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基于单片机的电热水壶控制系统的设计张英平;陈起新;高加【摘要】At present market ,the control system of electric kettle has a single function and the heating time can not be controlledaccurately ,which causes the waste of electric energy .This paper focused on the design of an electric kettle control system .The system used 51 Micro-controller and PID control algorithm .Temperature sensor DS18B20 and ultrasonic ranging module US-100 were used in the controlsystem .The system has many functions,such as accurate temperature control ,liquid level measurement ,voice alarm and LCD display .With 2 L/1 500 W electric kettle as an example ,the test results showed that the heating time is less than 4 minutes, the heating rate is higher than10 ℃/min and the temperature error is less than0 .5 ℃.%目前市场上电热水壶的控制系统大多存在功能单一，加热时间不能精确控制产生过烧，造成电能的浪费．利用51单片机为控制器结合和PID控制算法，温度传感器DS18B20和超声波测距模块US-100为检测器件设计了一款电热水壶控制系统．系统具有精确控温、液位测量、语音报警和液晶显示等功能．以2L／1500 W的电热水壶为例，测试表明，系统升温时间＜4 min，升温速率≥10℃／min，温度误差≤0．5℃．【期刊名称】《吉林师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】5页(P101-105)【关键词】电热水壶;温度传感器;单片机;液晶显示【作者】张英平;陈起新;高加【作者单位】吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000;吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TP368随着电子工业的飞速发展，计算机控制技术和传感器技术在小家电中的应用越来越广泛，进而提高了人们的生活质量.现有电热水壶的功能单一、易产生过烧等缺点，本文采用温度传感器DS18B20和超声波测距模块设计了基于单片机的电热水壶控制系统.本系统拥有温度和水位的高精度测量、语音报警、液晶显示等功能[1-3].系统由单片机、液晶显示、键功能、温度测量、液位测量、加热模块、语音报警和水壶等模块构成，总体框图如图1所示.系统首先利用温度传感器DS18B20检测实时温度，用超声波测距模块US-100进行液位测量，将检测的温度和液位信号经过单片机数据处理，处理结果在HS12864上显示.系统具有预设温度上限、下限报警功能，报警点可以通过键盘输入数据进行设置，温度达到设置值时，系统会发出语音报警并停止加热.各个功能模块如下.(1)微控制器模块微控制器采用STC89C52单片机[4-6].它是一种8位微处理器芯片，可以反复擦除、烧写1 000多次，可以很好的满足本系统的设计要求，其外围接口分配如表1所示.(2)键功能模块作为整个系统的键功能输入模块，主要由一个4*4矩阵键盘组成，用来设定温度值.电路原理图如图2所示.单片机的P0口控制键盘，按键功能分为数字键0～9、清除键、上下移动键和确定键.(3)液晶显示模块系统采用HS12864液晶屏进行显示，电路原理图如图3所示.单片机的P1.0～P1.2脚分别控制液晶屏的RS寄存器选择端、R/W读写端和E使能端.(4)语音报警模块系统采用WT588D-U-32M实现语音报警[7]，电路原理图如图4所示.单片机的P2.0～P2.2分别连接WT588D语音芯片的16脚串行时钟CLK、17脚片选CS和18脚串行数据DATA，扬声器连接WT588D芯片音频输出的9脚PWM+和10脚PWM-.(5)温度测量模块由温度传感器DS18B20来进行温度检测[8-9]，电路图如5所示.DS18B20的数据引脚DQ与单片机的P3.7引脚连接.(6)液位测量模块采用超声波测距模块可以实现液位测量，电路图如6所示.单片机的P1.3和P1.4脚分别连接超声波探头电路的接收和发送.(7)加热模块系统采用5 V固体继电器控制加热水壶电源开关，电路原理图如图7所示.单片机的P1.5脚控制继电器.系统软件程序设计主要实现矩阵键盘设定温度上、下限，检测温度和液位显示在液晶上，并且控制加热装置，当测量温度超出设定值时进行语音报警和光提示[10-11].图8是主程序流程图，其工作过程如下：系统初始化，随后进入循环体中，先调用键功能函数读取键值，再调用温度读取函数，测量液位，液晶显示温度和液位，最后调用加热控制函数和报警函数.系统软件包含温度读取子程序、键程序、液位测量子程序、语音子程序等.下面重点说明温度读取子程序设计方法.