智恒温电热水器
摘热水器作生活中缺家电器节安全实生活水着重影响设计基更智化目水位高低实时监控避免水资源浪费时恒温控制热水器定温度工作达节约电效果外智热水器整体防漏电起身安全作设计智电热水器STC89C51单片机温度传感器漏电传感器继电器水位传感器等模块软件设计方面采C语言编程设计完善基操作简单易行采软件设计控制够智检测水温加热提升整系统性稳定性
关键词温度穿器水位传感器继电器漏电传感器红外遥控
1 引言
着科学技术进步智家居已进入日常生活中热水器求越越高安全性实性操作便捷节智化等等已进入视野里
完全统计前国部分燃气热水器燃气资源限会产生毒气体渐渐黯然失色现国电热水器太阳热水器居说太阳热水器劲十足电热水器风头正茂相电热水器更容易易调试装会限天气变化影响受方方便限制投入
文介绍种智热水器设计方案该热水器系统应三种传感器温度穿器水位传感器漏电传感器检测缸里水位水温整系统否存漏电安全隐患采红外遥控仅热水器控制更加简便节约电保护环境提高工作效率持续稳定工作洗浴时心畅放松心情身体健康利符合现代生活快节奏需求
2 系统概述
设计模块组成进行数模转换通单片机控制继电器切断电源电热棒水泵工作
21设计框图
智热水器基分七部分分温度检测加热电路键电路遥控电路显示电路漏电检测电路图21示：
漏电监测电路
键电路
遥控电路
单片机
STC89C51
显示电路
加热电路
温度检测
图21 硬件流程图
22系统功
智热水器功：
①采LCD1602液晶显示液晶显示设置温度限数值工作时间实时温度
②温度限值设置两种方法：种手动键设置外种通红外遥控设置
③温度低限时候继电器会电会吸合温度高限时候继电器会失电断开加热停止加热
④两限水位传感器：限检测没水时水泵开始抽水热水棒开始加热限水位检测水位时水泵停止抽水
⑤检测整系统否存漏电
3总体方案选择证
目前市场热水器电热水器太阳等节系列
31控芯片
方案：设计选STC89C51单片机芯片核心系统
STC89C51芯片结构简单工作稳定体积效率高价格实惠等优点许高科技领域会影子STC89C51单片机芯片核心基电路时钟电路复位电路显示器件键等组成应广
方案二：设计选PIC16C72单片机芯片核心系统
PIC16C73微控制器优越性精简指令集采哈佛结构然功强存需改进方中断部分需段程序实现直流控制电机会导致转速太快容易震荡
通方案实际成角度软硬件实施行性采方案系统设计行性更高方案热水器智化更高仅保证时候更安全操作更方便满足日常生活需
32 1602液晶
1602液晶1602字符型液晶种专门显示字母数字符号等点阵型液晶模块干5X7者5X11等点阵字符位组成点阵字符位显示字符位间点距间隔行间间隔起字符间距行间距作 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
33 DS18b20防水探头
DS18B20常数字温度传感器具体积抗干扰力强精度高优点DS18B20数字温度传感器接线方便封装成般适种狭空间设备数字测温控制领域
33 水位传感器
水位传感器作感知水深分三极条梳状PCB走线构成放电路会水深度变化变化电阻水深度信号便转换成电信号通ADC功知道水深度变化
34 继电器
继电器般铁芯触点簧片线圈衔铁等组成通常常闭常开两种状态原理线圈两端加定电压线圈中便会电流流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯 郭晓航． 基STC51单片机家智电热水器［D］．学生文联合库．2017
便会带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合达电路中导通切断目
35 线红外器
红外遥控器利波长传送控制信号遥控设备
常红外遥控系统般发射接收两部分组成
（1）发射部分元件红外发光二极组成部分发光二极部材料普通发光二极两端施加定电压时射出红外线 电子元器件培训百度文库 ［A］互联网文档资源2012
