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摘 要

:近年来电热水器越来越受到人们的欢迎。本设计采用51单片机作为核心器件。单片机具有成本低，功耗低，易编程等优点。使用DS18B20作为温度传感器，采集到的数据送到单片机，经过数据处理，能够在数码管上精确的显示。当水位过低或过高时蜂鸣器报警。软件则使用KEIL软件编写程序。设计了一款能够读取水温及水位的电热水器，基本实现了智能控制功能。

关键字：单片机，数码管，DS18B20

Abstract：In recent years, more and more people are fond of water heater. This design uses 51 single chip machine as the core device.Program using C language. MCU with low cost, low power consumption, easy programming, etc.Use DS18B20 as the temperature sensor,the collected data to the MCU, after data processing, can be accurately displayed on the digital pipe. When the water level is too low or too high a buzzer alarm.Use the KEIL software software program.Designed a water temperature and water level is able to read the water heater., the basic realization of intelligent control functions.

Keywords:Single-Chip Microcomputer,Digital tube,DS18B20

目 录

1 绪论 5

1.1 单片机的组成及特点 5

1.2 国内外的发展情况 5

1.3 选题目的意义 5

2 硬件电路设计方案 6

2.1 AT89C52单片机 6

2.2 温度检测模块设计 7

2.2.1 DS18B20数字式温度传感器检测 7

2.2.2 DS18B20内部结构 11

2.3 报警驱动电路设计 12

2.4 水位显示电路设计 12

2.5 LED数码管显示电路设计 13

3 软件电路设计方案 14

3.1 系统软件总流程图 14

3.2 水位程序流程图 16

3.3 DS18B20读取温度流程图 16

4 仿真与调试 17

4.1 软件简介 18

4.1.1 Keil软件简介 18

4.1.2 Proteus ISIS简介 18

4.2 功能仿真 18

结论 23

参考文献 24

致谢 25

1 绪论

本文介绍基于单片机控制的热水器发展背景及前景，论述其系统的组成框图，对各部分电路的功能及其器件进行论证，主要包括加热控制电路，温度检测电路、水位控制电路显示电路、LED数码管及发光二极管指示灯显示电路，以及报警器驱动电路等。具体论述电路的实现方案及各部分电路使用器件。并设计软件部分的程序流程图、编写相应的程序。最后，应用Proteus软件，实现了功能仿真。

1.1 单片机的组成及特点

在一个超大规模的集成电路芯片上，将中央处理器、定时器、存储器以及多个I/O接口电路集成在一起，是单片机最大的特点。因其构成相比，一块单片机芯片相当于一台电脑。

特点有：

（1）可靠性高/体积小、集成度高

（2）易扩展

（3）控制功能强

（4）易于开发

1.2 国内外的发展情况

  众所周知，煤气热水器因其安全风险及高昂的成本正渐渐地退出热水器市场；然而太阳能热水器因为受到天气及安装条件影响难以拥有很大的市场份额；当前潮流的储水式电热水器因为有很多缺点，也已不适应大众生活的规律。电热水器以其效率高、精巧好看、简易环保、没危险等特色，确实代表这个行业的前进动向。电热水器地诞生是热水器行业的一次革新。 

1.3 选题目的意义

目前，热水器早已成为人们生活里不能够缺少的家用电器，生产出更实用、更简洁、更可靠、更环保的热水器是各大厂家不断追求的目地，它具备体积小，用起来安全，装置方便等优点。基于单片机控制的热水器拥有很高的安全性、使用方便快捷和保温时间长等特点。电热水器在当今的环境下越来越受重视，加上能源危机、电力普及和电力价格的消减，均为电热水器的迅速普及带来了方便，并且成为家庭、小型饭馆、酒店宾馆和住宅理想的公共配套服务设施。

1.4 课题设计要求

（1）热水器控制器的技术指标：

（a）水温数码显示，测温范围0℃～99℃，精度±2℃；

（b）水位分五档显示（缺水、20%、50%、80%、100%）；

（c）水位溢出报警；

（d）缺水报警。

（2）设计出硬件电路图。

（3）画出程序流程图、编写程序。

（4）对所设计电路进行装配、调试或进行Proteus仿真。

2 硬件电路设计方案

本章主要阐述了AT89C52的功能和用法，以及设计电路中温度检测模块、水位显示模块和LED数码管显示模块的组成结构及其原理。

2.1 AT89C52单片机

该系统的外围电路的设计，用单片机I/O端口号，所以系统不是一个实时系统，单片机的速度要求不高，因此，在本系统中，选择最常用最简易的51系列单片机。以AT89C52作为整个系统中的核心部分，组织外围硬件模块设计将会利用AT89C52现有的接口。

美国生产商生产的单片机，它是一种省电型、性能极高的单片机，在这中间包含了8K可重复檫写的ROM与256BRAM，这个产品的性能主要得益于公司的存储器的质量，同时，还和普遍的MCS-51用法和8052引脚相互通用。

超低功耗体现为掉电功能、正常工作功能，广泛可以用在干电池供电的系统设备中等。它的加密性能很强，拥有超强抗干扰能力。经EFT测试可以通过2kV/4kV快速脉冲的影响，其广泛的宽温范围适中在-40℃～85℃之间。AT89C52的生产是采用了公司的不丢失性以及高性能的存储器的工艺，并且与市场上的80C51产品通用。在微处理器上，Flash允许用户对ROM编程的。同样的，常规编程器在系统中能够进行编程也是被允许的。具有编程功能的单片机也被运用在嵌入式系统当中，能够实现诸多功能。

单片机拥有下面的功能特点：8KB字节闪存、256B的内部RAM、32位输入/输出端口、一个全双工的串行通讯口、一个二级中断结构以及单片机上振荡器的时钟电路。此外，AT89C52被减少到0Hz静态逻辑操作运算，同时还支持2种可选择的节电模式。当单片机不在处理数据时，串行接口、数据存储器、T0/T1及INT被同意接着运行，而CPU则停止了工作。当电源断开时的保护模式下，振荡器，节省了RAM的单片机的内容，停止所有工作。直到下一个中断或硬件复位为止。单片机的引脚定义如2.1所示。

图2.1 AT89C52单片机引脚图

2.2 温度检测模块设计

在控制领域中，温度的检测和控制具有非常重要的地位，在温度控制的各种领域具有广阔的应用场景。在电热水器控制系统的温度测量装置的一个重要组成部分，涉及许多复杂的。

2.2.1 DS18B20数字式温度传感器检测

DS18B20实现温度的检测功能,测试温度最高可达0.5℃。DALLAS集团出产的DS18B20传感器采用单总线方式，它好处在于线路简易、体积小。所以可以构成一个温度测量体系，该体系的布线通俗易懂。只要一跟信号线就能够放置许多DS18B20传感器，非常的简单。DS18B20的引脚说明如图2.2所示。

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