论文总字数：24932字

摘 要

此设计是基于51单片机来实现对家用电热水器的智能控制。设计首先对国内热水器行业发展现状和国内外电热水器研究成果进行了分析，确立了设计的目的和方向。其次设计还对研究设想和实验设计进行了方案验证，方案论证通过后进行硬件设计和软件设计。硬件设计分为单片机最小系统、按键电路、显示电路、驱动电路、传感器电路、报警电路。在软件设计方面，采用了C语言进行编程。软件部分用程序流程图来描述了整体程序设计的思路，同时对重要部分的程序进行了分析。调试部分分为软件仿真和实物模拟，两部分模拟均达到设定目标。综上所述该方案简单易行，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：单片机；控制；智能；电热水器

Electric Water Heater Control System Design Based on MCU

Abstract

This design is based on 51 microcontroller to achieve the intelligent control of water heater. Design first domestic situation and electric water heaters water heater industry research results were analyzed. It establishes the purpose and direction of design. Secondly, the study design also conceived and carried out a program of experimental design verification. After the demonstration program by hardware design and software design. Hardware design is divided into the smallest single-chip system, the key circuit, display circuit, driver circuit, sensor circuit, alarm circuit. In software design, the use of the C programming language. Flowchart software application part describes the overall program design ideas. While the important part of the program were analyzed. Debugging part is divided into software simulation and physical simulation. Simulation of two parts reached the set target. In summary the program is simple. It can achieve intelligent detection and intelligent heating water temperature.

Keywords: single-chip；microcomputer；controller； intelligence

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 选题的背景、目的及意义 1

1.2 国内外研究状况和成果 2

1.3 研究设想和实验设计 3

第二章 硬件系统设计 4

2.1 方案验证 4

2.2 方案设计 4

2.3 硬件系统设计 5

2.3.1 键盘电路 5

2.3.2 报警电路 6

2.3.3 显示电路 6

2.3.4 驱动电路 9

2.3.5 水温检测电路 9

2.3.6 水位检测电路 10

2.3.7 红外遥控电路 10

第三章 软件系统设计 11

3.1 主程序流程框图 11

3.2 主程序分析 12

第四章 调试报告 13

4.1 软件仿真 13

4.2 实物模拟 14

第五章 结束语 15

致 谢 16

参考文献 17

附 录 18

第一章 引 言

1.1 选题的背景、目的及意义

在欧洲发达国家，热水的使用量是冷水的9倍，但在中国冷水的使用量是热水的9倍，在美国和欧洲只有冲厕、洗车用冷水，热水都被用在其他方面。同样在欧洲和美国的家庭里，中央热水器的市场占有率超过90％，然而在中国这个数字不到3％。在最近几年，随着中国家庭的巨变，对于热水的需求成倍增长。数据显示，2005年 - 2014年家用热水器在国内市场规模稳步增长正在扩大，以12.5％增长率逐年增长。前三名海尔、美的、AO史密斯热水器销售占市场份额较大比例，市场集中度较高的品牌占61％。

家用热水器的发展，经历了空气源热泵热水器、太阳能热水器、电热水器、燃气热水器4个时代的变迁。

下面我们对这几种热水器进行简单的分析：

1、燃气热水器市场份额近年来整体下降，燃气热水器是气体作为燃料，燃烧热量通过热交换器传递给冷水以产生热水。早期的燃气热水器占据主流市场，初期优势很多无需等待、更小的体积、节省空间，缺点是安全系数不高，特别是在密闭空间的情况下气体泄漏，其后果将是非常严重的。这是燃气热水器使用量正在下降的原因，主要是由于热水器是家庭里使用频率很大的家电。

2、国内外有较大区别的产品是太阳能热水器，太阳能热水器是将太阳能转化为热能的装置，按结构可分为两种，真空管太阳能热水器和太阳能板块热水器。太阳能热水器目前以真空管太阳能热水器为主，真空式热水器的保温效果好，强大的防冷冻能力，并且安装不受空间限制，但很容易损坏、维护成本高、水温不稳定、使用寿命短，虽然真空管热水器在中国占95％的市场份额，但真空管太阳能热水器在欧美市场几乎绝迹，取而代之的是太阳能板块热水器。

3、空气源热泵热水器的特点是增加了冷却、除湿等功能。空气源热泵热水器是利用空气产生热能加热热水，热水器具有全天候、高水温、高水压、温度恒定、低功耗等特点。空气源热泵热水器在家用热水器中效率是最高的，同时也可以释放出和空调一样的冷空气制冷空间，以满足家庭的特定需要。此外，它可以用作在阳台上、储藏室和车库进行空间除湿，以防止物品发霉或快速干燥衣物。但是由于技术成本很高、价格昂贵、普及程度不高，市场份额较小。

4、电热水器目前设备简单可靠、控温准确、智能化程度高、市场份额很大。电热水器可以根据加热快慢、蓄电类型、储水大小划分为即热型、速热型储水型三种。即热式电热水器具有即热、节能、紧凑、恒温等特点，但它的功率是相对较大。储水式电热水器的优点是较高的安全性能、多通道的供水、且安装简单、易于使用、但一般较大，需要在使用前进行预热，水不能连续使用超过额定容量。速热式电热水器兼具储水式和即热式热水器的优点。总体来看，电热水器近年来发展迅速，市场占有很大比例，是进入平常百姓家庭最多的一种机型。

中国工业信息网发布“2015--2020中国电热水器行业研究和市场前景预测报告”指出：2014年，中国的电热水器市场预计有望达到190亿人民币，同比增长41.83％，电热水器市场容量在2015年突破200亿人民币将成为不争的事实，同时品牌集中度它会进一步提高。

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