基于单片机的即热式电热水器的设计
基于单片机的热水器控制系统设计
基于单片机的热水器控制系统设计在现代生活中，热水器已经成为了人们日常生活不可或缺的一个设备。
为了更加智能地控制热水器，减少人们的烦恼，本文将介绍基于单片机的热水器控制系统设计。
系统架构本系统采用单片机控制电路来实现对热水器的控制。
其架构图如下：+--------------+ +---------------------+ +--------------+| 温度传感器 | --(1)->-- | 单片机控制电路模块 | --(2)->-- | 水温调节电路 |+--------------+ +---------------------+ +--------------+系统中使用了温度传感器，该传感器将水温转化为电信号，通过模拟电路与单片机相连，单片机控制电路模块通过读取该信号可知道当前水温；同时，该模块还能够进行分析和处理，然后控制水温调节电路，从而对热水器的水温进行控制。
模块设计温度传感器模块温度传感器是将水温转化为电信号的传感器。
为了方便采集，我们选用了DS18B20 温度传感器。
它有一个数字接口，可供单片机直接使用。
该传感器精度高、体积小、响应快，同时还具有防水设计，可取得良好的实际效果。
单片机控制电路模块单片机控制电路模块主要包含了单片机芯片、显示模块和控制模块，其中单片机芯片是核心，显示模块主要负责将数据显示出来，而控制模块则负责控制水温调节电路。
水温调节电路模块水温调节电路模块需要根据实际情况进行设计，常见的设计方案包括使用继电器、双向电位器和三角电位器等等。
在此我们可以使用简单的单向电位器，这种方法具有实现简单、成本低等优点，完全可以满足我们的需求。
系统实现在实际实施中，我们需要将上述模块捆绑在一起，完成整个系统设计。
具体实现流程如下：1.按照电路图进行电路连接；2.根据需要对单片机控制电路进行程序编写和调试；3.完成系统的整体调试，确保系统能够正常运行；4.安装系统，将温度传感器放到热水器中，且要接地防水，保证系统安全可靠。
基于51单片机的家用电热水器设计说明
基于51单片机的家用电热水器设计说明一、引言家用电热水器在现代生活中起着至关重要的作用。
传统的家用电热水器往往存在能耗高、操作不便等问题，因此需要一种新的设计方案来改善这些问题。
本文将介绍一种基于51单片机的家用电热水器设计方案，旨在提高热水器的效能和用户体验。
二、硬件设计1.控制电路该电热水器的控制电路由51单片机、温度传感器、电动阀门和水泵组成。
51单片机作为核心控制芯片，可以实现对温度、加热和水泵的控制。
温度传感器与单片机相连，用于检测水温并反馈给单片机。
电动阀门和水泵也与单片机相连，通过单片机的控制来实现水的流动和加热。
2.供电电路该电热水器的供电电路由交流电源转换为直流电源的开关电源和稳压电路组成。
开关电源可以将输入的220V交流电转换为12V直流电，并通过稳压电路将其稳压为5V供给单片机及其他辅助电路使用。
三、软件设计1.温度控制算法该电热水器采用闭环温度控制算法，即根据温度传感器检测到的水温与设定的目标温度进行比较，通过调节电动阀门和水泵的开关来控制水的流动和加热。
具体的控制算法可以参考PID控制算法来实现。
2.用户界面设计该电热水器的用户界面可以采用LCD显示屏和按键控制来实现。
LCD 显示屏可以显示当前的水温、设定的目标温度和工作状态等信息。
按键控制可以用于调节目标温度和启动/停止热水器等操作。
四、功能特点1.自动控制该电热水器通过温度传感器和51单片机的控制，可以实现对水温的自动控制。
当检测到水温低于设定的目标温度时，电热水器会自动启动加热和水泵，直到水温达到目标温度为止。
当水温超过设定的目标温度时，电热水器会自动停止加热和水泵。
2.人性化设计该电热水器的用户界面简单直观，用户可以通过按键来调节目标温度和启动/停止热水器。
LCD显示屏可以实时显示当前的水温和设定的目标温度，方便用户进行操作和监控。
3.能耗节约该电热水器的自动控制功能可以确保水温始终保持在设定的目标温度范围内，避免了长时间加热和过热导致的能耗浪费。
基于单片机的智能热水器设计与探讨
基于单片机的智能热水器设计与探讨智能化技术的发展大大提升了生活品质，其中智能热水器作为家居生活中不可缺少的部分，其智能化设计已经成为必不可少的趋势。
在本文中笔者将从单片机基础、智能热水器的设计及其实现的流程三个方面阐述基于单片机的智能热水器的设计与探讨。
一、单片机基础单片机是一种集成了微控制器、内存和外设的器件，广泛应用于嵌入式系统、自动化等领域。
以AT89C51单片机为例，其包含CPU、闪存、SRAM、I/O端口、定时器和串行通信接口等外设。
二、智能热水器的设计智能热水器的设计主要分为输入输出模块、控制模块、加热模块、保温模块和面板模块五个部分。
我们以AT89C51单片机为控制模块设计开发环境来具体说明智能热水器的设计实现流程。
输入输出模块：使用按键作为输入，LED灯作为输出，通过输入输出模块控制热水器的开启、关机、当前温度显示等功能。
控制模块：使用AT89C51单片机的CPU和Flash ROM实现控制运算和程序储存，通过GPIO和PWN输出到加热模块和保温模块，使其可以控制加热和保温的时间和温度。
