智能恒溫水位熱水器控制系統研究

涂敦蘭 李成勇

摘要：目前很多學校宿舍和家庭使用的熱水器控制系統大多存在功能單一、操作復雜、電能浪費嚴重等問題，很多控制器只具備溫度和水位的顯示功能，而不具備溫度和水位的即時控制功能、及定時開關機功能，更不能實現對熱水器的無線控制。本文設計的系統對目前的熱水器進行改進，在其原有的功能基礎上添加了定時開關機功能、恒溫控制、定時加熱控制、水位檢測控制、無線智能控制及報警功能。這樣可以是熱水器在保證用戶正常用水的前提下，實現了智能控制和節能環保的要求。

關鍵詞：HT單片機 智能控制 節能環保 無線控制

中圖分類號：TM502 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

1 引言

現在的熱水器控制系統大多存在功能單一、操作復雜、電能浪費嚴重等問題，而如今全球都在號召節能減排、全國鼓勵“萬眾創新”的大環境下，我們要從我們身邊的小事做起，從一點一滴的節能開始，這既可以為減少能源的消耗，也可以減少我們自己的電費支出。在熱水器上加上無線智能裝置，可以遠距離控制熱水器的工作狀態，熱水器的實時數據快速掌握，有利于我們的時間安排。通過我們的智能控制，使熱水器的有效數據即時為我們掌握，同時也減少了電能的消耗，做到了節能環保的要求。

本系統的設計通過對現用熱水器的改進，在其原有的功能基礎上添加了無線控制、恒溫控制、定時加熱控制、水位檢測控制、定時開關機功能及報警功能。這些功能可以實現我們對熱水器的智能控制，方便我們的生活，簡化熱水器控制；同時達到節約電能目的，做到節能環保的要求。

定時開關機功能，可以避免我們晚上睡覺時熱水器工作消耗的電能，減少了了這筆不必要的電費開支；無線智能控制可以通過智能終端遠距離控制熱水器，使得操作熱水器變得更加簡單快捷；

恒溫控制可以使熱水器加熱水溫到自己想要的溫度，避免熱水器加熱過高而不小心燙傷自己，免去手動調溫的麻煩；定時加熱控制可以將熱水器的工作時間控制在我們用水的時間段，避免在我們想用水時沒有熱水的尷尬局面，而在我們外出不在家的時候處于待機狀態，降低熱水器對電能的消耗；水位檢測設定水位的最高值、適中值、最低值，此功能通過單片機分析電平的變化，實現水位檢測的功能，使水位保持在適中值附近，當水位低于最低值或超過最高值時，蜂鳴器發出報警，單片機控制送水的開啟或關閉；

2 系統設計原理

基于WIFI智能恒溫水位檢測熱水器控制系統。采用HOLTEK單片機為MCU，利用WIFI、恒溫控制、定時加熱控制、水位檢測控制、定時開關機功能及報警功能，實現對熱水器的智能控制。

用戶通過手機或熱水器溫度控制板對熱水器進行工作狀態的設置，可以設置恒溫工作溫度、工作時間。 熱水器在設定的工作時間被喚醒，然后進行水位的檢測，以保證熱水器的加熱水量是合適加溫的狀態，避免因水量過高或過低引起的火災；水位正常后，熱水器按照設定好的溫度進行加溫，加熱到設定溫度后進行語音提示。

3 系統結構設計及分析

3.1 硬件部分

系統采用盛群公司的HOLTEK MCU作為主控芯片進行設計。利用HOLTEK MCU單片機控制液晶顯示、語音提示、溫度控制、水位檢測與WIFI智能控制。

DS1302：該芯片是為美國DALLAS公司推出的，具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘電路。它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。DS1302可使用后備電源對芯片進行供電，即當主電源被意外切斷時（如斷電等），芯片會自動切換到后備電源供電，保證芯片繼續走時。若后備電源是可充電電源，則可通過程序使芯片內的充電功能開啟，對后備電源進行充電，保證了芯片的穩定運行，為用戶帶來方便。

AT24C02：AT24C02是CATALYST公司的數據儲存芯片，具有一個2K位串行CMOS E2PROM，內部含有256個8位字節。先進的CMOS技術極大地減少了器件的功耗。讓其作為WIFI模塊的數據存儲芯片，保護了用戶數據的安全，增強系統運行的穩定行。該芯片使用壽命長，數據可保持至少100年。

其硬件總體框架圖如圖1所示。

3.2 軟件部分

開機后，首先執行用戶智能設定的參數程序。在此期間，AT24C02內的用戶數據不變，配有備用電池的計時芯片DS1302內的時間數據也不改變。HT單片機開始讀取時間數據，再讀取用戶數據，然后，單片機將時間數據與用戶數據進行比較，以判斷當前時間是不是用戶設置的加熱工作時間，如果是，則驅動加熱控制，否則再次讀取時間及用戶數據，并進行比較判斷。以此循環。當到了設定加熱工作時間，其會首先進行水位的檢測，水位正常后會加熱到設定的水溫后進行語音提示。

我們可以通過WIFI智能控制加熱的溫度和其的工作時間，使其更好的為我們提供服務。

4 結語

（1）用戶可以通過WIFI智能控制熱水器的工作，實現無線智能控制；（2）對熱水器進行定時智能喚醒設定，可以在節約電能的同時讓用戶使用到自己需要的熱水；（3）用戶可以智能調節熱水器加熱的溫度，使用戶使用就是自己想要的溫度，這也可以避免水溫加熱過高而引起的電能浪費；（4）液晶顯示水溫、水位信息；（5）語音提示功能，警報危險水位、提示加熱完成。

冬天不用起床就可以智能控制熱水器工作，用WIFI智能控制可以遠程控制熱水器工作，隨心所欲的調節水溫。