见光
（2）接收部分红外接收二极红外接收二极反偏压开始工作时红外接收二极实际工作反运工作效率会高
36 电源
STC12C5A60S2允许输入工作电压范围3355V求稳定输入电压直接采移动充电宝电源外接USB设计供电方便实
4系统硬件设计
41单片机
单片机顾名思义核心称单片微型计算机包括CPU外部存储单元 部存储单元IO接口集芯片芯片功强体积较工作稳定价格实惠等优点认广泛推广
图 41单片机
42复位电路设计
单片机控制系统中系统运行时时候会出现程序跑飞等异常现象时需单片机进行电复位单片机重新初始化时调试需系统正常运行手动复位电路单片机复位电路般轻触开关进行键复位电路图42
图42复位电路
复位电路5V电源键轻触开关时电容C1开始放电时单片机RST脚置1单片机复位松开轻触开关时电容C1便会开始充电直电容C1充满电单片机进入工作状态
43晶体震荡电路
设计采晶振石英晶体振荡器具非常抗外界干扰力频率稳定性石英晶体振荡器产生基准频率单片机震荡频率时间基准频率精准控制电路图43
图43晶体震荡电路
44 键电路
设计键采独立式键通IO口构成组成键电路优点键占根IO口线工作时候会影响键独立式键图44
图 44 键盘接口电路图
45水温检测电路
文采温度传感器DS18B20采集电热水器实时温度 提供STC89C51P22口作数输入水温整系统数采集 罗广． 基单片机家电热水器控制系统［D］．学生文联合库．2016
电路原理图图45
图 45 水温检测电路
46红外接收电路
红外传感器接收红外信号BISS0001处理输出输单片机P10口TEL0表示接STC89C51P10口通P10电判断实现单片机外围电路控制红外采集 孙俊． 基51单片机智足浴器［D］．学生文联合库．2015
电路图46
图 46 红外接收电路
5软件系统设计
软件设计程序定时程序红外遥控漏电等模块子程序期间程序断循环着调子程序定时程序红外遥控漏电等断检测反馈芯片芯片便做出相应电信号
51程序流程图
设计通温度变化DS18b20防水探头检测信号变化该信号传输单片机单片机收信号进行处理做出反应水泵热水棒开始工作图51
默认值运行
否温度键
否温度键
设定温度范围
新设定值运行
开始
N
Y
Y
N
图 51 程序流程框图
52 温度检测流程图
水位传感器DS18b20防水探头检测变化时信号传送ADC0809芯片进行AD转换信号传送单片机单片机进行处理做出反应图52
发输出信号
发启动AD转换信号
转换否完成
提取数查表
送P2口
否
入口
图 52 温度检测模块流程图
53 温度控制方面
设计电便设定温度线温度DS18b20检测温度低设定限温度时电水棒电开始加热温度高设定限温度时电热棒失电停止加热图53
否
否
入口
温度否低某值
启动加热
停止加热
温度否高某值
退出
图 53 温度控制流程图
6系统调试
系统否投入赖硬件软件调试程否成功调试系统稳定性确定潜问题发现
61硬件调试
采取分块调试初期阶段调试系统基石查出问题方法
611器件模块检测
设计完成模块进行连接组装完成时必须先检查电路连线否误时检查电路设计否合理电路图进行检测头尾序逐检查特注意电源否接错电源否短接集成电路引脚否接错 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
制作完成电路板进行检测手轻微摇晃元器件检查焊点否牢固否存虚焊现象等万表检测短路断路现象
612电源调试
保证系统正常稳定工作系统供电电源输出电压范围4V55V间确保单片机正常供电电源通电前定检查电路否接错检查电路焊接元器件否焊接正确尤极性电容否接反否存虚焊短路等问题检查完成接通电源万表测量电源输出电压负载时电压电压值分51V48V符合系统正常工作电压求 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
