基于單片機的智能溫控熱水器的設計

代穎

遼寧省錦州市渤海大學工學院

基于單片機的智能溫控熱水器的設計

代穎

遼寧省錦州市渤海大學工學院

隨著自動化技術飛速發展，以往的機械式的熱水器在精度方面不太容易把握，而且可靠性能也比較低，所以設計智能的電熱水器是大勢所趨。本文設計的基于單片機的智能電熱水器，其核心是單片機，系統設計中涉及到人機交互模塊以及溫度顯示模塊、時鐘芯片等，該系統在一定程度上使硬件電路得到了簡化，而且還增加了系統的可靠性。

單片機 智能 溫控熱水器

1 引言

隨著電子電力科學技術的不斷發展以及人們生活水平的提高，人們在很多方面的環保意識也得到了很大程度地提高，智能溫控熱水器也不斷地進入人們的生活中。傳統意義上的電熱水器是屬于機械式的，在精度控制方面、溫度控制方面以及可靠性能相比于智能的電熱水器都有待改進，所以現今智能的電熱水器將在不久的將來取代機械式的電熱水器。

2 總體設計方案

智能電熱水器系統的設計其中主要涉及到了硬件設計和軟件設計，硬件設計中的模塊主要是由按鍵電路、電源電路以及水位、顯示電路、加熱電路和水溫檢測電路等組成的。而軟件設計在程序設計的方面用到的是模塊化的思想，將模塊一個個的分開進行分析，然后再將每一個子程序進行調試，從而實現了軟件設計。

3 系統工作原理及結構設計

本論文設計的系統的模塊主要有單片機模塊、溫度檢測控制、人機交互模塊、電源模塊、以及水位檢測的相關模塊等。系統的總體結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

4 硬件系統設計

系統總電路圖如圖2所示。

圖2 系統總電路圖

4.1 人機交互電路設計

人機交互界面可以分為兩個組成部分，即鍵盤和液晶顯示，根據鍵盤上觸發的不同操作從而對電熱水器進行不同的控制操作，液晶顯示界面中會顯示出熱水器的一些工作參數和工作的狀態。另外，鍵盤上能夠觸發的操作主要分為有水位的設定以及水溫的設置，通過液晶顯示界面可以看到水位和水溫。

4.2 時鐘模塊的設計

時鐘模塊中芯片的選擇用到的型號是DS1302，這個芯片中主要包括的信息有時鐘電路以及日歷電路以及靜態的RAM，字節是36，而實時時鐘/日歷電路可以顯示出當前的年月日，時分秒。另外每月的天數有多少天以及時鐘的時間需要進行改變，這些都是可以通過時鐘模塊進行調整修改的。另外小時的顯示是可以選擇是24小時的，還是12小時的，時鐘芯片DS1302的接線圖如圖3所示。

圖3 時鐘芯片DS1302的接線圖

4.3 水位檢測電路設計

在水位檢測電路中需要在水箱的容積處放入不銹鋼釘，將電流和直流電壓加如電路中，電壓會經過一個電路以及鋼針，而且鋼針所承受的壓力不是很大。其中電平的判斷是根據鋼釘與水面的距離進行判斷的，如果鋼釘是超過了水的平面的話，那么這就說明了此時的電平時低電平，如果沒有超過則是高電平。

5 軟件設計

本文系統中軟件設計主要是有主程序模塊，鍵盤掃描以及LED顯示模塊和定時器中斷模塊，下面分別對幾個模塊進行分析與介紹。

5.1 系統主程序

系統主程序流程圖如圖4所示。

圖4 系統主程序流程圖

從圖4中能夠知道，系統會先對水位進行判斷，當水位是被設定的時候，系統就會觸發關閉進水閥和指示燈，當水位沒有設置，系統就會對打開進水閥和指示燈。

5.2 鍵盤掃描處理子程序

如果主程序中發現有按鍵是按下的時候，這個時候系統中的程序就會進行跳轉，從而轉到鍵盤的掃描子程序中，獲取按鍵值，當按鍵值是得到了以后，就能夠對按鍵的類型進行判斷，其中的按鍵類型有設定溫度已經完成鍵和加法鍵以及減法鍵，如果程序中沒有檢測到任何的按鍵，那么此時程序就會跳轉到主程序中。如果按鍵是溫度設定，那么就會進入設定溫度的模式里，水溫的數值就會顯示在LEO上。在溫度設定完成以后，接著就是鍵盤的掃描，通過鍵盤掃描可以確認按鍵的類型，假如此時的按鍵是*號，那么這表明溫度設置模式已經完成了。如果不是的話，則表明溫度設定還在進行數據的緩沖。

6 實驗結果

通過進行電路調試、軟件仿真后的結果可以發現和之前所設想的結果一樣，在硬件電路的設計中可以對水溫以及水位的檢測，而且水溫以及水位的數值目前可以在顯示在液晶顯示器中；在鍵盤電路中可以通過按鍵從而對設定溫度以及設定的水位進行設置。實驗調試結果如表1所示。

表1 實驗結果

7 結語

本文實現一種具有監控功能的智能電熱水器系統，系統中的溫度啟控點不是隨機設定的，而是需要按照用戶的個人需求進行設計，用戶在鍵盤或上位機輸入自己需要的溫度，這種系統能夠實現溫度測量時的精確度，而且還可以實現溫度的監控以及對溫度進行調控的功能。

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