基于单片机的红外遥控热水器.docx

摘要伴随着科学技术的发展和经济的进步，人类社会的生产力得到了显著的提升，而且信息化和自动化的水平也在不断地提高。这种趋势的推动，使得各行各业的工作效率和质量都得到了改善，同时也为人们的生活带来了更多便利，人们开始追求家用电器的智能化。现今，越来越多的微型计算机被应用于我们的工作和生活环境中，它们被称为单片机并为我们提供各种服务。这些单片机具备高性能、低功耗和小体积等特点，能够实现复杂的控制和处理任务，广泛应用于各种电子设备中，如智能家居、智能穿戴、工业控制、医疗设备等领域。单片机的应用不仅提高了设备的智能化和自动化程度，也为我们的生产和生活带来了更多的便利和效益。本文介绍了一种基于单片机的红外遥控热水器的自动控制系统，系统采用了STC89C51单片机作为主控模块，通过防水型DS18B20温度传感器采集实时水温，继电器控制加热棒工作，设计了几个独立按键和红外遥控模块设置水温的上下限和定时加热，当定时时间未结束加热棒始终不工作，只有定时结束后加热棒才会根据实时温度和设置的温度上下限控制加热。同时设置了水位传感器检测实时水位自动控制上水，方便使用，且具有良好的市场价格。关键词：热水器STC89C51单片机DS18B20温度传感器红外遥控水位传感器AbstractAbstractAsscienceandtechnologyadvanceandtheeconomyprogresses,theproductivityofhumansocietyhasbeensignificantlyimproved,andthelevelofinformationizationandautomationisconstantlyincreasing.Thistrendhasimprovedtheefficiencyandqualityofvariousindustries,andalsobroughtmoreconveniencetopeople'slives.Asaresult,peoplebegantopursuetheintelligenceofhouseholdappliances.Today,moreandmoremicrocomputersarebeingappliedtoourworkandlivingenvironments,theyarecalledsinglechipmicrocomputersandprovideuswithvariousservices.Thesesingle-chipmicrocomputershavethecharacteristicsofsmallsize,lowpowerconsumption,andhighperformance.Theycanrealizecomplexcontrolandprocessingtasksandarewidelyusedinvariouselectronicdevices,suchassmarthomes,smartwearables,industrialcontrol,medicalequipment,andotherfields.Theapplicationofsingle-chipmicrocomputersnotonlyimprovestheintelligenceandautomationlevelofequipmentbutalsobringsmoreconvenienceandbenefitstoourproductionandlife.Thisarticleintroducesanautomaticcontrolsystemforaninfraredremote-controlledwaterheaterbasedonasingle-chipmicrocomputer.ThesystemusestheSTC89C51singlechipmicrocomputerasthemaincontrolmodule,collectsreal-timewatertemperaturethroughawaterproofDS18B20temperaturesensor,controlstheheatingrodthrougharelay,andsetsseveralindependentbuttonsandaninfraredremotecontrolmoduletosettheupperandlowerlimitsofwatertemperatureandtimedheating.Whenthetimedtimeisnotover,theheatingroddoesnotwork,andonlytheheatingrodwillcontroltheheatingbasedonthereal-timetemperatureandthesettemperaturerangeafterthetimedtimeisover.Atthesametime,awaterlevelsensorissettodetectthereal-timewaterlevelandautomaticallycontrolthewaterinlet,whichisconvenienttouseandhasagoodmarketprice.Keywords:waterheater；STC89C51single-chipmicrocomputer；DS18B20temperaturesensor；Infraredremotecontrol；waterlevelsensor目录第1章绪论-1-Ll设计背景和意义-1-1.2 国内外研究现状-1-1.3 本设计的研究内容及结构安排-2-第2章系统方案选择-4-2.1 