613水位传感器调试
水位传感器限放杯子底部限放杯子中间部位限定高度差限水位检测没水时水泵进行抽水限水位传感器检测水位时水泵停止抽水图61图62
图61限水位没水时
图62 限水位检测水
614蜂鸣器电路调试
系统检测水位时果限水限没水错误状态时会报警系统会判断出做出反应蜂鸣器报警电路图6364
图63蜂鸣器电路 图64蜂鸣器模块
615红外遥控调试
红外遥控接收器作遥控发射器发红外光信转换成电信号输出遥控微处理器红外传感器接收红外信号BISS0001处理输出输单片机P10口TEL0表示接STC89C51P10口通P10电判断实现单片机外围电路控制 孙俊． 基51单片机智足浴器［D］．学生文联合库．2015
红外采集电路图：图65
图65红外器
616防漏电测试
热水器蜂鸣器鸣红灯程中漏电便件危险事设计采继电器进行模拟否漏电钮表示漏电蜂鸣器鸣红灯亮复位键重新工作图66
图66防漏电模块
616热水棒测试
功率热水棒加热时间样面相水量进行检测时间图67
图67热水棒记录
硬件调试时候明显东西没注意花长段时间苦苦追寻原设计调试时候水位传感器短路点导致整系统运行起想知硬件调试重
62软件调试
系统特性功否期方式运行求进行软件调试
621程序调试
软件调试源程序语法设计功实现调试程序Keile C软件写该软件编译功检测代码否语法错误错误程序中出现错误时编译结果会出错时会提示错误方错误原根错误提示修改完善程序
编译软件完成程序调试根作品功求流程图分测试功首先测试红外遥控器部分功确认程序否实现设计求然水位传感器检测水位单片机做出反应水泵抽水抽水温度进行控制
62水位限调试
次设计水位传感器通LM393双电压较器连接单片机P37口
63漏电报警调试
继电器键组成连接单片机P21
软件调试基发现错误开发整系统前者
7设计思路
资料先网查找资料筛选信息起初查找时候吃力刚开始范围阅读信息量点知措图书馆专业相关资料书眉绪
程序编程实说难身会刚开始时候点退堂鼓编第137行代码时碰问题
确实定义 引时候拼写错 者写错 没声明标识符时候找天bug找出然
画原理图先载仿真图软件根设计需器件应画出然懂画尝试次没画出请教学长终画出期间碰少难题时放置元件时光标图纸中心元件图纸外栅格选项设置导导致绘制导线时导线端点脚间留难察觉间隙元器件标注导致混乱等
焊接电路板先需元器件工具准备仔细根电路图应焊接刚开始焊时候熟练焊较慢导致元器件烧坏掉期间碰少问题说假焊虚焊等万表测然发现时候原理图焊结果焊错
8结
次毕业设计智热水器基实现终功求选材方面着实目时次毕业设计终形成包括面程
（1）明确毕业设计题目意义
（2）毕业设计开始阶段查找关资料量阅读设计基础
（3）查找毕业实物相关模块元器件功相进行较终选出优
（4）根毕业设计输写出相应代码进行调试
（5）根毕业设计相应画出原理图烧入程序进行模拟调试修改终导出PCB图
（6）元器件进行焊接然模块功进行调试修改
（7）终完成毕业设计效果求
时次毕业设计碰少疑问困难
（1）安装相关软件直出问题
（2）程序软件模拟烧单片机时候行
（3）元器件卖坏知道
（4）焊接程中引角虚焊导致功实现
（5）元器件电压够导致工作
（6）调试时候水位传感器沾水滴引起短路烧坏终导致实现功
出现问题量查阅资料果软件部分出编程相关软件等进行检查果硬件部分助万表等仪器进行检测处理
通次毕业设计单片机更深解懂做项目首先理清思路理清思路步阅读相关书籍网搜索关资料项目做准备实际行动重实现程中会碰许问题时候勇挑战耐心分析问题查找问题处
次设计调试达预期效果系统电显示屏亮便设置温度工作时间键时限水位传感器检测没水时便传AD芯片单片机做出反应输出电信号水泵电开始工作抽水水位限检测水时水泵停止抽水电热棒加热等程
设计终着更智化数字化性着安全性较具节电性方发展
参考文献
