基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计

杨静

摘要：本次设计的智能家居温控热水器系统使用STC89C51单片机作为系统设计的核心控制和处理单元，利用温度传感器、和继电器等来完成本设计。在硬件设计方面，主要有单片机最小系统及其扩展、电源电路、水温检测电路。包括STC89C51、DS18B20等。在软件设计方面，采用C语言编程。

该智能电热水器设计完善，实现方案简单易行。采用软件设计来控制，可以实现智能检测水温，水位，智能加热，并且提高了整机的可靠性及准确性。

关键词：STC89C51单片机0;DS18B20温度检测

1、前言

本项目的目的是基于人们对现代家庭舒适、便利、安全以及多元化信息服务的需要，基于STC89C51单片机设计具有智能特征的电热水器控制器。

选用STC89C51单片机作为控制芯片，就是为了实现电热水器的智能化，持续稳定的热水供应，自动断电的安全功能，使人们生活中能放心享受，利于人们的身体健康，其务实性能快速满足人们对现代生活快节奏的需求。

2、基于51单片机的智能家居温控热水器系统设计

STC89C51采用+5V电源供电，经稳压芯片输出+5V电压。由于单片机容易受外界环境干扰，因此要求供电电源单独设计制作。单片机硬件部分由單片机最小系统配以按键、显示器件构成。限于单片机型号采用12MHz晶振和两个30μF陶瓷平衡电容组成振荡电路。为使硬件具有通用性，复位电路采用上电与按键复位结合设计，独立式按键通过P1口扫描查询，分别执行设置、加、减、确定功能。系统还有红外遥控的功能，可以通过红外遥控器远距离控制热水器的工作，提高了系统的安全性。

系统工作时，首先检测功能按键，进行温度范围设置。其次检测加减按键，进行温度范围调节，也可以按下红外遥控器上的按键操作，与主板上的按键功能一样，然后运行程序，由传感器DS18B20检测水温，当检测温度低于预设温度下限时，开始加热;检测温度高于预设温度上限时，停止加热。

3、硬件构成

系统的硬件系统以STC89C51单片机为核心，主要分两部分：直流稳压电源和智能电热水器控制电路。直流稳压电源由变压器、整流桥、滤波电路、稳压电路组成。智能电热水器系统由时钟电路、复位电路、报警电路、键盘、温度检测电路和显示接口电路组成。

（1）电源电路：本项目中采用了线性工作状态的线性集成稳压电源。

（2）键盘接口电路：本项目的按键采用独立式按键，是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。

（3）报警电路：当温度超过上限是电路会报警，提示水温过高，注意安全。

（4）温度检测电路：本项目采用温度传感器DS18B20采集电热水器的实时温度， 提供给STC89C51作为数据输入。

4、结语

本文介绍了基于51单片机的智能家居温控热水器系统的构成与工作原理，并在努力下得到实现，验证了设计的有效性。此项设计的实现，为电热水器的智能化设计具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]谭浩强. C语言程序设计教程.清华大学出版社.2001

[2]吴国经.单片机应用技术[M].北京：中国电力出版社.2004：10.

[3]张振荣.MCS-51单片机原理及实用技术[M].北京：人民邮电出版社.2000：10-13.

[4]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社.2005：30-35.

[5]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京：北京航空航天大学出版社.2002：100-103.

[6]楼然苗.51系列单片机设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社.2003：50-60.

[7]李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京：北京航空航天大学出版社.2004：14-17.

[8]徐惠民、安德宁.单片微型计算机原理接口与应用[M].北京：北京邮电大学出版社.1996：80-88.

[9]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社.2001：71-76.

[10]何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社.2001：51-59.

[11]张友德，涂时亮，陈章龙.MC68HC08系列单片机原理与应用[M].上海：复旦大学出版社.2001：16-18.

[12]刘筱明.电脑电热水器继电器非正常状态下的保护措施[D].广东顺德万和电器有限公司. 1999.

[13]李建事.陈刚. 家用电器单片机控制系统的制作与检修[M]. 上海：上海交通大学出版社.1998：22-30.

[14]杨宁. 单片机与控制技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社.2005：33-36.

[15]付家才.单片机控制工程实践技术[M].北京：化学工业出版社.2004：42-45.