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摘 要

随着社会经济水平及科技力量突飞猛进的进步，人们对生活质量的追求不断地提高，而目前的生活供暖也已成为日常所需。但传统热水炉供暖系统智能化程度低，人工操作会存在一定的失误，可能导致热水供应不及时，严重的还会造成热水炉干烧等危险情况。为了解决以上的一些潜在性的问题，本次设计则在传统热水炉的基础上加入了自动控制功能，实现了热水炉的智能化控制。

本系统的设计以AT89C51单片机为控制核心，通过DS18B20数字式温度传感器和HC-SR04超声波水位传感器测量热水炉实时温度和水位信息，并将信息给到单片机进行数据处理与计算，控制相应的继电器进行温度与水位的双重控制，同时利用LCD1602液晶显示器实现温度水位数据的实时显示。系统中还加入了定时加热控制、独立键盘进行手动控制及温度水位限值参数设定和蜂鸣器报警功能，构造了一个采用电加热的小型热水炉智能控制系统。该系统可实现对热水炉水位和温度的自动检测控制、数据分析处理、定时控制以及温度的超限报警等功能。

关键词：AT89C51单片机；DS18B20；超声波测距；智能显示

Design and implementation of control system of intelligent hot water heater

Abstract

With the rapid development of social economy and technology, people's pursuit of quality of life is constantly improving, and the current life heating has become a daily need. However, the traditional water heater heating system is low in intelligence, and there will be some mistakes in manual operation, which may lead to the untimely supply of hot water, and even lead to dangerous situations such as dry burning of the water heater. In order to solve the above potential problems, this design adds the automatic control function on the basis of the traditional water heater to realize the intelligent control of the water heater.

The design of the system is based on AT89C51 single chip microcomputer. The real-time temperature and water level information of the water heater are measured by DS18B20 digital temperature sensor and hc-sr04 ultrasonic water level sensor, and the information is sent to the single chip microcomputer for data processing and calculation. The corresponding relay is controlled for dual control of temperature and water level. At the same time, real-time display of the temperature and water level data are realized by LCD1602 liquid crystal display. In the system, the functions of timing heating control, independent keyboard for manual control, temperature and water level limit parameter setting and buzzer alarm are also added, and an intelligent control system of small water heater with electric heating is constructed. The system can realize automatic detection and control of water level and temperature of water heater, data analysis and processing, timing control, temperature over limit alarm and other functions.

Key words: AT89C51 ; DS18B20 ; ultrasonic ranging ; intelligent display

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究目的及意义 1

1.2热水炉的研究现状 2

1.3本文所研究的主要内容 2

第二章 系统整体设计 4

2.1系统控制要求 4

2.2方案设计 4

2.3系统工作原理 7

2.4本章小结 8

第三章 硬件电路设计 9

3.1单片机模块 9

3.1.1 时钟电路 9

3.1.2 复位电路 10

3.2温度检测模块 11

3.3水位检测模块 12

3.4液晶显示模块 13

3.5键盘模块 15

3.6蜂鸣器报警模块 16

3.7继电器模块 17

3.8本章小结 18

第四章 软件程序设计 19

4.1温度采集函数设计 20

4.2 LCD液晶显示设计 21

4.2键盘程序设计 22

4.4水位检测程序设计 24

4.5本章小结 25

第五章 系统实现与调试 26

5.1软件调试 26

5.2硬件安装 27

5.3软硬件联调 28

5.4本章小结 30

第六章 总结与展望 31

6.1总结 31

6.2系统评价 31

6.3 展望 31

参考文献 33

致谢 35

附录 36

附录一 电路原理图及PCB图 36

附录二 程序代码 37

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

随着智能家居产业链的发展，目前的生活供暖逐渐趋向于智能化，对于社区、学校、员工宿舍等集中生活热水供暖的数量和质量提出的要求也越来越高。所以，目前很多生活供暖都会使用到热水锅炉，尤其对于北方地区来说，天气比较寒冷，多采用集中供暖方式^[1]。但这种供暖方式存在能源损失的问题，若由住宅区统一式提供热水，这种大范围工程投资大，且运行费用较高，并且无论家里是否有人，热水和暖气全天供应，且由于楼层不断的升高，温度热量也会随之消减，造成资源的浪费。

全球性气候变暖使得人们的环保和节能意识不断增强，清洁环保、安全、无污染、经济和无燃料运输等已成为人们选择加热设备的首选指标^[2]。当然电加热炉不仅能在工业领域内满足人们的要求，而且在家庭取暖领域也得到了广泛的应用。

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