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摘热水器作生活中缺家电器节安全实生活水着重影响设计基更智化目水位高低实时监控避免水资源浪费时恒温控制热水器定温度工作达节约电效果外智热水器整体防漏电起身安全作设计智电热水器STC89C51单片机温度传感器漏电传感器继电器水位传感器等模块软件设计方面采C语言编程设计完善基操作简单易行采软件设计控制够智检测水温加热提升整系统性稳定性
关键词温度穿器水位传感器继电器漏电传感器红外遥控
1 引言
着科学技术进步智家居已进入日常生活中热水器求越越高安全性实性操作便捷节智化等等已进入视野里
完全统计前国部分燃气热水器燃气资源限会产生毒气体渐渐黯然失色现国电热水器太阳热水器居说太阳热水器劲十足电热水器风头正茂相电热水器更容易易调试装会限天气变化影响受方方便限制投入
文介绍种智热水器设计方案该热水器系统应三种传感器温度穿器水位传感器漏电传感器检测缸里水位水温整系统否存漏电安全隐患采红外遥控仅热水器控制更加简便节约电保护环境提高工作效率持续稳定工作洗浴时心畅放松心情身体健康利符合现代生活快节奏需求
2 系统概述
设计模块组成进行数模转换通单片机控制继电器切断电源电热棒水泵工作
21设计框图
智热水器基分七部分分温度检测加热电路键电路遥控电路显示电路漏电检测电路图21示：
漏电监测电路
键电路
遥控电路
单片机
STC89C51
显示电路
加热电路
温度检测
图21 硬件流程图
22系统功
智热水器功：
①采LCD1602液晶显示液晶显示设置温度限数值工作时间实时温度
②温度限值设置两种方法：种手动键设置外种通红外遥控设置
③温度低限时候继电器会电会吸合温度高限时候继电器会失电断开加热停止加热
④两限水位传感器：限检测没水时水泵开始抽水热水棒开始加热限水位检测水位时水泵停止抽水
⑤检测整系统否存漏电
3总体方案选择证
目前市场热水器电热水器太阳等节系列
31控芯片
方案：设计选STC89C51单片机芯片核心系统
STC89C51芯片结构简单工作稳定体积效率高价格实惠等优点许高科技领域会影子STC89C51单片机芯片核心基电路时钟电路复位电路显示器件键等组成应广
方案二：设计选PIC16C72单片机芯片核心系统
PIC16C73微控制器优越性精简指令集采哈佛结构然功强存需改进方中断部分需段程序实现直流控制电机会导致转速太快容易震荡
通方案实际成角度软硬件实施行性采方案系统设计行性更高方案热水器智化更高仅保证时候更安全操作更方便满足日常生活需
32 1602液晶
1602液晶1602字符型液晶种专门显示字母数字符号等点阵型液晶模块干5X7者5X11等点阵字符位组成点阵字符位显示字符位间点距间隔行间间隔起字符间距行间距作 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
33 DS18b20防水探头
DS18B20常数字温度传感器具体积抗干扰力强精度高优点DS18B20数字温度传感器接线方便封装成般适种狭空间设备数字测温控制领域
33 水位传感器
水位传感器作感知水深分三极条梳状PCB走线构成放电路会水深度变化变化电阻水深度信号便转换成电信号通ADC功知道水深度变化
34 继电器
继电器般铁芯触点簧片线圈衔铁等组成通常常闭常开两种状态原理线圈两端加定电压线圈中便会电流流产生电磁效应衔铁会电磁力吸引作克服返回弹簧拉力吸铁芯 郭晓航． 基STC51单片机家智电热水器［D］．学生文联合库．2017
便会带动衔铁动触点静触点（常开触点）吸合达电路中导通切断目
35 线红外器
红外遥控器利波长传送控制信号遥控设备
常红外遥控系统般发射接收两部分组成
（1）发射部分元件红外发光二极组成部分发光二极部材料普通发光二极两端施加定电压时射出红外线 电子元器件培训百度文库 ［A］互联网文档资源2012
见光
（2）接收部分红外接收二极红外接收二极反偏压开始工作时红外接收二极实际工作反运工作效率会高
