论文总字数：22033字

摘 要

随着生活水平的提高，国民生活条件得到了极大改善，智能化电器在家庭生活中的运用越来越广泛，各式各样的智能热水器也成了生活必须品。在这样一个时代对智能热水器提出了更高的要求，我们需要体积更小，安装更方便，功能更齐全以及使用更安全的家电，因此本设计选择51系列单片机作为主控芯片来设计智能电热水器。软件与硬件的完美结合，通过DS18B20温度和Arduino水位传感器，继电器，加热器，水泵等实现所需功能，保证24小时的热水供应，以及为自动加热和上水等功能提供的安全保障，让人们能放心的去享受洗浴，满足了人们对于更方便，更实用，更快捷的现代化生活的需求。

关键字：智能；DS18B20；热水器

Intelligent Design of Water Heater

Abstract

As living standards greatly improved and improved the living conditions of citizens, intelligent appliances are used in family life and more and more widespread, a wide range of smart water heater has become the necessities of life. In such an era of smart water heater has put forward higher requirements, we need smaller and easier to install, more functional and safer to use appliances.so this design choice 51 microcontroller as a core for smart electric water heater design. The perfect combination of software and hardware, by Arduino DS18B20 temperature and water level sensors, relays, heaters, pumps, etc. it can achieve the desired functionality and ensure 24-hour hot water supply, as well as security for automatic heating and adding water and providing other features, so that people can rest assured to enjoy bathing and meet people for a more convenient, more practical and more efficient modern life needs.

Keywords: Intelligent; DS18B20; water heater

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 智能热水器的选题背景和意义 1

1.2主要工作与安排 1

1.2.1 主要工作 1

1.2.2论文安排 2

第二章 方案设计 3

2.1 设计要求 3

2.2 单片机的选择 3

2.3 温度传感器的选取 3

2.4 显示屏的选取 3

2.5 按键的选取 4

2.6 电源模块 4

2.6 报警模块 4

2.7 水位传感器的选取 4

第三章 系统硬件设计 5

3.1系统硬件结构 5

3.2单片机的简介 5

3.2.1单片机最小系统简介 5

3.2.2单片机引脚简介 6

3.2.3 单片机的复位电路 6

3.2.4 单片机的时钟电路 7

3.3 DS18B20电路 7

3.4 按键电路 8

3.5 显示模块 8

3.6 报警模块 10

3.7 红外一体接收模块 10

3.8 继电器电路 11

3.9水位检测模块 11

第四章 系统的软件设计 12

4.1 主程序流程图 12

4.2 其他程序流程图 13

第五章 系统调试 15

5.1 硬件调试 15

5.2设计的难点与反思 15

第六章 总结 17

致 谢 18

参考文献 19

附 录 20

第一章 引 言

1.1 智能热水器的选题背景和意义

在多元化社会和时代背景下，科技创新日新月异，热水器技术飞速蓬勃的发展，越来越多的科技成果被运用到热水器的开发和制造中。现在家庭中使用的热水器产品已经不是一个普通的加热器，而是科技含量较高的现代化家电设备。据不完全统计，55％以上的城镇家庭中使用电热水器；以前受人追捧的燃气热水器逐渐被淘汰，市场占有份额不足15％；太阳能热水器的出现，让人眼前一亮，虽然受天气的影响，但是因其绿色环保，逐渐成为新的宠儿，市场占有份额超过25％。城镇居民出于安全方面的考虑，更多的人会选择使用电热水器和太阳能热水器。如今城镇人口密集，人们所居住的商品房通风效果并不理想，燃气产生的大量污染和危害物质无法及时清除，而电热水器和太阳能热水器却不用担心这些问题。三大热水器产业相互竞争：燃气热水器——廉颇老矣；电热水器——风头正劲；太阳能热水器——后劲十足。电热水器有许多优点：不受安装条件和天气的限制，价格低廉，安全可靠。随着科技创新以及新兴产品的研究开发，多种安装形式的电热水器先后进入市场，如：下置式、嵌入式等，彻底解决了受空间不足无法安装等问题。新型的智能可记忆型电热水器也开始进入市场。电热水器更好的保障了消费者的生命安全，能源危机的爆发也要求我们选择并使用清洁能源的电热水器。随着生活水平的大大提高，极大改善了国民生活条件，智能化电器在家庭生活中的运用越来越广泛，各式各样智能热水器也成了生活必须品。在这样一个时代对智能热水器提出了更高的要求，所以本设计选择STC89C51单片机作为控制核心来进行智能电热水器的研究。

本设计是通过以单片机为主控芯片进行智能控制，因为单片机有它突出的优点。从单片机诞生以来，其功能就开始得到不断的发展，并广泛应用于民用、工用以及军用：在未来几年里，它的新发展表现在：CPU功能的增加；内部资源的增多；引脚的多功能化；低电压、低功耗等。单片机具有多功能的特点，在家用设备上也得到了大量的使用。因此选用单片机为主控芯片是值得考虑的。

本课题来源于人们渴望更舒适、便利、安全以及多元化信息服务的现代化家庭生活，采用51系列单片机为核心来设计智能热水器，保证全天候持续的热水供应，以及为自动加热和上水等功能提供的安全保障，让人们能放心的去享受洗浴，满足了人们对于更方便，更实用，更快捷的现代化生活需求。

1.2主要工作与安排

1.2.1 主要工作

智能热水器设计的主要工作具体分为三大块，硬件设计，软件设计调试和论文撰写，硬件是软件的基础，软件赋予了硬件灵魂，两者密不可分，不可或缺，硬件设计方面我先进行了热水器整体的构思以及可行性分析，然后画出系统的硬件原理图以及通过分析对比各个原器件参数后进行选取，最后进行硬件的模块化安装组合；软件方面我先根据需要实现的功能画出系统的总流程图，然后通过keil软件编程，最后烧录到单片机，进行软、硬件之间的联合调试和性能测试，并找出问题不断完善。总结设计工作并撰写论文修改直到定稿。

1.2.2论文安排

在撰写智能热水器设计论文的过程中，我先确立了一个整体构思的框架：

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