加热模块：使用PTC陶瓷加热器实现加热效果，并可以通过控制模块控制其加热时间和温度。
保温模块：使用保温层和PVC塑料材料实现保温效果，并可以通过控制模块控制其保温时间和温度。
面板模块：使用OLED显示屏实现当前热水器的各项信息显示。
三、结论基于单片机的智能热水器设计，使得热水器成为了更加智能化的产品，不仅可以根据用户需求随时调整当前水温和保温温度并可自动停机断电避免耗能等问题，为用户提供了更加方便的使用体验。
相信在未来，基于单片机的智能家居设施将会融入越来越多的生活场景中，提升人们的生活质量。
基于单片机的即热式电热水器控制系统的设计
热水器是常见的家 用电器 。 是提供家庭淋浴用水 、
热 水 或 饮 用 水 的 电热 家 电 目前 市 场 上 主要 有 电热 水
Hale Waihona Puke 糊控制 的方法输 出控制量 ， 通过控制 继电器 。 以实现对
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收稿 日期 ： ０ ２ ５ ０ ２ １ —０ —１ 修 稿 日期 ：０ ２ ０ —０ ２１—６ １
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作 者 简介 ： 翟敏 焕 （９ ３ ， ， 东佛 山人 ， 士 ， 究 方 向 为智 能控 制 、 程 控 制 １ ８－）女 广 硕 研 过
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热 丝 工作 。 出指 定 温 度 的 出水 流量 及 漏 电 、 干 烧保 护 ， 有 实 用性 。 给 防 具 关键词 ： Ｔ ９ ５ Ａ ８ Ｃ ２单 片机 ； 糊控 制 ；温 度 传 感 器 Ｐ １０ 模 Ｔ ０
基于单片机的电热水器温度控制系统设计
基于单片机的电热水器温度控制系统设计摘要本文研究了一种基于单片机的电热水器温度控制系统设计，旨在实现对水温的精准控制和节能减排。
在该系统中，采用了传感器实时监测水温，并将数据传输至单片机进行分析处理，控制加热器的工作状态来达到设定的温度值。
通过对实验数据进行评估和分析，发现该设计方案能够实现较高的控制精度和节能效果，便于推广和应用。
关键词：单片机；温度控制；电热水器；节能减排AbstractThis paper studies a temperature control system for electric water heaters based on single-chip microcomputers, aiming to achieve precise temperature control and energy conservation. In this system, sensors are used to monitor the water temperature in real time, and the data is transmittedto the single-chip microcomputer for analysis and processing, thereby controlling the working state of the heater to achieve the set temperature value. Evaluating and analyzing experiment data, it was found that the design scheme can achieve high control accuracy and energy-saving effect, which is convenient for promotion and application.Keywords: single-chip microcomputer; temperature control; electric water heater; energy conservation1.引言电热水器是当前家庭生活中常用的供暖设备之一，其温度控制对保证用水安全、节能减排、提高生活质量具有重要意义。
基于单片机的即热式电热水器温度控制器的设计
本科毕业设计（论文）资料摘要随着各类热水器的缺点和不足日益明显，如能耗量大、预热时间长、存在安全隐患等，很多热水器已无法满足日常使用要求，因此设计一个稳定性好、安全系数高的即热式电热水器温度控制器系统的任务非常迫切。
针对这些问题，本文提出了基于单片机的即热式电热水器温度控制器系统的设计，详细描述了系统硬件的设计和系统软件设计。
本设计采用美国Atmel公司生产的AT89S51单片机作为主控芯片和数据存储器单元，结合外围的温度检测、水流检测、独立键盘输入、LED数码管显示、加热控制以及工作指示和报警等，使用C语言编写系统控制程序。
经仿真和实验证明，该即热式电热水器温度控制系统的设计方法合理，系统具有控制方便、操作简单和灵活性大等优点，经过反复测试，系统能够稳定运行。