36 电源
STC12C5A60S2允许输入工作电压范围3355V求稳定输入电压直接采移动充电宝电源外接USB设计供电方便实
4系统硬件设计
41单片机
单片机顾名思义核心称单片微型计算机包括CPU外部存储单元 部存储单元IO接口集芯片芯片功强体积较工作稳定价格实惠等优点认广泛推广
图 41单片机
42复位电路设计
单片机控制系统中系统运行时时候会出现程序跑飞等异常现象时需单片机进行电复位单片机重新初始化时调试需系统正常运行手动复位电路单片机复位电路般轻触开关进行键复位电路图42
图42复位电路
复位电路5V电源键轻触开关时电容C1开始放电时单片机RST脚置1单片机复位松开轻触开关时电容C1便会开始充电直电容C1充满电单片机进入工作状态
43晶体震荡电路
设计采晶振石英晶体振荡器具非常抗外界干扰力频率稳定性石英晶体振荡器产生基准频率单片机震荡频率时间基准频率精准控制电路图43
图43晶体震荡电路
44 键电路
设计键采独立式键通IO口构成组成键电路优点键占根IO口线工作时候会影响键独立式键图44
图 44 键盘接口电路图
45水温检测电路
文采温度传感器DS18B20采集电热水器实时温度 提供STC89C51P22口作数输入水温整系统数采集 罗广． 基单片机家电热水器控制系统［D］．学生文联合库．2016
电路原理图图45
图 45 水温检测电路
46红外接收电路
红外传感器接收红外信号BISS0001处理输出输单片机P10口TEL0表示接STC89C51P10口通P10电判断实现单片机外围电路控制红外采集 孙俊． 基51单片机智足浴器［D］．学生文联合库．2015
电路图46
图 46 红外接收电路
5软件系统设计
软件设计程序定时程序红外遥控漏电等模块子程序期间程序断循环着调子程序定时程序红外遥控漏电等断检测反馈芯片芯片便做出相应电信号
51程序流程图
设计通温度变化DS18b20防水探头检测信号变化该信号传输单片机单片机收信号进行处理做出反应水泵热水棒开始工作图51
默认值运行
否温度键
否温度键
设定温度范围
新设定值运行
开始
N
Y
Y
N
图 51 程序流程框图
52 温度检测流程图
水位传感器DS18b20防水探头检测变化时信号传送ADC0809芯片进行AD转换信号传送单片机单片机进行处理做出反应图52
发输出信号
发启动AD转换信号
转换否完成
提取数查表
送P2口
否
入口
图 52 温度检测模块流程图
53 温度控制方面
设计电便设定温度线温度DS18b20检测温度低设定限温度时电水棒电开始加热温度高设定限温度时电热棒失电停止加热图53
否
否
入口
温度否低某值
启动加热
停止加热
温度否高某值
退出
图 53 温度控制流程图
6系统调试
系统否投入赖硬件软件调试程否成功调试系统稳定性确定潜问题发现
61硬件调试
采取分块调试初期阶段调试系统基石查出问题方法
611器件模块检测
设计完成模块进行连接组装完成时必须先检查电路连线否误时检查电路设计否合理电路图进行检测头尾序逐检查特注意电源否接错电源否短接集成电路引脚否接错 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
制作完成电路板进行检测手轻微摇晃元器件检查焊点否牢固否存虚焊现象等万表检测短路断路现象
612电源调试
保证系统正常稳定工作系统供电电源输出电压范围4V55V间确保单片机正常供电电源通电前定检查电路否接错检查电路焊接元器件否焊接正确尤极性电容否接反否存虚焊短路等问题检查完成接通电源万表测量电源输出电压负载时电压电压值分51V48V符合系统正常工作电压求 尧敏． 基单片机智定时插座［D］．学生文联合库．2015
613水位传感器调试
水位传感器限放杯子底部限放杯子中间部位限定高度差限水位检测没水时水泵进行抽水限水位传感器检测水位时水泵停止抽水图61图62