图9是温度读取子程序流程图，先进行初始化，再读取温度数据，转换数值后进行显示，检测到的温度如若与预先设定的温度值不符，那么就会断开继电器，反之闭合，最后返回子程序.系统测试仪器有数字示波器，直流稳压电源，单片机开发板，数字万用表，水银温度计和钢板尺.环境在室温25 ℃下，以2 L/1 500 W的电热水壶为例，将超声波探头固定在水壶的口上，以该模块的电路板压在水壶边缘为准，垂直向下发射超声波.温度测量数据如表2所示，设定恒温值在50 ℃～80 ℃之间，设定保温时间均为2 min，测得加热所需调节时间小于1 min，最终稳态误差不大于0.5 ℃.液位测量数据如表3所示，用钢板尺测量的实际水位在50～80 mm之间，经过超声波测距模块计算，所得测量误差小于1 mm.根据测试的结果可知，系统能够达到温度和液位的检测和液晶显示，并且可以设置温度报警点.温度达到预先设定值时，发出报警提示，同时加热控制装置停止，并且可以分别控制保温时间和温度值.可以得出以下结论：(1)具有温度测量功能，测温分辨误差不大于0.5 ℃，最小区分度为0.1 ℃；(2)具有液位测量功能，液位测量使用超声波测距探头，液位测量误差不大于1 mm；(3)通过按键来设定温度值，测试时现场指定温度控制值，升温时间小于4 min，升温速率大于等于10 ℃/min，温度达到设定值时有语音提示.声音提示之后开始计时，2 min之内控温误差不大于0.5 ℃.(4)用液晶显示预设和检测的温度和液位.系统实现了电热水杯的温度和液位的精确控制，实时显示所监控的温度和液位，并且具有语音和光报警功能，用来提示温度超过预定值，达到了设计要求，具有较好的市场应用前景.【相关文献】[1]田志标.基于品牌产品识别的智能小家电外观设计研究[D].华东理工大学,2014.[2]吉小辉,陈育中.电水壶自动断电控制器的研究与设计[J].电子设计工程,2013,21(14):83-85.[3]王春武,马中平,王仁俊,等.一种便携式心冲击信号检测装置设计与实现[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2013,34(4):120-122.[4]张家伟,刘成忠.基于STC89C52RC的养殖区温控系统设计[J].甘肃农业大学学报,2014,49(1):161-165.[5]梁锋林,邱兴阳,郑健.基于STC89C52与GPRS药品仓储温湿度监控系统[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2015,31(1):14-17.[6]李鑫,张全贵,王普.基于WT588D的煤矿井下综合语音报警平台设计[J].计算机工程与设计,34(5):1870-1874.[7]王响,白金柯,王志鹏.一种基于DS18B20的温度采集系统设计[J].电子设计工程,2015,23(18):90-92.[8]王立忠,蒋宁,程礼邦,等.盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2015,36(1):95-98.[9]舒俊,陈少克,周军.基于ANSYS的双层不锈钢水壶温度场模拟与验证[J].制造业自动,2014,36(10):60-62.[10]张伟伟,曹谢东,张斌,等.基于模糊控制的水温控制系统设计与实现[J].微型机与应用,2014,33(17):88-91,94.[11]于光普,黎东升,尤传富.智能水温控制系统的设计及实现[J].长春工业大学学报(自然科学版),2011,32(1):29-32.。
摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。
温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。
在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。
并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。
其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。
关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。
基于单片机智能电水壶控制系统设计一、引言智能家居系统的快速发展为人们带来了更加便利和舒适的生活体验。
智能电器已经成为了现代家庭不可或缺的一部分。
本文将基于单片机，设计一款智能电水壶控制系统，实现对电水壶的温度控制、定时功能和远程控制等功能。
二、系统设计该系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分：主要包括温度传感器、单片机、开关、继电器、显示屏等元件。
软件部分：主要包括单片机程序的编写和手机APP的开发。
1.硬件设计（1）温度传感器：用于检测水温，通常选择数字温度传感器，如DS18B20，能够精确测量水壶内部的温度。
（2）单片机：选择适合的单片机，如51单片机，用于接收传感器的数据，处理按键输入，控制继电器等。
（3）开关：用于控制电源的开关，通过按键来控制水壶的启动和关闭。
（4）继电器：用于控制加热器的开关，当温度低于设定的温度阈值时，继电器通电，加热器开始工作。
（5）显示屏：用于显示当前水壶的温度和状态。
2.软件设计（1）单片机程序：通过单片机的IO口连接温度传感器和开关，并通过串口与手机APP进行通信。
程序首先初始化相关硬件，然后循环读取温度传感器的数值，并进行温度控制和定时功能的处理。
同时，根据开关的状态来控制继电器的开关，实现加热器的自动启动和停止。