关键词：即热式电热水器，温度控制，单片机，温度传感器ABSTRACTWith the shortcomings and inadequacies of various water heaters getting more obvious, for example, their high consumption, long heating time and potential security, many water heaters could not satisfy our daily needs any more. Therefore, it is very urgent to design a temperature controller system of an instant water heater with good stability and high security. To solve these problems, this essay proposes the design about temperature controller system of instant water heater based on MCU and describes designs of system hardware and system software in detail. The design adopts the AT89S51 SCM as the main control chip and the Data RAM made by the American Atmel Corporate, combines with the peripheral temperature detection, water detection, independent keyboard input, LED digital display, heating control, work instructions and alarm, and uses the C language system to control these programs. The results after simulating and experimenting show that it is reasonable to design the temperature controller system of instant water heater, because it has an advantage of convenient control, simple operation and Great flexibility. After testing again and again, it proves that the system can be operated stably.Keywords：Namely water heater, Temperature control, MCU, Temperature sensors目录第1章绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2 选题目的和意义 (2)1.3 设计要求 (3)第2章控制系统的总体方案设计 (4)2.1 系统总体方案设计 (4)2.2 控制系统的硬件组成及工作原理 (4)2.3 控制系统硬件电路的设计 (5)2.3.1 单片机的选型 (5)2.3.2 电源模块设计 (9)2.3.3 时钟电路设计 (9)2.3.4 外部复位电路设计 (10)2.3.5 温度检测电路设计 (11)2.3.6 水流检测电路 (19)2.3.7 键盘显示接口电路 (20)2.3.8 加热及水温控制 (22)2.3.9 蜂鸣报警电路设计 (23)2.3.10 上位机通信设计 (23)2.3.11 隔电墙技术 (25)第3章软件设计 (27)3.1 主程序模块 (27)3.2 按键扫描模块 (28)3.3 温度显示模块 (29)3.4 温度采集模块 (29)3.4.1 温度采集程序 (29)3.4.2 读取温度子程序 (31)3.4.3 温度数据处理子程序 (31)3.5 加热控制程序 (32)第4章温度控制系统Proteus软件仿真 (34)4.1 Proteus单片机仿真工具的背景介绍 (34)4.2 Proteus仿真软件的组成 (34)4.3 Proteus仿真软件的特点 (35)4.4 系统仿真的实现过程 (35)4.5 仿真结果 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录Ⅰ系统原理图 (42)附录Ⅱ源程序代码 (43)第1章绪论1.1 课题研究背景当今社会大部分人在使用热水器时，基本上都是采用的快热式的。
基于单片机控制的智能热水器设计
基于单片机控制的智能热水器设计第一章：引言1.1 研究背景智能家居技术的迅猛发展，为人们的生活带来了许多便利。
其中，智能热水器作为家庭生活中不可或缺的设备之一，其功能和安全性显得尤为重要。
传统的热水器存在一些问题，如温度不稳定、能源浪费等。
因此，基于单片机控制的智能热水器设计成为了当前研究的热点之一。
1.2 研究目的本文旨在设计一种基于单片机控制的智能热水器，提高热水器的温度控制精度和安全性能，实现节能环保的目标。
