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苏州信息职业技术学院 毕业设计报告（论文）
系 别： 电气与电子工程系 专 业： 汽车电子 班 级： 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 热水器温度控制系统的设计 指 导 教 师： 起 讫 日 期：
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毕业设计(论文) 成绩评定表
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毕业设计（论文）任务书
学 生（签名） 2013年9月 10日 指 导 教师（签名） 2013年9月 10日 教研室主任（签名） 2013年9月 10日 系 主 任（签名） 2013年9月 10日
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毕业设计（论文）开题报告
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毕业设计（论文）中期检查表
热水器温度控制系统的设计
摘要：
伴随着社会和科技的进步与发展，人们生活中许多的产业都在逐步走向智能化与数字化，人们用手动的方式调节老式使用煤气或者是天然气的热水器温度，既不能很准确的确定我们需要的水温，并且还存在着不能忽视的不安全性。 电热水器是一种可供浴室以及洗手间还有厨房普遍使用的家庭家用电器，伴随人们生活质量的提高，人们已经放弃了现代的家用电热水器以前的做法，选择了一种更加准确、而且更加安全的策略。在单片机编程中，C 语言有着非常多的优点，STC89C52单片机作为本文采用的控制器，编写程序本文使用C 语言, 设计了一款电热水器作为新的智能家用。我们设置温度使用按键键盘，热水器温度我们可以很精确的控制到0.1°C ，显示的器材我们使用LED 灯，LED 灯能够准确的提供人们所需温度的温水。我们用DS18B20采集温度、LED 灯显示，能够非常准确的显示出我们采集的水温。当我们所需的温度高于采集水的温度时，用继电器控制以及外接加热源，当我们所需要的温度低于当前采集水的温度时，把继电器断开进而不加热。继电器在我们所需要的温度高于采集温度时进行吸合和加热。进而基本实现智能控制功能。
关键词：DS18B20、STC89C52、热水器
目录
1 引言 . ............................................................. 1
1.1课题的背景和意义 . ............................................ 1 1.2课题的主要任务 . .............................................. 2 2 热水器温度控制系统的整体设计 . .................................... 3
2.1硬件设计 . .................................................... 3 2.2软件设计 . .................................................... 4 3 热水器温度控制系统的设计与实现 . ................................. 11
3.1原理图绘制 . ................................................. 11 3.2 PCB图生成 . ................................................. 14 4 热水器温度控制系统的制作 . ....................................... 20
4.1热水器温度控制系统的安装 . ................................... 20 4.2热水器温度控制系统的调试 . ................................... 21 结论 . .............................................................. 24 致谢 . .............................................................. 24 参考文献 . .......................................................... 25 附录 . .............................................................. 26
1 引言
热水器在如今人们生活水平的日渐提高下，已经成为了我们生活中越来越受到青睐的家用电器。以前燃气热水器容易受水压限制，而且安全性也比较差。在我们生活的周围，燃气热水器每年使用造成事故也让我们听到毛骨悚然。对燃气热水器人们存在恐惧, 所以都不敢放心的去使用燃气热水器。所以燃气热水器渐渐退出了市场。潮落潮起，智能电热水器的脱颖而出，伴随着安全保障、质量保障和使用效果的保障得到了越来越多大家的认可。
在中国，电热水器经历了一些起伏的过程中，现如今已有十多年的历史了 ,根据人们的需求一点一点在改变。在20世纪的最后几年, 智能储水式电热水器随着国外品牌进入内地和大陆一些家电厂的产品方向转向至电热水器，任何天气变化都影响不了智能储水式电热水器，智能储水式电热水器可直接在普遍家庭安装使用，人们通过长久通电可大量得到热水。人们担心会产生废气，但是废气在使用中完全不会产生, 智能储水式电热水器为了人们的健康生活做到了既安全又健康的标准。在中国目前市场上销售的电热水器很多还附带干净卫生、安装简易和调温方便的防触电装置。在今天, 电热水器发展到这种水平，在人们生产要求的生活上基本都可以得到满足。但是当今学者为了更加追求优质，为了更加精益求精, 他们将目光放在了调节控制水温水位的方向上，让现有的产品更加智能化，让它更安全、更稳定、更舒适的控制水温。关于研究电热水器温度水系统在我国学者的努力下取得了很大的成就, 并且还在不断的改善中。