（2）手机APP：开发一款手机APP，用户可以通过该APP来远程控制电水壶的启动和关闭，设定水温，设置定时功能等。
APP与单片机通过蓝牙或Wi-Fi进行通信，实现与电水壶的互动。
三、系统特点与优势1.温度控制精准：采用数字温度传感器，能够精确测量水温，实现对加热器的精准控制，确保水温始终在设定的范围内。
2.定时功能实现：用户可以通过手机APP设置定时功能，实现提前启动或者定时关闭电水壶，方便用户的使用。
3.远程控制：用户可以通过手机APP随时随地控制电水壶的启动和关闭，无需亲自操作。
4.显示屏显示：电水壶的温度和状态将通过显示屏实时显示，方便用户掌握当前状态。
基于单片机的电热水壶控制系统的毕业设计(论文)目录1前言 (1)2 热水壶控制系统总体概述 (2)2.1热水壶的工作情况 (2)2.2系统总体设计框图 (2)3 电热水壶控制系统的硬件设计 (4)3.1电源转换电路 (4)3.2单片机最小系统 (4)3.3A/D转换电路 (7)3.4温度检测电路 (8)3.5键盘及显示电路 (10)3.5.1 键盘输入特点 (10)3.5.2 LED显示电路的原理 (12)3.5.3 键盘及显示电路 (12)3.6加热电路和报警装置 (13)3.6.1 加热电路 (13)3.6.2 报警装置 (14)4 单片机的软件设计 (16)4.1总的程序设计框图 (16)4.2 8255的程序设计 (17)4.3键盘和显示接口电路程序设计 (18)5结论 (23)参考文献 (24)致谢 (26)附录A 系统电路总图 (28)附录B PCB版电路图 (30)摘要经过几十年的发展，中国电热壶市场已经进入成熟时期。
行业内预测认为，2011年国内电热水壶预计销售量在1400万台左右，市场规模将达到20亿元。
市场迅猛的增长使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开始变的很引人注目。
目前国内比较智能热水壶通过温度传感器测温，将温度信号传送到单片机中进行处理，单片机根据温度传感器送来的温度信号，做出相应命令，控制热水壶的开关、功率等，但缺乏水温显示以及报警系统。
本论文研究一个以MCS-51系列单片机为控制芯片，对热水壶工作进行控制的系统。
通过电加热电路加热水并实时采样水温，将采样信号进行模数转换后送入单片机系统，经过单片机系统处理后，结合键盘控制实现水温的LED显示以及超过水温的报警提示。
整个系统的硬件电路由单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、键盘及显示电路和温度加热电路五个部分组成，结合软件编程实现单片机对整个硬件系统的控制。
关键字：单片机；温度控制；控制器。
AbstractAfter decades of development, China electric pot of market has entered into the mature period. Within the industry as projections, 2011 domestic electric kettle of expected sales in 14 million Taiwan or so, the size of the market will reach 2 billion yuan. The rapid growth of the market that electric kettle this this have no too many small home appliance product read became very conspicuous. The current domestic hot water is intelligence through the temperature sensor measuring temperature, temperature signals to the microcontroller treatment, SCM according to deliver of temperature, the temperature sensor signal, and makes the corresponding command, control the switch of hot water, power and so on, but the lack of hydrological display and alarm system.This paper studies a MCS-51 series microcontroller as control chip, the hot water control system of the work. Through the electrical heating water and real-time sampling circuit heating water temperature, will sampling signal after conversion module into SCM system, after single-chip microcomputer system processing, the combination of the keyboard control realization of water temperature and water temperature of LED display more than alarm prompt. The whole system hardware circuit of microcomputer control circuit, temperature detection circuit, A/D circuit, keyboard and display circuit and temperature heating circuit five parts, combined with the programming software with the chip the hardware of control.Key words: One-chip computer; Temperature control; Controller.1前言经过几十年的发展，中国电热壶市场已经进入成熟期。