通过对现有智能热水器的分析和研究，结合单片机技术，设计出一种高性能的智能热水器。
第二章：智能热水器的原理和设计2.1 热水器的工作原理热水器是通过加热元件将冷水加热到设定的温度，然后将热水供给用户。
传统的热水器通过机械或电子方式控制加热元件的开关，以达到温度控制的目的。
而基于单片机控制的智能热水器在此基础上进行了深入研究和改进。
2.2 智能热水器的设计方案基于单片机控制的智能热水器设计方案主要包括温度传感器、控制电路、加热元件和显示器等组成部分。
温度传感器用于监测热水温度，控制电路根据温度信号进行控制，加热元件实现热水加热，显示器用于显示当前状态和温度。
第三章：基于单片机的智能控制系统3.1 单片机的选择在设计中，我们选择了某型号的单片机作为控制核心，该单片机具有丰富的接口和强大的处理能力，能够满足智能控制系统的要求。
3.2 系统架构设计智能热水器的控制系统主要由单片机、传感器和执行器组成。
单片机负责接收传感器的信号，根据预设的算法进行控制，控制执行器实现热水器的加热和供水。
3.3 温度控制算法设计为了实现热水器温度的精确控制，我们设计了一种基于PID控制算法的温度控制算法。
该算法可以根据实际温度和设定温度之间的差异，调整加热元件的功率，达到温度控制的目的。
第四章：硬件设计与实现4.1 传感器的选择与接口设计为了实时监测热水的温度，我们选择了一种高精度的温度传感器，并设计了相应的接口电路，将传感器与单片机相连接。
基于单片机的热水器智能控制系统设计
参考内容
标题：共享经济视域下社区团购 运作模式研究以兴盛为例
随着共享经济的兴起，社区团购作为一种新型的商业模式，逐渐成为了人们 的焦点。兴盛作为社区团购的代表企业之一，其成功的运作模式为业界所瞩目。 本次演示将从共享经济的角度出发，以兴盛为例，探讨社区团购的运作模式。
一、共享经济与社区团购
共享经济是一种新型的商业模式，它通过互联网平台将闲置的物品、资源进 行优化配置，从而提高资源的使用效率。社区团购则是在共享经济的背景下应运 而生的一种新型的电商模式，它将社交和团购结合起来，通过群等社交工具聚集 用户，以低价购买高品质商品。
总之，在共享经济的视域下，社区团购作为一种新型的电商模式具有巨大的 发展潜力。通过借鉴兴盛的成功经验，其他企业可以更好地了解社区团购的运作 模式并实现自身的快速发展。
参考内容二
随着科技的发展和人们生活水平的提高，家用热水器的使用越来越普遍。然 而，传统的热水器控制系统往往存在着能源浪费、温度波动大、加热时间长等问 题。为了解决这些问题，本次演示提出了一种基于单片机的智能家用热水器控制 系统设计。
该系统以单片机为核心，通过温度传感器实时监测热水温度，并根据用户设 定的温度进行自动调节。具体来说，单片机通过温度传感器读取热水温度，然后 根据设定的温度阈值进行比较，如果实际温度低于设定温度阈值，则控制加热器 进行加热；如果实际温度高于设定温度阈值，则控制加热器停止加热。此外，该 系统还具有时间设定功能，用户可以根据需要设定加热时间，从而更好地满足家 庭用水需求。
2、电路连接方式：设计热水器的电路连接方式，包括加热装置、温度传感 器、水位传感器等与单片机的连接方式。此外，还需要考虑电源、求，程序设计应包括温度检测、水位检测、 加热控制等模块。同时，为确保系统的安全性，还需加入防干烧、防电击等保护 模块。在程序流程设计中，应充分考虑各个模块之间的相互关系，确保程序能够 协调运行。
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基于单片机
即热式电热水器设计
摘要
即热式电热水器与普通电热水器最大的区别在于它取消了储水罐，热水随开随用，无须预热，减少了电能浪费。
另外，它还具有体积小，使用安全，安装方便等特点。
热水器的种类很多，但即热式热水器也有很多种。
要想设计出较好的即热式电热水器必须要以较强的单片机作为基础，而单片机的发展正好为热水器的开发奠定了前提条件。
但也必须有一定的编程能力才能设计出较好的系统来，此设计的综合性也比较强，它不但需要主要学科的支持，也需要其他辅助学科的支持，正体验了一个设计者的综合能力。
本设计的即热式家用电热水器系统采用电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、LED数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路还采用了热敏电阻、放大电路以及转换电路等。
并给出了信号流程图并介绍了即热式家用电热水器软件系统。
关键词：即热式电热水器；测温传感器；二分查找算法
目录
一引言 (1)
二总体方案设计 (2)
1 硬件方案论证 (2)
2 系统总体设计 (5)
3 系统控制算法的设计 (5)
三系统硬件单元电路的设计 (6)
1单片机晶振电路 (6)
2 温度传感器及放大电路设计 (9)
3过零检测电路图的设计 (10)
4 驱动电路的设计 (10)
5显示电路的设计 (12)
四系统的软件设计 (12)
1主程序流程图 (12)
2显示扫描子程序 (13)
3加热控制子程序 (14)
4按键扫描处理子程序 (15)
5温度检测子程序 (16)
五总结 (18)
