基于单片机的智能温控热水器的设计

2016-12-21代颖

数码世界 2016年12期

关键词：电热水器按键键盘

代颖

辽宁省锦州市渤海大学工学院

基于单片机的智能温控热水器的设计

代颖

辽宁省锦州市渤海大学工学院

随着自动化技术飞速发展，以往的机械式的热水器在精度方面不太容易把握，而且可靠性能也比较低，所以设计智能的电热水器是大势所趋。本文设计的基于单片机的智能电热水器，其核心是单片机，系统设计中涉及到人机交互模块以及温度显示模块、时钟芯片等，该系统在一定程度上使硬件电路得到了简化，而且还增加了系统的可靠性。

单片机智能温控热水器

1 引言

随着电子电力科学技术的不断发展以及人们生活水平的提高，人们在很多方面的环保意识也得到了很大程度地提高，智能温控热水器也不断地进入人们的生活中。传统意义上的电热水器是属于机械式的，在精度控制方面、温度控制方面以及可靠性能相比于智能的电热水器都有待改进，所以现今智能的电热水器将在不久的将来取代机械式的电热水器。

2 总体设计方案

智能电热水器系统的设计其中主要涉及到了硬件设计和软件设计，硬件设计中的模块主要是由按键电路、电源电路以及水位、显示电路、加热电路和水温检测电路等组成的。而软件设计在程序设计的方面用到的是模块化的思想，将模块一个个的分开进行分析，然后再将每一个子程序进行调试，从而实现了软件设计。

3 系统工作原理及结构设计

本论文设计的系统的模块主要有单片机模块、温度检测控制、人机交互模块、电源模块、以及水位检测的相关模块等。系统的总体结构图如图1所示。

图1 系统结构图

4 硬件系统设计

系统总电路图如图2所示。

图2 系统总电路图

4.1 人机交互电路设计

人机交互界面可以分为两个组成部分，即键盘和液晶显示，根据键盘上触发的不同操作从而对电热水器进行不同的控制操作，液晶显示界面中会显示出热水器的一些工作参数和工作的状态。另外，键盘上能够触发的操作主要分为有水位的设定以及水温的设置，通过液晶显示界面可以看到水位和水温。

4.2 时钟模块的设计

时钟模块中芯片的选择用到的型号是DS1302，这个芯片中主要包括的信息有时钟电路以及日历电路以及静态的RAM，字节是36，而实时时钟/日历电路可以显示出当前的年月日，时分秒。另外每月的天数有多少天以及时钟的时间需要进行改变，这些都是可以通过时钟模块进行调整修改的。另外小时的显示是可以选择是24小时的，还是12小时的，时钟芯片DS1302的接线图如图3所示。

图3 时钟芯片DS1302的接线图

4.3 水位检测电路设计

在水位检测电路中需要在水箱的容积处放入不锈钢钉，将电流和直流电压加如电路中，电压会经过一个电路以及钢针，而且钢针所承受的压力不是很大。其中电平的判断是根据钢钉与水面的距离进行判断的，如果钢钉是超过了水的平面的话，那么这就说明了此时的电平时低电平，如果没有超过则是高电平。

5 软件设计

本文系统中软件设计主要是有主程序模块，键盘扫描以及LED显示模块和定时器中断模块，下面分别对几个模块进行分析与介绍。

5.1 系统主程序

系统主程序流程图如图4所示。

图4 系统主程序流程图

从图4中能够知道，系统会先对水位进行判断，当水位是被设定的时候，系统就会触发关闭进水阀和指示灯，当水位没有设置，系统就会对打开进水阀和指示灯。

5.2 键盘扫描处理子程序

如果主程序中发现有按键是按下的时候，这个时候系统中的程序就会进行跳转，从而转到键盘的扫描子程序中，获取按键值，当按键值是得到了以后，就能够对按键的类型进行判断，其中的按键类型有设定温度已经完成键和加法键以及减法键，如果程序中没有检测到任何的按键，那么此时程序就会跳转到主程序中。如果按键是温度设定，那么就会进入设定温度的模式里，水温的数值就会显示在LEO上。在温度设定完成以后，接着就是键盘的扫描，通过键盘扫描可以确认按键的类型，假如此时的按键是*号，那么这表明温度设置模式已经完成了。如果不是的话，则表明温度设定还在进行数据的缓冲。