基于单片机智能电水壶控制系统毕业设计目录1、引言 (1)2、热水壶控制系统相关技术总体概述 (3)2.1单片机简述 (3)2.1.1单片机的组成 (3)2.1.2单片机的特点 (3)2.1.3单片机的应用 (4)2.2 keil软件语言简介 (5)2.3 方案选择与相关技术 (6)2.3.1系统方案的选择方案与论证 (6)2.3.2单片机芯片选择方案与论证 (6)2.3.3显示模块的选择方案与论证 (7)2.3.4报警部分选择 (7)2.3.5电源电路选择方案与论证 (7)2.4系统总体设计框图 (8)3、电热水壶控制系统的硬件设计 (9)3.1电源转换电路 (9)3.2单片机最小系统 (9)3.2.1单片机时钟电路 (9)3.2.2单片机的复位电路 (10)3.2.3单片机的最小系统 (11)3.3温度采集模块 (12)3.4继电器介绍 (12)3.5键盘及显示电路 (13)3.5.1键盘输入特点 (13)3.5.2LCD1602显示器说明 (14)3.6 加热电路和报警装置 (15)3.6.1加热电路 (15)3.6.2报警装置 (16)3.7整体电路设计 (17)4、单片机的软件设计 (18)4.1总的程序设计框图 (18)4.2读出温度子程序 (19)4.3计算温度子程序 (21)4.4温度保持在某一设定值子程序 (22)5、系统联合调试 (24)5.1硬件调试 (24)5.2软件调试 (24)5.3整机调试 (24)6、结论 (25)参考文献 (26)附录 (27)谢辞 (33)1、引言经过几十年的发展，中国电热壶市场已经进入成熟期。
前些日，在网上了解到，电热水壶产量的复合增长率为26.36%，产值的复合增长率为35.00%，产量、出口量和销量同步迅速增加。
行业人士预测，2012年国电热水壶预计销售量在1400万台左右，市场规模将达到20亿元。
市场迅猛的增长使电热水壶这个本无太多看点的小家电产品开始变的很引人注目[2]。
基于单片机的智能热水壶设计
摘要：
本文介绍了基于单片机的智能热水壶的设计原理，系统采用AT89C51单片机，热水壶用于控制加热元件和调节温度，系统的功能包括：自动加热，定时加热，温度测量，定时关机，报警等功能，用户可以通过设置这些参数来控制热水壶的加热。
热水壶的温度控制器通过热敏电阻进行温度测量，实时读取到温度参数，而用户输入的温度参数会被比较，来进行调节加热元件的加热。
这种基于单片机的智能热水壶除了加热功能外，还有定时加热、报警等功能，可以更方便地为使用者提供便捷的服务，大大提高了生活质量。
关键词：单片机智能热水壶热敏电阻加热元件
1引言
随着科技的发展，越来越多的智能家居产品出现，智能热水壶也是其中之一、智能热水壶的出现大大改善了家庭生活中的质量，通过它可以实现自动温度控制，还可以实现定时加热、报警等功能。
2系统功能
本文描述的智能热水壶系统包括以下功能：
（1）自动加热：如果用户输入要求的温度参数大于当前的温度，系统会自动启动加热元件，以达到指定的温度。
（2）定时加热：如果用户想要在一些指定的时间加热水温。
摘要随着科学技术和生产的快速发展，在生活中，温度成为了频繁出现的词汇。
温度测量与控制也成为了生活生产中重要的一部分。
在化工、石油、冶金等生产领域的物理过程和化学反应中，温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
本文所设计的电热水器温度控制系统就采用AT89C51单片机为控制核心，利用AT89C51现有的接口来连接外围硬件模块,并通过DS18B20温度传感器准确的检测出当前的温度、DS1302实时时钟芯片实现显示时间的功能，并将所测到的温度数据传送给单片机进行分析处理。
并由LCD1602液晶屏显示温度值及实时时间。
其中，系统软件设计中，分别预先设计好所需温度的上下限数值，并通过该上下限控制蜂鸣器的报警，再通过继电器的通断来决定电热丝是否加热，实现对温度的简单控制，达到预先设置范围内。
关键词：AT89C51单片机，温度控制，LCD显示AbstractWith the rapid development of science and technology and production, andin life, the temperature has become a frequently occurring words. Temperature measurement and control of production has also become an important part of life. Physical processes and chemical reactions in the chemical, petroleum, metallurgy and other production areas, the temperature is often a very important quantity that needs to be controlled accurately. In addition to these