图61限水位没水时
图62 限水位检测水
614蜂鸣器电路调试
系统检测水位时果限水限没水错误状态时会报警系统会判断出做出反应蜂鸣器报警电路图6364
图63蜂鸣器电路 图64蜂鸣器模块
615红外遥控调试
红外遥控接收器作遥控发射器发红外光信转换成电信号输出遥控微处理器红外传感器接收红外信号BISS0001处理输出输单片机P10口TEL0表示接STC89C51P10口通P10电判断实现单片机外围电路控制 孙俊． 基51单片机智足浴器［D］．学生文联合库．2015
红外采集电路图：图65
图65红外器
616防漏电测试
热水器蜂鸣器鸣红灯程中漏电便件危险事设计采继电器进行模拟否漏电钮表示漏电蜂鸣器鸣红灯亮复位键重新工作图66
图66防漏电模块
616热水棒测试
功率热水棒加热时间样面相水量进行检测时间图67
图67热水棒记录
硬件调试时候明显东西没注意花长段时间苦苦追寻原设计调试时候水位传感器短路点导致整系统运行起想知硬件调试重
62软件调试
系统特性功否期方式运行求进行软件调试
621程序调试
软件调试源程序语法设计功实现调试程序Keile C软件写该软件编译功检测代码否语法错误错误程序中出现错误时编译结果会出错时会提示错误方错误原根错误提示修改完善程序
编译软件完成程序调试根作品功求流程图分测试功首先测试红外遥控器部分功确认程序否实现设计求然水位传感器检测水位单片机做出反应水泵抽水抽水温度进行控制
62水位限调试
次设计水位传感器通LM393双电压较器连接单片机P37口
63漏电报警调试
继电器键组成连接单片机P21
软件调试基发现错误开发整系统前者
7设计思路
资料先网查找资料筛选信息起初查找时候吃力刚开始范围阅读信息量点知措图书馆专业相关资料书眉绪
程序编程实说难身会刚开始时候点退堂鼓编第137行代码时碰问题
确实定义 引时候拼写错 者写错 没声明标识符时候找天bug找出然
画原理图先载仿真图软件根设计需器件应画出然懂画尝试次没画出请教学长终画出期间碰少难题时放置元件时光标图纸中心元件图纸外栅格选项设置导导致绘制导线时导线端点脚间留难察觉间隙元器件标注导致混乱等
焊接电路板先需元器件工具准备仔细根电路图应焊接刚开始焊时候熟练焊较慢导致元器件烧坏掉期间碰少问题说假焊虚焊等万表测然发现时候原理图焊结果焊错
8结
次毕业设计智热水器基实现终功求选材方面着实目时次毕业设计终形成包括面程
（1）明确毕业设计题目意义
（2）毕业设计开始阶段查找关资料量阅读设计基础
（3）查找毕业实物相关模块元器件功相进行较终选出优
（4）根毕业设计输写出相应代码进行调试
（5）根毕业设计相应画出原理图烧入程序进行模拟调试修改终导出PCB图
（6）元器件进行焊接然模块功进行调试修改
（7）终完成毕业设计效果求
时次毕业设计碰少疑问困难
（1）安装相关软件直出问题
（2）程序软件模拟烧单片机时候行
（3）元器件卖坏知道
（4）焊接程中引角虚焊导致功实现
（5）元器件电压够导致工作
（6）调试时候水位传感器沾水滴引起短路烧坏终导致实现功
出现问题量查阅资料果软件部分出编程相关软件等进行检查果硬件部分助万表等仪器进行检测处理
通次毕业设计单片机更深解懂做项目首先理清思路理清思路步阅读相关书籍网搜索关资料项目做准备实际行动重实现程中会碰许问题时候勇挑战耐心分析问题查找问题处
次设计调试达预期效果系统电显示屏亮便设置温度工作时间键时限水位传感器检测没水时便传AD芯片单片机做出反应输出电信号水泵电开始工作抽水水位限检测水时水泵停止抽水电热棒加热等程
设计终着更智化数字化性着安全性较具节电性方发展
参考文献
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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