/t2）和时 器/计数器 2 的触发输入（p1.1/t2ex） ，具体如下表所示。 在 flash 编程和校 验时，p1 口接收低 8 位地址字节。 引脚号第二功能p1.0 t2（定时器/计数器 t2 的外部计数输入） ，时钟输出p1.1 t2ex（定时器/计数器 t2 的捕捉/重载触发信号和方向控制）p1.5 mosi（在线系统编程用）p1.6 miso（在线系统编程用）p1.7 sck（在线系统编程用）p2 口：p2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲 器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端

12、口拉 高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部 电阻的原因，将输出电流（iil） 。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 movx dptr） 时，p2 口送出高八位地址。在这种应用中，p2 口使用很强的内 部上拉发送 1。在使用 8 位地址（如 movx ri）访问外部数据存储器时，p2 口 输出 p2 锁存器的内容。在 flash 编程和校验时，p2 口也接收高 8 位地址字节 和一些控制信号。p3 口：p3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲 器能驱动 4 个 ttl 逻辑电平。对 p3 端口写“1

13、”时，内部上拉电阻把端口拉 高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部 电阻的原因，将输出电流（iil） 。 p3 口亦作为 stc89c52 特殊功能（第二功能） 使用，如下表所示。在 flash 编程和校验时，p3 口也接收一些控制信号。端口引脚 第二功能p3.0 rxd(串行输入口)p3.1 txd(串行输出口)p3.2 into(外中断 0)p3.3 int1(外中断 1)p3.4 to(定时/计数器 0)p3.5 t1(定时/计数器 1)p3.6 wr(外部数据存储器写选通)p3.7 rd(外部数据存储器读选通)此外，p3 口还接收一些用于 flash 闪存编程和程序校验的控制信号。rst复位输入。当振荡器工作时，rst 引脚出现两个机器周期以上高电 平将是单片机复位。ale/prog当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许） 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ale 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的 是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ale 脉冲。对 flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（pro