硬件方案的选择-4-2.1.1 主控芯片的选择-4-2.1.2 温度传感器的选择-5-2.1.3 显示器件的选择-5-2.1.4 无线遥控的选择-6-2.2 系统总体方案-6-2.3 本章小结-7-第3章系统硬件电路设计-8-3.1 STC89C51单片机系统设计-8-3.1.1 STC89C51概述-8-3.1.2 STC89C51的最小系统-8-3.2 LCDI602液晶显示电路的设计-10-3.2.1 LCDI602液晶显示的概述-10-3.2.2 LCD1602工作原理-11-3.3 DS18B20温度传感器的设计-13-3.3.1 DS18B20温度传感器的概述-13-3.3.2 DS18B20温度传感器的工作原理-13-3.4 HXI838红外一体接收头的设计-16-3.4.1 HX1838红外一体接收头的概述-16-3.4.2 HX1838解码原理-17-3.5 蜂鸣器电路的设计-18-3.6 继电器驱动电路的设计-18-3.7 独立按键电路的设计-19-3.8 水位传感器电路的设计-19-3.9 本章小结-20-第4章系统程序设计-21-4.1 软件开发环境介绍-21-4.2 系统重要程序介绍-21-4.2.1 LCDI602显示程序的设计-21-4.2.2 DS18B20温度采集程序的设计-24-4.2.3 红外解码程序的设计-27-4.2.4 主程序的设计-30-4.3 系统软件的测试-33-4.4 本章小结-33-第5章系统仿真和实物测试-34-5.1 系统仿真-34-5.2 实物测试-38-5.3 本章小结-42-总结与展望-43-致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。附录A系统原理图错误!未定义书签。附录BPCB图错误!未定义书签。附录C元器件清单错误!未定义书签。附录D主程序代码错误!未定义书签。第1章绪论1.1 设计背景和意义随着科技的发展和进步带动人们生活水平的提高，热水器成了智能化的热点。热水器一开始用于工业，然后逐渐发展成家用电器。在过去，传统的燃气热水器是最先被开发出来的，它容易受水压的限制，而且安全性也不高，因此每年都会发生燃气热水器的爆炸、中毒等事故。为改变这一缺点，人们又研制出电热水器和太阳能热水器等等未找到引用.从产品结构上来看，由于市场环境的变化，燃气热水器产品在消费者中的地位开始下滑，而电热水器则越来越受到消费者的追捧。对用户而言，燃气热水器无疑是一个不太友好的存在。从对其持观望态度的消费者比例来看，就足以见得，燃气热水器在国内市场已经失去了大批用户。自电热水器问世以来，研究电热水器的方向主要为节能、安全和自动控制，其中自动控制应用起步较晚，所以有着较大的发展前景。然而，目前市场上销售的热水器，主要是手动控制，电路复杂，且容易发生触电，造成安全隐患，而红外遥控热水器系统恰好避免了这一问题。随着我国近些年家电下乡政策的发布，电热水器作为现代生活的必需品，它的的使用更加广泛。本次设计系统模拟普通热水器，设计定时功能做到节能减排的同时，实现红外遥控远程控制减少外围设备，操作简单易学，系统可靠性高，满足人们的沐浴需求,提高人们的生活质量。采用51单片机对热水器进行水温控制，水温控制在工业生产中发挥着非常重要的作用，它在家电智能化的发展中也扮演着无可取代的角色。水温太低或者太高，都会让水无法发挥出它的价值，导致水的浪费。尤其是在当今世界上，水已经变得十分紧缺的时候，我们更要把水的温度控制好，把每一份水资源都充分利用起来。温度作为一个最常用的被控量参数，我们对温度的要求不断提升，从精度到与红外遥控技术结合，使得该系统具有灵活性大和控制方便等优点。单片机以其功能性强、体积小、可靠性高、成本低和开发周期短等优点，都使得本次设计更加方便。所以，智能电热水器成为家庭生活的必需品，在国内就还存在研究的意义，在市场上还有着极大的发展潜力。1.2 国内外研究现状德国西门子公司是国外起步较早的热水器公司，西门子公司的漏电保护的技术是研发的首家公司，并且领先其他公司的技术，得到了全球各地的认可。除此之外，据了解,在这种电热水器上安装了这种安全电流自我检测装置，它可以随时检测电器漏电的状况。如果发现有漏电现象，它就会在发生故障的同时及时报警。西门子公司储水式电热水器使用的德国新电脑温控技术，使得热水器不仅出水的温度均匀恒定，也使出水量稳定，满足人们的沐浴享受。西门子储水式电热水器使用相当厚的保温材料，这使得热水器的保温效果非常突出，从而起到节能的作用，让用户在花费较低电费的同时享受到舒适的热水服务，最大程度上满足了人们的需求。综上所述，西门子储水式电热水器由于其高性能、安全环保、性价比高等优点，值得人们的关注和使用，当前该热水器已经获得消费者一致好评，成为一款备受关注的品牌产品。反观国内，电热水器在我国发展了数十年，其发展历程也是波澜壮阔。在上个世纪八十年代末，我国第一台电热水器诞生，随着国外品牌的进入，国内大厂家也将注意力转移到了储水式电热水器上面，至今我国的热水器技术水平稳居世界前列，这一切都归功于企业对技术不断革新，归功于无数技术先驱们的不懈努力好味找到引用储水式电热水器可以适应天气的变化，安装简单，充足的供水可以持续很长一段时间，还可以实现节能减排，还可以减少用户一定的经济负担。目前国内市场上的热水器也带有防触电装置，不必分室安装，调温方便，可以安装在浴室、厨房和洗手间等地方。然而太阳能热水器受天气变化影响较大，且安装、维修方面复杂繁琐，而且因温度不能达到预定期望,加热缓慢等缺点，已经逐渐被电热水器所取代。据国家发展研究中心市场经济研究所的统计资料显示，近几年，国内电热水龙头的销量以每年25%的速度增长，再过几年，年销售额将超过500亿元。