论文总字数：14957字

目 录

1 绪论 2

1.1 选题的背景、目的及意义 2

1.2 国内外研究状况和成果 2

1.3实验要求和实验设计 3

1.3.1实验要求 3

1.3.2具体设计方案 3

2 硬件系统设计 4

2.1 方案验证 4

2.2 硬件系统设计 5

2.2.1温度检测电路 6

2.2.2水位检测模块 7

2.2.3 红外一体接收模块 7

2.2.4键盘接口电路 8

2.2.5 报警电路 9

2.2.6显示电路设计 9

2.2.6.1 1602液晶模块简介 9

2.2.6.2单片机与1062LCD接口电路设计 10

2.2.7 STC89C51功能特点介绍 11

2.2.7.1主要性能参数： 11

2.2.7.2 STC89C51单片机最小系统 12

3 软件系统设计 13

3.1 主程序流程框图 13

3.2 模块子程序 15

3.2.1温度工作主程序 15

3.2.2 按键工作程序 16

3.2.3 定时器工作程序 16

3.2.4红外解码定时器程序 16

4 结论 17

参考文献 18

致谢 19

附录1 20

红外遥控的智能电热水器设计

赵志伟

，China

Abstract: This design is based on the use of contemporary social appliances and the development of home appliances, to design a more intelligent and safe infrared remote control intelligent electric water heater. The design of the single-chip microcomputer control of electric water heater to realize intelligent analysis, using temperature sensors, water level sensors and relays to complete the design. This paper describes the design of the application of the chip features. The design of the function is mainly based on the user set the temperature, appointment time and water level detector position to control the electric water heater heating and water adding. When the water level detection module detects that the water level is below the minimum water level, the system adds water and the heating stops. When the water level reaches the maximum, the water heating function is stopped. When the temperature detection module detects that the water temperature is below the preset lower limit temperature, the system is heated. When the water temperature reaches the upper limit temperature, the system stops heating. Users can also set the appointment time to control the system switch. Infrared remote control module for remote control. The design of the use of C language to the software design, to achieve design convenience, reliability and other requirements. Through the user's operation of the keyboard and infrared remote control to achieve the required function, greatly improving the water heater intelligent and convenient.

Keywords: single-chip microcomputer, controller, intelligence, safety

1 绪论

1.1 选题的背景、目的及意义

据统计，我国居民使用电热水器的用户大概占总体的60%，燃气热水器在近几年保有率大幅下降，市场份额不足20％。在近些年兴起的太阳能热水器虽然有着使用不便的弊端，但是因为其节能环保的特点市场占有率已达到15％左右。电热水器的安全性在时下是广大用户的首要考虑因素。燃气式电热水器要求家庭通风环境较高，非常容易危机使用者的人身安全，具有较大的安全隐患。过去的电热水器虽然没有此方面的隐患，但其需用220V电压供电，具有触电等危险性。所以研究新型的安全智能化的热水器很有必要。现今的电热水器发展正在朝着安全智能化的方向前进。更加安全更加实用更加方便的热水器正在逐步走向市场。当今社会，科技日新月异，如今使用者要求电加热水器不能仅仅是一个加热器，更是一个能给人们带来舒适便捷体验的智能化家电。智能化电器在近几年得到了大力的发展，与生活、工作息息相关的智能化电器纷纷推出。在这样的背景下，我选择红外遥控智能电热水器进行本次毕业设计。

本选题目的是基于现代家庭生活中人们对于家电的安全性、便捷性、智能性的需求，来设计的具有智能特征的电热水器控制器。

本设计选用STC89C51单片机作为主控芯片，此芯片可以满足更加持续和安全的加热功能，以及在预设条件下的自动断电自动加停水功能。此设计的便捷性和安全性能够令使用者的生活质量得到很大提升。

1.2 国内外研究状况和成果

电子热水器的智能化技术运用是今后电子热水器技术发展的一个普遍趋势。智能化热水器具有其他热水器没有的温度控制，智能开关机，水位控制等安全保护功能，以及更加便捷的红外遥控功能。这些智能化技术使得电热水器更加便捷节能和安全，智能电热水器可以根据用户的习惯预先加热，让使用者使用更方便。在非用水时间启动保温模式，根据用户设定计算出最节能的保温温度，减小热水器加热次数，更有效的节约了能源，可以做到不断电却更省电。在节能方面，热水器这种耗电量大的电器正在大步的发展。

对于传统的电热水器，其基本功能已经定型，不可能做出太大的突破，可是在智能化方面却有很大的发展前景。根据如今电子产品智能化的大力普及，电热水器在这方面可以有很大的发展空间。而如今几乎所有的热水器厂商都在大力地发展只能化人性化的热水器。近些年，一些外国先进品牌的热水器将微电脑温控技术运用到了电热水器的生产中，使得热水器能够出水更加稳定，用户使用更加方便。

