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基本实现功能
基于51单片机的智能热水器
由STC89C52单片机+水位检测传感器+DS18B20温度探头传感器+按键模块+继电器模块+报警及指示模块+LCD1602显示模块+电源构成。
具体功能：
1、LCD1602显示屏第一行显示温度及定时时间，第二行显示温度上限和下限值；
2、按键可以设置温度的上下限值及定时时间；定时时间到开始加热
3、用两个水位检测传感器检测水位：当水位下限传感器检测到有水时，继电器开始控制加水；当水位上限传感器检测到有水时，停止加水；
4、当温度低于设置的下限温度值时，继电器开始控制加热；当温度高于设置的上限温度值时，停止加热。
硬件系统设计
本课题是基于STC89C51单片机的智能电热水器的控制器的设计，要达到的控制要求有：（1）用LCD1602液晶显示水温、设置上下限和定时时间，（2）水温检测显示范围为00～99℃，精度为±1℃。（3）温度预设范围为0～99℃，当检测温度低于预设温度时，开始加热；检测温度高于预设温度时，停止加热。（4）设置4个程序按键。分别问设置按键、加键、减键、确定。（5）可以红外遥控，通过红外一体接收探头接收遥控器信号，执行与主板按键同等功能。
方案一：以STC89C51单片机为控制中心的智能电热水器
STC89C51单片机具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等优点，在许多行业都得到了广泛的应用。以STC89C51单片机为核心，配以外围电路如时钟电路、复位电路、按键、显示器件即可构成交通灯系统，结构框图如图2.1：
方案二：PIC16C72单片机为控制器件的智能电热水器
以PIC16C72为控制芯片的电热水器，虽然功能很强大，但是存在一些很需要改进的地方：中断的现场保护是中断应用中一个很重要的部分由PIC16C72的指令系统中没有专门的PUSH(入栈)和POP(出栈)指令，所以要想实现这个功能需要用一段程序。在中断服务程序中对马达以及继电器进行控制1漏电检测，报警则在中断里给出，而每50ms进入一次中断，所以发生漏电时最多50ms便可以切断电源1入口→中断保护→控制马达→控制继电器如果用直流对电机进行控制，其转速太快，过调量太大，容易引起震荡。
通过以上两种设计方法的比较来看，实现电热水器的智能控制可以有很多种方法。可以采用可编程序控制器PLC，各种单片机来实现。但考虑到成本控制和软硬件实现难度，采用方案一的控制系统设计，可以进一步提高电热水器的智能作用，能够保证持续的热水供应，并可以满足人们日常生活的需要，提高了人们生活的质量。
时钟电路用来产生时钟信号供单片机工作，晶振采用12MHz，平衡电容采用30pF。复位电路在系统上电或运行过程中对单片机进行初始化操作。按键采用独立式热键，用来扩展系统功能。显示通过LCD1602液晶显示实时温度、上下限温度值和预约功能的定时时间。报警指示灯（黄）：当热水器出现异常情况时，该指示灯被点亮。
依据设计要求，系统上电复位后按默认值开始运行，然后开始检测温度按键，若无按键，则按设定温度进行工作；若温度键已按下，则开始设定温度范围，并按新的设定值开始加热。接着继续检测温度按键，若无按键，则接着上一步的执行（以新的设定值开始工作）。若有按键，则重新设定温度范围，如此循环。
2.2 硬件系统设计
单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备。本设计中只用最小系统加上键盘、显示、ISP接口电路，单片机本身资源可以满足设计要求，所以不必对单片机进行扩展。
系统的硬件系统以STC89C51单片机为核心，主要分两部分：直流稳压电源和智能电热水器控制电路[9]，其原理图见附录二。直流稳压电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压电路组成。智能电热水器系统由时钟电路、复位电路、报警电路、键盘、温度检测电路和显示接口电路组成。
2.2.1 电源电路
电源电路按元件类型可分为电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳压电路、集成稳压电路等。根据调整元件与连接方法，可分为并联型和串联型；根据调整元件工作状态不同，可分为线性和开关稳压电路。本设计中采用了线性工作状态的线性集成稳压电源。
直流稳压电源一般由三部分组成，分别是电源变压器、整流滤波电路及稳压电路设计框图：
各部分简介及其它（详见下载）
硬件测试结果
现象一：
初始状态，即刚开启时的状态，此时tp显示的是当前所处环境的温度，默认温度范围为29~35℃。此时红灯和绿灯亮，黄灯不亮。
现象二：
通过按键手动设置温度的上限值和下限值，此时tp显示的是当前所处环境的温度，设置温度范围为22~38℃。此时红灯和绿灯亮，黄灯不亮，因为在没有水的情况下，是不会进行加热，否则会烧坏。
现象三、四、五和六及其它（详见下载）
软件系统设计
软件设计由主程序，键扫描子程序以及一些其他功能模块子程序三部分组成。其中主控制器子程序包括A/D转换子程序（水位、水温），键盘处理及显示子程序，温度控制子程序（使用输出比较功能），漏电保护子程序等组成。主程序要先对单片机的定时器、COP模块、A/D转换、端口、键中断等部分的工作模式参数进行初始化设定，之后系统的主程序循环可以调用各个功能模块的子程序，对相关事件的处理则是依靠标志位和判断标志位来实现。
3.1主程序流程图：
当程序开始运行时，1602LCD液晶显示器上会显示一个初始的默认值，此时通过按下按键来设定温度范围，若是没有按下则返回初始状态；若是设定了最低温度和最高温度值，则通过新设定的温度范围来运行；但是若是设定完毕之后没有按下确认键，则设定不成功，需返回重新设定温度范围，再次按下确认键。
电路原理图
仿真原理图
