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1、 温度采集智能家居热水器郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计（论文） 题 目 温度采集智能家居热水器学生姓名 专业班级 学 号 系 别 指导教师(职称) 完成时间 2016年3月20日 温度采集智能家居热水器摘 要 随着社会的发展，人类科技的进步，各行各业都在使自己的产品智能化、数字化，因老式的热水器使用煤气或天然气对水进行燃烧加热，用手动的方式调节温度，不仅不能够精确的确定使用者需要的水温，而且还存在一定的危险性。电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用的家用电器，随着人们生活质量的提高，现代的家用电热水器已经摒弃了以前的做法，而采用一种更加精确、安全的实施方案。 C语言对单片机编程有诸多优点，
2、例如：便于移植、句法检查时错误少、坚固性好、头文件种类诸多，能够方便快捷使用各种函数等。本文采用STC89C52单片机作为控制器，使用C语言编写程序,设计了一款智能家用电热水器。使用按键键盘设定温度，温度可以精确到0.1摄氏度，并使用LED灯显示，能够精确提供用户所需温度的温水。采用DS18B20采集温度，使用LED灯显示，精确的显示出采集的水温。当所需温度高于当前采集的水温时，使用继电器控制外接加热源，当所需温度低于当前采集的水温时，继电器断开不加热。当所需温度高于采集温度时，继电器吸合开始加热。基本实现了智能控制功能。 关键字：18B20、STC89C52、热水器 ABSTRACT Wit
3、h the development of society, the progress of human science and technology, in all walks of life to make their products intelligent, digital, because the water heater using old-fashioned gas or natural gas is burned to heat water, adjust the temperature manually, not only can the user needs to be ac
4、curately determined, and there is some risk. Electric water heater is a kind of household appliances for bathroom and kitchen, restroom use, along with the improvement of peoples living quality, household electric water heater modern have rejected the previous practice, and by using a more accurate,
5、 safe implementation plan. The C language has many advantages, such as: microcomputer programming for transplantation, syntax check error less, robust, head file type many, can be convenient to use a variety of functions. This paper adopts STC89C52 MCU as the controller, the use of C programming lan
6、guage, designed a intelligent home electric water heater. Use the keyboard to set the temperature, the temperature can be accurate to 0.1 degrees Celsius, and the use of LED lights display, can accurately provide the required temperature of warm water. The DS18B20 collection temperature, the use of
7、LED lights display, display the temperature precise acquisition. When the required temperature is higher than the acquisition of temperature, use the relay to control the external heating source, when the required temperature is lower than the current collecting water, relay off without heating. Whe
8、n the required temperature is higher than the acquisition of temperature, relay starts heating. The basic realization of the intelligent control function. Key words: 18B20、STC89C52、目 录1 引言12 设计内容及性能指标13 系统方案比较、设计与论证23.1 主控制器模块23.2 温度测量23.3 设置温度33.4 显示模块43.5 电源选取44 系统器件选择55 硬件实现及单元电路设计65.1 主控制模块65.2
9、显示模块电路65.3 数码管显示驱动电路75.4 温度传感器(DS18B20)电路75.4.1 DS18B20基本介绍75.4.2 DS18B20控制方法85.4.3 DS18B20供电方式85.5 继电器加热控制电路96 系统软件设计106.1 程序结构分析106.2 系统程序流图106.2.1 DS18B20初始化程序流程图126.2.2 读温度子程序流程图126.3 程序编写与调试136.6.1 Keil编译器软件简介136.3.2 使用Keil软件建立一个工程136.3.3 使用Debug进行调试177 系统的安装与调试197.1 安装步骤197.2 电路的调试197.3 本章小结19
10、结论19参考文献20附录1 整体电路原理图21附录2 部分源程序22VII 温度采集智能家居热水器1 引言 随着人们生活水平的提高，热水器在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，越来越受到人们的青睐。由于燃气热水器易受水压限制，而且安全性较差。每年使用燃气热水器造成的爆炸、中毒等事故也屡有所闻。消费者对燃气热水器怀有一定的惧怕感，所以燃气热水器渐渐淡出市场。而智能电热水器越来越受到人们的认可。电热水器在中国的历史已经有10多年了，期间也经历了数次起落的过程，在上个世纪的最后几年，随着国外品牌的进入和国内一些大家电厂的目光转向电热水器，智能储水式电热水器能适应任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，
11、长时间通电可以大流量供热水。使用时不产生废气，既安全又卫生。目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。干净卫生，不必分室安装，调温方便。在电热水器发展到如今的水平，已经可以基本满足生产生活中的需求。但为求精益求精，当今学者将目光放在了更好的调节控制水温水位上，尽可能得使其更智能化，能够做到更加的安全稳定舒适。我国在对电热水器水温水位系统的研究已取得很大的成就，并在不断地完善之中。智能电热水器水温水位检测器是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（电信号）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表仪器。传统的电热水器水温水位检测器功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，然而采用单片机的电热
12、水器水温水位检测器功能多样化、精度高、抗干扰能力强。本文所研究的电热水器水温水位检测器是以STC89C52单片机作为主控制元件来能实现热水器里的水温显示在数码管。更进一步的采用继电器实现自动控制加热装置，是单片机应用在工业、农业、国防、医药、卫生等各行各业中的一个典型而普通的例子，随着科学技术的进一步发展，人们生活水平的不断提高，智能电热水器越来越受人们的青睐，同时节安全、节能、易操作也是不可缺少的。在本设计中，研究智能电热水器的水温检测器非常有意义。2 设计内容及性能指标 本设计采用51单片机+DS18B20温度传感器+数码管显示+继电器+功能按键组成。DS18B20温度传感器检测水温并将水
13、温信息转换成电信号传送给单片机，单片机将得到的数据进行处理、显示与控制。上电后数码管显示当前的水温温度，通过按键可设置水温值，当检测到的水温低于设置的水温值时，继电器吸合接通外部加热装置，使水温达到设定水温值。当水温值超过设定水温值时，继电器断开，停止加热。温度检测精确到0.1度。并具有掉电保存功能，数据保存在单片机内部EEPOM中，按键还具有连加、减功能。3 系统方案比较、设计与论证 该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态显示三部分电路组成，下面介绍实现此系统功能的方案。3.1 主控制器模块方案1： 采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、
14、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案2： 采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，用其控制水温测量控制系统，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现水温的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，
15、I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。3.2 温度测量方案1： 采用数字温度芯片DS18B20 测量实际温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件
