1、基于单片机控制的快热式 家用电热水器的设计 摘要 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人 带来的方便也是不可否定的，其中家用电热水器就是一个典型的例子。在本设计中采用 单片机 AT89C51 作为控制器来控制电路。本设计分别对硬、软件进行设计说明。硬件 包括加热控制电路，温度检测电路，LED 数码管及指示灯显示电路及报警器驱动电路等 的设计，比如，利用热敏电阻对热水器出口温度进行检测；用温度/频率转换电路通过单 片机的检测间接测出温度值；用单片机通过光耦给可控硅触发信号，控制可控硅的导通 角,而控制电热丝的有效加热功率； 用继电器来控制加热电源， 使其在关机和
2、超温保护的 状态下可靠的关断；用在继电器线圈回路中串联 105的熔丝来防止温度过高时加热管 干烧。软件部分给出了部分程序流程图的设计，包括主程序的设计、显示扫描子程序的 设计、按键扫描处理子程序的设计、加热和控制程序流程图的设计、温度检测程序的设 计、频率测试程序的设计。软件编程采用 C 语言编写，因为其简洁、使用方便灵活、容 易实现程序的模块化和结构化。 关键词：单片机；电热水器；温度/频率转化测温；二分查找法 目录 摘要 . I Abstract 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1 绪论 .1 1.1 单片机的组成及特点 . 1 1.1.1 单片机的组成 . 1 1.1.2 单片机的特
3、点 . 1 1.2 选题目的和意义 . 2 1.3 国内外发展情况 . 3 1.4 即热式电热水器与普通电热水器的区别 . 3 1.5 设计要求 . 4 1.6 设计内容 . 4 2 快热式电热水器的硬件设计 5 2.1 硬件元件的选择与方案论证 . 6 2.1.1 单片机的选择 . 6 2.1.2 电源的选择 . 6 2.1.3 键盘的选择 . 7 2.1.4 显示器的选择 . 7 2.1.5 驱动及加热控制元件的选择 . 8 2.1.6 温度检测传感器的选择 . 8 2.1.7 供电线路的选择 . 9 2.1.8 传感器输出的放大电路的选择 . 9 2.2 系统硬件电路的设计 . 10 2
4、.2.1 加热控制电路的设计 . 10 2.2.2 过压保护电路的设计 11 2.2.3 温度检测电路的设计 . 12 2.2.4 数码管显示电路的设计 . 12 2.2.5 报警器驱动电路的设计 . 13 3 快热式电热水器的软件设计 14 3.1 主程序的设计 . 14 3.2 显示扫描子程序的设计 . 14 3.3 按键扫描处理子程序的设计 . 14 3.4 加热和控制程序流程图的设计 . 17 3.5 温度检测程序的设计 . 18 3.6 频率测试程序的设计 . 19 结论 .错误错误!未定义书签。未定义书签。 致谢 .错误错误!未定义书签。未定义书签。 参考文献错误错误!未定义书签。
5、未定义书签。 附录 A 控制源程序清单 21 附录 B系统总设计原理图 .错误错误!未定义书签。未定义书签。 第 1 页 1 绪论 1.1 单片机的组成及特点 随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人 带来的方便也是不可否定的。其中家用电热水器就是一个典型的例子，单片机正朝着高 性能和多种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性 能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。 单片机采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别高。CPU 可以直接对 I/O 口进 行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理能力，能有针对性解决由简单到
6、复杂各类控制任务。 单片机作为嵌入式应用的微型计算机，由于其出色的性价比，极强的实用性，它取 得了巨大的发展。从最早的 4 位单片机，到今天的 16 位，甚至 32 位单片机，单片机的 应用越来越成熟，要想设计出较好的快热式电热水器必须要以较强的单片机作为基础， 而单片机的发展正好为热水器的开发奠定了前提条件。 1.1.1 单片机的组成 单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把 CPU、存储器、定时器 和多种输入/输出接口电路集成在一块超大规模集成电路芯片上。就其组成和功能而言， 一块单片机芯片就是一台计算机。 单片机是通过内部总线把计算机的各个主要部件接为一体，其内部包括地址总线、 数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU 通过 它们将地址输出到存储器或 I/O 接口； 数据总线的作用是在 CPU 与存储器或 I/O 接口之 间，或存储器与外设之间交换数据；控制总线包括 CPU 发出的控制信号线和外部送入 CPU 的应答信号线等。 1.1.2 单片机的特点 由于单片机的各种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点， 因而在
