智能家用电热水器控制器设计

智能家用电热水器控制器设计

一、选题简介、意义

在很多智能家用电器中，电热器的出现及发展对于改变人们的生活尤为突出。而根据市场调查，电热器已经被普及使用。因为太阳能热水器只能安装在房顶上依靠太阳光能加热，局限性十分大。但是电热器可以不受安装位置的影响，依靠电加热方式，随时为人们洗澡和厨房卫生间提供需要的温度值用水。在方便远程控制电热器中，之前可以使用固定电话的有线控制。而在今天科技的进步发展，用户可以使用智能手机软件对热水器进行远程无线遥控随时了解电热器的工作状态。智能数字化的时代，便捷的控制能力和精确的数字化显示使得电热水器成为了人们生活中必备电器产品。

在科技不断发展创新的今天，电热器控制器的设计至关重要，而使用单片机为控制器核心性价比极高。所以此次设计就是用单片机AT89S51为核心。智能的单片机控制器可以更好的让人们的生活方便舒服。

这次设计模拟了人们生活中对电热器温度等功能的控制，其意义可以帮助提高整个系统的安全性，更好的研究电热器的发展。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题内容：根据以上设计需要，系统的结构框图如下图所示。

系统由单片机AT89S51、电源电路、水温检测、水位检测、显示电路、键盘输入、电话远程控制等组成。

要解决的问题：1、键盘的设计，分配好各个按键输入对应单片机各口的控制信息；

2、显示电路的设计，实现温度信息的显示；

3、水温检测电路的设计，使其能够控制水的温度值；

4、对水位检测的设计，使其能监测水位情况；

预期目标：（1）实现电话远程控制；

（2）具有键盘输入功能；

（3）具有水位检测功能；

（4）设计显示电路；

（5）给出控制程序。

研究步骤：

1、确定硬件系统的设计方案：

（1）、根据系统的功能要求确定选用的元器件；

（2）、分配单片机各个IO口地址，以连接对应的元器件，方便控制；

（3）、利用PROTUS软件构建系统的硬件图；

2、确定软件部分的设计方案:

（1）、确定各部分模块对应要实现的功能，并根据连接图写出对应程序中对应的控制信息，便于软件编写；

（2）、用keilC51软件编写程序，对应各模块功能模块化编写，便于程序的检查和

调试。

3、利用keilC51软件生成1·hex文件，用PROTEUS软件进行仿真调试；

第一章引言........................................................1

1.1 研究概况及发展趋势.....................................1

1.2 论文选题目的和意义.....................................1

1.3 论文主要研究思路.......................................2

第二章硬件模块的选型方案论证.....................................3

2.1 单片机的选型和论证.....................................3

2.2 显示模块的选型和论证...................................3

2.3 温度检测模块的选型和论证...............................4

2.4 键盘模块选型和论证.....................................5

第三章系统硬件电路设计...........................................6

3.1 硬件系统整体设计.......................................6

3.2 电源电路设计...........................................7

3.3 AT89S51最小系统电路....................................8

3.4 液晶显示电路设计.......................................9

3.5 键盘输入电路设计......................................10

3.6 水位检测电路设计......................................11

3.7 水温检测电路设计......................................12

3.8 报警电路..............................................13

3.9 电话远程控制..........................................14

3.9.1振铃检测电路设计..................................15

3.9.2电话的自动摘挂机电路设计..........................15

3.9.3 DTMF信号解码电路设计.............................16

3.9.4 语音提示电路设计................................17

第四章软件设计.................................................18

4.1 键盘输入流程程序框图..................................18

4.1 温度读取流程框图......................................19

4.3 电话远程控制流程图....................................20

第五章系统调试..................................................22

结论............................................................24

参考文献........................................................25

致谢............................................................26

附录

第一章引言

1.1 研究概况及发展趋势

这几十年中国的经济实力有了飞速的发展，这带动了人们生活水平的提高。智能家用电器很快融入到家庭生活当中。在很多智能家用电器中，电热器的发展也是非常的迅速，最早的时候只有使用燃气的热水器，但是随着科技的进步，热水器行业不停的改进更新，终于有了太阳能热水器直到而今的智能电热水器。目前很多热水器的品牌在设计方面追求着方便、高效和安全等因素，进过不断的创新可以更好的为人们的生活提供便利，也能为企业家提供更好的商机。

那么热水器是否还有增长的市场空间呢？进过研究现在出售的电热水器功能率太大，能耗很高，在整体控制方面的技术不是十分优秀。在生活质量迅猛发展的今天，人们对电热水性能的升级越来越期待。至于在安全方面，电器产品的安全性一直是产品发展考虑的重点，提高产品安全性可以让商家提升商品竞争力。原来的键盘按钮控制到现在的液晶显示屏触屏控制，提高了使用方便度。所有调查结果都显示出热水器行业将有稳定的增长空间。

随着经济发展以及国家的政策支持，电热水器越来越受到城镇家庭的喜爱，它的优点相比于机械的热水器不仅有很大的进步而且越来越人性化和科技化。比如污染小、水的保温时间长、不能晴天雨天都一样工作，这些优点使得电热水器大力发展。科技的迅猛发展使得电热水器科技不断进步，而今又有平稳的市场支持，发展出更好的、更能迎合客户需求的热水器成了当前目标，相信在市场和技术发展的支持下，电热水器将大力创新发展！

1.2 目的和意义

这次设计模拟了人们生活中对电热器温度等功能的控制，其意义可以帮助提高整个系统的安全性，更好的研究电热器的发展。

1.3 论文设计总体方案

先确定该设计控制器系统的组成，然后对系统各个部分进行设计。在确定了控制器的核心为AT89CS51单片机后，选择合适的温度传感器对水温检测，再把温度检测数据用液晶显示屏完成显示。再对键盘输入电话远程控制等部分进行设计。最后用KeilC51编译软件对程序进行编写修改，用Proteus仿真软件进行仿真调试分析。

对本设计的研究思路进行了整理，根据软硬件要求和控制器的设计方法，对其内容分为以下几个方面：

第一章，对电热器的发展有所了解，介绍了论文选题的目的和此次设计的意义。

第二章，主要硬件模块的选型方案论证。

第三章，设计硬件系统。

第四章，设计软件系统。

第五章，调试与分析，最后整理得出结论。

参考文献

[1] 杨欣,等. 电子设计从零开始.北京：清华大学出版社，2005.

[2] 杨欣,等. 51单片机应用实例详解.北京：清华大学出版社西， 2010.

[3] 胡汉才. 单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社西， 2004.

[4] 李晓妮. 单片机温度控制系统的设计[j]：九江学院学报.，2005,2：20-23.

[5] 梁合庆. 单片机开发调试应注意的问题[j].：电子产品世界， 2005.5:43-48.