在国内,智能家电方面的研究起步晚于欧美等发达国家，但学者们一直在不停地努力攻破技术难关，打造出我们国家自主发明的智能家电。近两年，各大国产家电厂商近两年纷纷推出具有各种只能功能的电热水器。各种带有断电自动记忆功能，远程遥控功能，手机APP操控的智能热水器都已陆续登陆市场。

1.3实验要求和实验设计

1.3.1实验要求

设计要求能够满足以下几种基本控制要求：（1）水温检测模块调整范围为0-99摄氏度，灵敏度为正负一度（2）当前温度以及设置温度和预约时间通过LCD1602型液晶显示屏显示。（3）温度预设范围同样为0～99℃，当温度检测模块检测到水温低于下限温度时，加热开启，温度高于上限温度时，终止加热。（4）水位传感器通过感应水位的高低来控制是否加水加热，当检测到低于最低水位，报警，停止加热，加水；当位于两者之间时加热加水；当到达最高水位停止加水。（5）键盘电路中有四个按键来供使用者操作，分别是设置按键、加键、减键、确定键。（6）红外遥控功能，通过红外一体接收探头接收遥控器信号，其功能与主板按键功能相同。（7）是预约功能，此功能利用单片机内部定时器，可以提供0-24h的预约时间选择，极大地提高了使用的便利性。

在设计的预想阶段，结合智能家电和电热水器的发展以及使用的便捷性决定采用ST89C51作为设计的主控芯片，其内部器件密度较高并且运用了非易失性存储技术，51单片机在应用8051指令系统时具有非常高的兼容性和稳定性。其片内具有功能强大的通用8位微处理器，经常应用在各种电子领域，能够为本次实验提供一颗强大的“心脏”，保证设计功能的完美实现。除了主控芯片之外，还要进行其他硬件模块的设计工作。在此次设计中需要用到电源、温度检测、水位检测、红外遥控、指示灯、按键、继电器、显示模块等硬件电路设计。本设计利用protel软件进行电路图绘制，电路设计要求电路尽量简单，运行稳定，让设计的电路更加趋于实用化。软件方面，本次设计利用C语言进行编程。

1.3.2具体设计方案

首先，是对于此次设计的核心STC89C51单片机进行设计。单片机硬件部分由单片机最小系统配以输入以及显示系统构成。单片机最小系统中有两个重要的部分，就是晶振电路和复位电路。单片机最小系统中的晶振电路由两个部分构成，12MHz的晶振和两个30μF陶瓷平衡电容。在复位电路方面，本次设计中将最小系统中的复位电路中的按键复位与上电相结合，能够使硬件使用范围更广。当系统通电后，独立式按键通过P1口输入数据，系统读取后执行加、减、设置、确定功能。在其他硬件模块方面，水位检测模块利用水位检测芯片和LM393型电压比较器共同构成。水温检测模块主要由防水型DS18B20及附属电路组成，按键模块采用独立式按键，报警模块由蜂鸣器和电阻电路组成，显示模块由LCD1602及其附属电路组成。定时预约部分利用单片机内部定时器完成，主要依靠软件编程来实现。本系统一大亮点是增加了红外遥控功能，红外遥控模块的核心部件是HT6221遥控芯片。使用者可通过红外遥控模块来控制热水器工作，为使用者提供了方便。

当系统工作时，进行按键操作，利用键盘上的设置、加、减、确定按键来设定程序的温度范围，预设时间等，此过程也可以用红外遥控器进行操作。当水位传感器检测到水位低于最低水位时加水加热功能 都停止工作，当水位位于最低与最高水位之间时系统加热加水，当水位到达最高水位时停止加水。防水型DS18B20检测到温度低于设定温度范围，继电器吸合，开始加热。根据设定预设时间可以控制加热开启时机。

2 硬件系统设计

2.1 方案验证

目前电热水器有传统的机械电热水器以及连续水流式电热水器，两者均存在着耗电高，精度低，可靠性差，便捷性差的通病。所以智能电热水器的出现是现今社会进步的要求。我们选用单片机来控制智能型电热水器，其cpu可以直接通过I/O口进行输入输出以及逻辑运算，并且采用了能够进行实时控制的指令控制系统，还具有很强的位处理能力，能够更加合理的解决简单或复杂的任务与需求。在方案选择阶段，我将51系列和PIC系列单片机进行了对比，来为本次设计选择更加合适的芯片。相对应的我也做出了两套方案来进行比较，方案如下：

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