论文总字数：16856字

摘 要

：针对传统温控系统响应速度慢、振荡剧烈、控制精度低和调节效果不理想等问题。本设计对单片机AT89C51及其外围模块电路组成的温控系统进行了研究。通过单片机,温度传感器DS18B20和液晶显示模块LCD1602进行对水温的时时监控，由温度按键控制和声光报警电路等模块进行对水温的调节。本系统采用单总线数字温度传感器使得系统在调量和调节时间上都小于常规,加快了系统的响应速度,从而增强了温度控制系统的实用性；且采用LED数据显示达到了对水温的时时可控，对温控系统产生了重要的实际工程意义。

关键词：温度传感器，单片机，液晶显示

Abstract:The traditional temperature control system has the problems of slow response, high oscillation, low control accuracy and poor adjustment effect. This design has studied the control system of temperature control water heater composed of single chip computer AT89C51 and its peripheral module circuit. The temperature sensor DS18B20 and LCD module LCD160 are controlled by the microcontroller, and the temperature is controlled by the temperature key control and the sound and light alarm circuit. This system adopts the single bus digital temperature sensor system on the adjusted amount and the adjusting time is less than conventional, accelerates the response speed of system, to enhance the practicability of temperature control system; And the LED data show that the temperature is controlled constantly, which has important practical engineering significance to the temperature control system.

Key words:temperature sensor ,single chip microcomputer, LED

目录

1 前言 4

1.1 热水器的背景及发展现状 4

1.2 热水器的发展前景 4

1.3 单片机的发展前景 5

2 总体系统方案设计 5

2.1 系统概述 5

2.2 系统原理分析 5

3 硬件电路设计 6

3.1 硬件设计思路概述 6

3.2 单片机芯片的方案选择和论证 6

3.3 温度检测电路 9

3.4 显示电路 11

3.5 按键及其控制电路 11

3.6 声光报警电路设计 12

4 系统软件设计 13

4.1 主程序设计 13

4.2 延时子程序设计实现 15

4.3 声光报警程序设计 16

5 调试与结果分析 17

5.1 keil论述 17

5.2 结果分析 17

5.3 实物结果分析 17

5.3.1 测试水温温未超过安全时的工作原理及其结果分析 17

5.3.2 测试水水温温度高于上限温度时结果分析及其解决办法 19

5.3.3 测试水温温度低于下限温度时结果分析及其解决办法 19

结 论 21

参 考 文 献 22

致 谢 23

附件 24

1前言

1.1 热水器的背景及发展现状

在品质消费观逐渐取代价格消费观、城镇新型化、甲烷和电器的广泛使用等因素的推动下，近年来热水器市场产品结构不断发生调整，市场格局也发生了翻天覆地的变化。不过，不断提升消费者需求感知，依然是热水器行业和企业的发展重力点。

经调查发现，从热水器的诞生开始，虽然发展时间不算太长，但其发展却是非常惊人的。尤其在近几年来，在家电行业，热水器行业正以两位数的市场增幅增长。2013年城市化进程像一股微风一样吹暖了热水器行业。其发展更加迅猛了。然而；在2014年初期，热水器市场走势骤然下滑，其销量与2013年相比，更是下滑的严重的多。但是由于受房地产复苏和智能化的影响，2016年热水器行业明显有了大幅度的增长，同比增长了13.5%。从2017年年初，热水器行业开始趋于分化，其种类不但越来越多，而且也越来越趋于智能化。从2018年开始，中国分体式热水器的研究成为新世纪的弄潮儿。2018年其总规模预测将会超过4000万台，近几年其综合增长率将会达到10%。

综上所述，热水器市场还处于比较趋缓的上升期。虽然整个家电产业正处于一路下跌的趋势，但是从长远来看，整体市场发展形势还是较为乐观的。

根据用户舒适需求的不断提升，热水器产品越来越倾向于如下发展方向：

（1）舒适性。即产品向大容积大流出水量延伸，在大容量上投放产品个数增多。

（2）艺术化。特指产品外观上讲究设计和艺术感。

（3）场景化。用户需求是一大方向，热水器行业管理也会越来越精细化。根据不同场景去研发设计产品。将必会是未来发展的方向之一。

1.2热水器的发展前景

由于市场门槛不断的提高，热水器行业收到品牌格局的冲击。燃气热水器目前处于与多品牌竞争的趋势，但是为了更好的满足消费者的需求，其产品品牌格局也开始逐渐走向分化。中小品牌要想在大品牌的光辉下有生存的空间，只能走产品差异化的道路，比如在功能上、外观上等方面做出自身特有的设计特点——智能化。从热水器市场前景可以得出，目前的智能化主要体现在如下几个方面：比如WIFI操作方面，小模块功能的拓展等等来满足用户不同的需求，这些小模块通常展现在如开关机/温度控制/查水电耗费等情况，也有研究人员已经研究出带有语音功能的热水器，这也是热水器发展的一大进步。还有处于尚不完善的智能化随温感，这些都是智能化摸索发展的雏形。

1.3 单片机的发展前景

随着经济的不断发展和技术的日益进步,人们也越来越注重生活的质量。也越来越渴望拥有提高人们生活质量的电子产品, 这也推动单片机在各个领域内的广泛使用和研究, 自然而然也加快了单片机的发展速度。但是随着对单片机不断的研究发现, 单片机的小缺陷也逐渐的展露出来。为了克服这些缺陷，人们开始重视并且研究单片机的测量及其控制的原理。

随着单片机应用的领域越来越广。不论是高温高压的恶劣环境中，还是应用在人体微创手术中等一些人难以到达的区域。 这主要由于它的体积小、效能高，功耗低等优点, 事实表明,单片机可以可靠地工作很长时间。未来可能广泛采用低噪声和高可靠性技术, 这项技术可以有效的提高单片机的抗干扰能力和运行速度。同时, 提高单片机的使用寿命。

2总体系统方案设计

2.1 系统概述

随着单片机技术的快速发展，用单片机与其他外围芯片组合来满足某种需求的需要，这使得对于热水器的监测成为一种可能，并也将会发展成为一种趋势。因单片机具有体积较小、操作起来简单、安装方便、功能性好而且性能价格比较好等优点，所以其发展前景日趋较好。

2.2系统原理分析

该论文设计的温度控制热水器系统整体框图2-1如下图所示：本系统由温度检测，按键控制，报警提醒等模块组成。其主要实现了当测试温度达到预警值时开始声光报警提醒然后通过按键控制达到调节水温的效果。由温度传感器DS18B20将检测到的水温度信号直接转变为数字信号，并用LED液晶屏显示出来。信号通过单总线传入至单片机AT89C51中对其进行是否预热处理、当测试温度超过安全阈值范围时，则会启动声光报警装置进行报警提醒，然后可通过手动控制来解除报警，也可自动解除报警的工作原理。

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