参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录：系统硬件总原理图. (19)
一引言
当今社会大部分人在使用热水器时，基本上都是采用的即热式的。
这是因为它给人们带来了极大的方便，人们不再为热水器耗电量大而发愁，所以即热式电热水器走进千家万户应经成为必然的。
我国也在不断大力提倡家庭使用即热式电热水器，这样可以为国家节省很多电能。
使用电热水器的方便之处还在于我国的电力来源比较方便，电能是无污染、清洁的，很受人们欢迎。
目前市场燃气热水器、太阳能热水器、储水式电热水器遍地开花，然而燃气热水器因其安全隐患及越来越高的使用成本正逐渐淡出热水器市场；而太阳能热水器也因其严格受天气、气候及安装条件影响而很难占有更大市场份额；而目前占主流的储水式电热水器体积庞大、预热时间长、热水储水量有限，已不适用现代生活节奏，于是即热式电热水器以其小巧时尚的外观、比储水式更快的加热速度、比燃气热水器更安全的特点横空出世！在欧洲、东南亚市场热水器发展历程充分证明了这一点。
普通电热水器有如下缺点：
1、热水器长期通电，长期保持在六十度以上高温，发热管易结垢，内胆易漏水，因而较易损坏；
2、管道热水热量损耗大；
3、等候用水时间太长；
4、在热水流出前都必须浪费一定量的冷水，根据管道的长短，一般家庭中冷水损耗量大，基本可达10-25升/次。
而即热式电热水器克服了上述缺点。
它有很多优点，如：安全，干净环保；即开即热，3-5秒出热水无须等候，热水使用时间不受限制，想用多久就用多久；用多少烧多少，省电省水，没有损耗；内置温控仪保证温度在30-50度之间，解决温度持续高温导致的结垢漏水问题。
体积小不占空间，其中封闭式（尺寸为：24cm*9.5cm*25cm，类似25×25的卫生间地砖那么小，纯白色。
）可以隐藏在厨柜内，安装方便，特别适合新装修的房子，款式多样，美观实用，也是职工福利和客户礼品的绝佳选择。
特别方
便于洗涤，和洗漱，是为现代家居厨房洗涤、卫生间洗漱专业设计生产的快速电热水器，结合了燃气热水器和传统储水式电热水器优点。
这里的即热式热水器的设计要求：（1）必须做到隋开随用，所以这就要求加热功率很大，以至于减少加热时间，所以温度检测元件的快速性就显得很重要。
（2）要做到安全可靠，这就要求控制电路要准确及时，防止热水器烧干而引发火灾或出现爆炸危险危及人身安全。
这里之所以设计即热式家用电热水器一是兴趣所致，二是正是看到了它的未来，即将来人们将越来越多的使用它。
二总体方案设计
1 硬件方案论证
对于即热式家用电热水器来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的丛础。
硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。
本系统硬件方案论证包括单片机、温度检测传感器、加热控制驱动电路、电源电路、及键盘和显示电路的选择。
1.1 单片机的选择
方案一：
我们知道8031芯片内部无ROM，需要外扩程序存储器,由此造成电路焊接的困难，况且使用8031还需要另外购买其他的芯片，如A/D转换及定时/计数器（PWM）等芯片，从而造成成本较高，不实用。
方案二：
因为89C51芯片内部有ROM，且片内ROM全部采用Flash ROM，它能于3V的超低压工作，与MCS-51系列单片机完全兼容，由于89c51单片机成本低廉且工作可靠，采用12MH z的晶振，需所以我们选择89C51作为系统微处理器。
1.2温度检测传感器的选择
温度检测的方法很多，有热点阻，热电偶，热敏电阻，还有专门的集成测温传感
器等。
方案一：
热电式传感器是将温度变化转化为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量目的。
通常把被测温度的变化转换为敏感元件的电阻变化、电势的变化，再经过相应的测量电路输出电压或电流，然后由这些参数的变化来检测对象的温度变化。
热敏电阻具有灵敏度高、体积小、较稳定、制作简单、寿命长、易于维护、动态特性好等优点。
但有变化率非线性，不适合测量高温区等缺点。
方案二：
集成测温传感器如：DS18B20，直接将温度转换为数字信号传送给单片机。
这种方法虽然比较先进，但电路也比较复杂成本也较高。
方案三：
温度/频率转化测温法，直接将温度信息转换成频率信号，用单片机测出频率的大小，从而间接测出温度值，温度/频率转换电路简单可靠，成本低廉。
所以采用此方案。
1.3传感器输出的放大电路的选择
方案一：
运算放大器LM324带有真差动输入的四运算放大器。
该四放大器可以工作在低到3伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
它的性能特点是短跑保护输出、真差动输入级、底偏置电流为最大100mA、每封装含四个运算放大器、具有内部补偿的功能、共模范围扩展到负电源、行业标准的引脚排列、输入端具有静电保护功能。
但用在本电路中接线较复杂，且价格昂贵所以不用。
方案二：
采用74LS04作为输出放大电路的选择，它还可以作为驱动电路使用，74ls04是TTL电平反相器，使用较经济且性能也很理想，所以在本方案中采用。
1.4 驱动及加热控制电路的选择。