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本文展开了对智能热水器的研究，设计了基于单片机AT89C2051的智能热水器控制系统。该系统主要由控制器最小系统、水位及温湿度传感、声光报警、超声雾化、降压模块和按键显示模块等单元构成。通过实现加湿器的自动开启关闭、防干烧声光报警、以及室内温湿度的显示功能基本实现加热器的智能化。 关键词：智能化；温湿度传感；声光报警；防干烧智能热水控制器主要有以下功能： 1) 可预设温度对水进行加热控制 2) 可控恒温 3) 定时器加热功能 4) 温度与时间等显示 5) 上水断电 6) 漏电保护 7) 干烧保护 扩展功能： 1、手动hand、自动auto两种模式选择； 2、自动模式下的智能开启、关闭功能； 3、声光报警。 4、湿度显示 设计方案： 功能设计 本课题基于单片机的微控制功能和超声波型加热器的基本原理，结合温湿度传感器、继电器的小电流控制大电流等相关内容，所设计的智能空气加热器拥有以下功能： 1）手动hand、自动auto两种模式选择手动hand模式和自动auto模式。hand模式则需要用户手动调节预设热温度，预设温度大于当前室内温度，加热器便开始工作，直到达到预设温度。auto模式可以自动选择是否加热器工作，调节室内温度。 2）智能开启、关闭功能用户选择自动auto模式，加热器便会根据当前室内的温度，自动判断是否应该开始工作，持续加热一段时间后，加热器也会自动判断当前室内热度是否达到预定热度，若达到，则停止工作，若未达到，则继续加热。 3）室内温湿度显示功能温湿度传感器可以实时检测室内的温度和湿度，并且将数据传送给单片机，单片机将数据分析并处理后，显示在1602LCD显示屏上，用户可以直观的看到当前室内的温湿度情况。 4）防干烧及声光报警加热器在加热过程中，干簧管会持续监测水位，当实际水位到达警戒水位的时候，干簧管触电闭合电路导通，蜂鸣器和发光二极管开始工作，实现声光报警同时单片机控制继电器断开小电流，加热器会自动停止工作，实现防干烧功能。 系统单元设计 系统主要由控制器最小系统、水位及温湿度传感、声光报警、超声加热板、降压模块和按键显示模块等单元构成。控制器最小系统模块由单片机、复位电路、晶振电路组成。水位检测模块中，系统采用了一个浮子和干簧管进行水位信号的检测，随着不断加热，液面会下降，当浮 子下降至靠近干簧管的位置，干簧管便会接通，产生电流实现声光报警和暂停加热，直至用户加水，浮子离开干簧管，干簧管内部断开，声光报警结束，继续加热。 声光报警装置有一个蜂鸣器和发光二极管组成，干簧管内部接通，蜂鸣器和发光二极管便得到电流，开始工作，实现蜂鸣和发光。按键显示模块为用户提供了人机交互的通道，用户可以通过键盘输入预先需要设定的热度。LCD显示模块能够显示当前加热器工作模式、环境温湿度和预设温度值时间和温湿度等信息。超声加热模块采用了国内外使用较多的不锈铁发热板，它采用耐高温云母板，具有耐高温绝缘性能良好；高温发热丝，具有散热快、散热均匀、受*、耐高温的特点。如图所示为总体设计电路图。其中包括单片机最小系统电路、电源电路、温湿度传感电路、水位监测电路、显示电路、按键电路、防干烧声光报警电路和超声加热控制电路。 系统设计 1、最小系统电路见上图 2、温湿度传感器 采用DHT11，资料见百度百科 3、水位检测 水位检测采用干式舌簧管，简称干簧管，本设计选用触电式常开型干簧管。具体的水位检测方法：将干簧管固定在加水容器外侧，与预警水位保持在同一水平线上， 在水面上漂浮一浮子，随着加热器不停的工作，容器内的水平面会不断下降，当水位下降至预警水位时，浮子便会最接近干簧管，此时干簧管的两个触点便会接触导通，实现水位检测。如图所示为干簧管工作原理图。 4、显示电路见总电路图 设计的显示器采用1602LCD液晶显示屏 5、按键电路见总电路图 设计中使用3个按键。按键1控制自动auto模式和手动hand模式之间的相互切换，按键2和3控制在手动hand模式中对预设温度的增大和减小。 6、报警电路见总电路图 采用声光报警，由LED和蜂鸣器组成。 7、加热电路见总电路图 超声加热器的工作电流由继电器控制，继电器接收到单片机发出的工作指令，便会接通小电流，螺线管通电，从而给超声加热器提供大电流使它可以正常工作加热板实物 软件设计 软件设计的总体算法流程图如下 按下开关，程序启动后，首先进行硬件的初始化检测，这需要4ms的时间，系统初始默认为自动模式，此时系统在自动模式下处理程序，开始工作。若用户按下模式切换按钮，将模式切换为手动hand模式，则系统开始在手动模式下处理程序，开始工作。手动模式流程图如下 用户选择手动hand模式后，系统调用手动模式程序，LCD显示屏初始化后，显示出当前湿度、温度。用户通过按下增大温度按钮Key1或者减小温度按钮Key2， 对温度进行手动预设，程序会将用户设定的温度与传感器检测到的实时温度作比较，若预设温度大于当前温度，则开始加热器进行加温，反之，则关闭加热器。在加热器工作的过程中，干簧管会对水位进行实时监测，一旦水位到达预警水位，形成干烧状态，干簧管便会闭合，继电器控制加热器断开电流停止工作，直到用户加水，水位超过预警水位，系统会继续工作，自动模式如下： 用户选择自动auto模式后，系统调用自动模式程序，LCD显示屏初始化后，显示出当前湿度、温度。当检测到温度小于15度（<> 传感器检测到的当前温度，结合设定温度，程序会自动判断是否应该进行加热，加热过程中，干簧管依旧按照手动模式中的方式进行水位监测，防干烧和声光报警，同时，传感器会将实时温度传送给单片机，程序会不断判断当前温度是否达到理想，若达到则自动停止加热。 实物展示 正常报警工作图 非正常报警工作图 系统停止工作状态图（容器内有水） 系统正常工作状态图（下面有个白色隔热材料）
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