基于单片机的智能家用热水器控制系统设计

摘 要： 为实现对家用热水器低成本、高性价比的控制，设计了以AT89S52单片机为核心，采用DS18B20温度传感器、水位监测模块、温度显示模块以及键盘输入模块的智能家用热水器控制系统。该系统通过对温度的检测、分析和处理，实现了对当前温度的显示及对加热系统的控制。通过对水位的监测，实现了被测系统水位超标的报警提示及对送水系统的控制。
关键词： 单片机；温度传感器；智能热水器；高性价比

　目前市场上的家用热水器控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器只具有温度和水位的显示功能，而不具备温度和水位的即时控制功能。即使一些热水器具有辅助加热功能，也可能由于不能控制加热时间及水位而产生过烧，从而浪费电能[1]，甚至会引起火灾等重大事故，造成人身及财产损失[2]。国内在近十年对智能温度控制系统进行了研究，并在一些领域得到应用，如微波炉、加热箱、蔬菜大棚[3-5]。本文设计的系统可对一定容量的清水进行加热控制，水温可以在一定范围内设定，并保持设定温度基本不变，同时具备水位检测控制及报警功能。本系统成本低廉、安装方便、运行可靠，并且在保证水温智能可控的前提下实现节能环保的要求。
1 系统硬件的设计
　根据智能化及低成本需求，本系统的设计以AT89S52单片机为核心， DS18B20为传感器，数码管显示设定温度及当前温度，三极管放大电路监测水位，当水位超标时，蜂鸣器发声报警。本系统硬件结构框图、系统连接图分别如图1、图2所示。

1.1 AT89S52单片机
　AT89S52是一个低功耗、40个管脚的高性能CMOS 8位单片机，片内含8 KB ISP(In-System Programmable)的可反复擦写1 000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8 bit中央处理器和ISP Flash存储单元。功能强大的AT89S52可为本智能家用电热水器控制系统提供高性价比的解决方案。
1.2 DS18B20温度传感器
　DS18B20内部结构如图3所示，主要由64 bit光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器(TH和TL)以及配置寄存器四部分组成。