将数字化测量技术应用在智能电热水器水温水位检测器上，在仪表仪器上，把连续的模拟量转变为不连续形式和数字离散形式来显示。电热水器水温水位检测器在采用单片机后，实现了更多样化的功能、更高的精准度、更强的抗干扰能力。以STC89C52单片机作为主控制元件，是电热水器水温水位检测器在本文研究中来实现热水器里的水温显示在数码管。我们采用继电器来实现自动控制加热装置，单片机应用在各个行业中也是一个比较典型的例子。智能电热水器随着科学技术的进步与人们生活水平的提高，越来越受到人们青睐，人们认为家用电器要智能必不可少的三个条件是安全、节能、方便。在本文设计中，智能电热水器的水温检测器研究非常有意义。
1.1课题的背景和意义
随着社会的发展，热水器在改善人们生活质量中起到了非常重要的作用。现在市面上的热水器种类繁多，电热水器、太阳能热时器、煤气热水器等，它们仅仅是提供能量的方式不同而已，但它们都需要对其主要的水温参数加以控制，实现热时器的自动化。早期温度的参数控制时通过模拟电路实现的，这种方式不仅电路复杂，成本高，而且误差大，系统地稳定性不好，单片机及微型计算机技术的发展和应用有效地解决了这些缺点，特别是传感器的发展，更好的提高了检测参数的精度。热水器水温控制系统的智能化改进，采用单片机对其水温参数进行控制，提高了热水器的工作稳定性，同时引进了数字传感器对水温进行数据采集，这样也就提高了系统的控制精度，对水温的控制结构简单，易于实现，具有很强的现实应用价值。
1.2课题的主要任务
本课题所设计和实现的热水器温度控制系统具有如下功能：
1) 热水器温度控制系统的系统方案比较、设计与论证
2) 系统器件选择
3) 硬件实现及单元电路设计
4) 系统软件设计
5) 系统的安装与调试
2热水器温度控制系统的整体设计
2.1硬件设计
图2.1系统框图
如图2.1所示，本设计采用51单片机+DS18B20温度传感器+数码管显示+继电器+功能按键组成。DS18B20温度传感器检测水温并将水温信息转换成电信号传送给单片机，单片机将得到的数据进行处理、显示与控制。上电后数码管显示当前的水温温度，通过按键可设置水温值，当检测到的水温低于设置的水温值时，继电器吸合接通外部加热装置，使水温达到设定水温值。当水温值超过设定水温值时，继电器断开，停止加热。温度检测精确到0.1度。并具有掉电保存功能，数据保存在单片机内部EEPOM 中，按键还具有连加、减功能。
2.1.1 单片机
51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。如图2.2所示
2.1.2显示模块电路 单片机最小系统 单片机最小系统电路如图2.3所示。 图2.2 单片机引脚图 图2.3 单片机最小系统 显示采用四位数码管显示，当位选打开时，送入相应的段码，则相应的数码管打开，关掉位选，打开另一个位选，送入相应的段码，则数码管打开，而每次打开关掉相应的位选时，时间间隔低于20ms ，从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部数码管同时显示的一样。显示电路如图2.4
图2.4 数码管显示
2.1.3数码管显示驱动电路
三极管8550来驱动4位数码管，不仅简单，而且价格便宜。如图2.5所示
图2.5 驱动电路
2.1.4温度传感器(DS18B20)电路
DS18B20基本介绍
DS18B20是美国DALLAS 半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号处理器处理。
DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA ，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K 上拉电阻就无法提供足够的能
量，会造成无法转换温度或温度误差极大。
因此，下图电路只适应于单一温度传感器测温情况下使用，不适宜采用电池供电系统中。并且工作电源VCC 必须保证在5V ，当电源电压下降时，寄生电源能够汲取的能量也降低，会使温度误差变大。
图2.6 温度传感器电路引脚图
DS18B20控制方法
DS18B20有六条控制命令：
温度转换 44H 启动DS18B20进行温度转换
读暂存器 BEH 读暂存器9个字节内容
写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的TH 、TL 字节
复制暂存器 48H 把暂存器的TH 、TL 字节写到E2RAM 中
重新调E2RAM B8H 把E2RAM 中的TH 、TL 字节写到暂存器TH 、TL 字节 读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
DS18B20供电方式
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图
3.1所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个三极管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式， P2.2口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个上拉电阻和STC89C52的P2.2来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作