本論文在介紹單片機、傳感器、實時時鐘的特點基礎之上,詳盡地說明了智能熱水器控制系統(tǒng)的工作原理與方案設計。
根據(jù)本設計的要求,采用STC89C52作為主控芯片。其他硬件部分包括:水溫采集模塊、水位監(jiān)測模塊、按鍵輸入部分、LCD顯示窗口及繼電器控制模組,繼電器控制模組有自動上水和程控加熱部分構成。
在軟件方面,本設計采用模塊化方式對系統(tǒng)進行分組設計,使得設計工作穩(wěn)步展開,并且經(jīng)過仿真驗證,本系統(tǒng)的各個模塊均正常工作,符合設計要求。
關鍵詞:智能熱水器;控制系統(tǒng);單片機
1.4?設計任務
本課題旨在設計一個小成本、低功耗、多用途的智能熱水器控制系統(tǒng)。熱水系統(tǒng)采用單片機芯片作為微型控制器,該系統(tǒng)是設計目標有:
- 通過傳感器,將水位水溫采樣信號傳送給單片機進行處理,并進行水位及溫度的顯示;
- 當水位到達低限,系統(tǒng)自動上水,高限停止上水;
- 可調(diào)預置水溫設計,用戶可以自主設置溫度保持范圍,以應對不同地區(qū)不同季節(jié);
- 可以設定時段監(jiān)控溫度,如果在時段內(nèi),溫度過低系統(tǒng)將循環(huán)加熱;
- 允許自動/手動進行上水、加熱設置。
在設計系統(tǒng)的過程中,同時學習了單片機的開發(fā)與程序編制以及電路的設計與仿真等操作。本科階段的知識得到了進一步提高,另外有自學了Proteus和Keil等軟件的使用。在下文,提供了不同滿足設計要求的方案,最終選擇最優(yōu)設計。
3.1??總體設計
智能熱水器控制系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)有STC89C52RC單片機控制水溫、水位等信息的采集與輸出、控制繼電器開通與關斷,進而使用戶在消耗少量能源的情況下獲取更多的熱水。
如圖3.1所示,控制系統(tǒng)主要包括溫度檢測模塊、水位檢測模塊、實時時鐘模塊、按鍵輸入模塊、LCD顯示模塊以及繼電器驅(qū)動電路,驅(qū)動電路包括有輔助加熱模塊和自動上水模塊。
水溫水位檢測模塊負責溫度與水位的檢測工作,溫度檢測傳感器采用達拉斯半導體公司生產(chǎn)的DS18B20,通過與單片機的I/O口相連;水位檢測電路采用電極式的測量方法;實時時鐘為整個系統(tǒng)提供實時時間,用戶可以設置自動加熱的時間段,其他時間可以手動加入以節(jié)約能源;鍵盤輸入模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)控制信息的輸入;LCD顯示模塊采用LCD1602器件輸出控制系統(tǒng)的信息;驅(qū)動電路有繼電器負責通斷電磁閥上水,用雙向晶閘管接通加熱器件電路可以避免繼電器啟動時產(chǎn)生電弧帶來的危險。
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