sectors, the temperature control system is also widely used in other areas, is a very versatile class of industrial control systems.In this paper, the design of the electric water heater temperature control system using AT89C51 microcontroller core, use AT89C51 existing interfaces to connect peripheral hardware module, and through DS18B20 temperature sensor accurately detects the current temperature, DS1302 real-time clock chip display function, and the measured temperature data to the microcontroller for analysis. By LCD1602 display and real-time temperature. Among them, the system software design, pre-designed upper and lower limit values were good the desired temperature, and through the upper and lower control buzzer alarm, and then through the relay off to determine whether the heating wire heating, simple control of the temperature reach the pre-set range.Keywords: AT89C51 microcontroller, temperature control, LCD display目录第一章绪论 (5)1.1引言 (5)1.2研究的背景及意义 (5)1.3本文的主要研究内容和研究对象 (6)第二章基于单片机的电热水器温度控制系统设计 (7)2.1电热水器控制系统功能说明 (7)2.2整体设计方案 (7)第三章系统硬件结构设计 (8)3.1系统整体设计线路图 (8)3.2最小系统介绍 (8)3.3温度采集电路方案 (11)3.4继电器控制电路 (15)3.5键盘电路 (15)3.6实时时钟电路 (16)3.7显示电路 (18)3.8 温度报警电路 (24)第四章系统软件设计 (25)4.1 编程软件及编程语言的介绍 (25)4.2主程序工作流程图 (25)4.3 各模块子程序流程图 (27)第五章系统的仿真 (28)5.1 仿真软件 (28)5.2 系统的仿真运行与分析 (29)第六章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)毕业设计小结 (34)附录 (35)附录一：电热水器温度控制系统电路图 (35)附录二：系统软件编程 (35)第一章绪论1.1引言热水器是一种可供浴室，洗手间及厨房使用的家用电器。
全自动电热水壶的设计(包含原理图和程序)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：单片机控制电热水壶温度的设计中文摘要随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。
本设计论述了一种以STC89C52单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。
该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。
系统设计了相关的硬件电路和相关应用程序。
硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，测温电路、实时时钟电路、LCD液晶显示电路以及通讯模块电路等。
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键处理程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。
[关键词] STC89C52单片机；DS18B20；显示电路目录一、引言 (5)(一)课题研究的背景 (5)(二)课题研究的目的和意义 (5)二、硬件电路的设计 (5)(一)系统设计的框架 (5)(二)单片机最小系统电路 (6)(三)单片机的选型 (7)1.STC89C52单片机简介 (7)2.STC89C52单片机时序 (7)3.STC89C52单片机引脚介绍 (8)(四)温度传感器电路 (10)(五)系统电源电路的设计 (11)(六)LCD显示电路 (12)(七)串口通讯电路 (13)(八)按键接口电路 (13)(九)DS1302时钟电路 (14)(十)存储器接口电路 (14)三、系统软件设计 (15)(一)计算温度子程序 (16)(二)按键处理子程序 (16)(三)计算温度子程序 (17)(四)显示数据刷新子程序 (18)四、结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附件1：系统原理图 (22)附件2：系统相关程序 (23)一、DS18B20底层驱动程序 (23)二、DS1302时钟底层驱动程序 (29)三、数据存储底层驱动程序 (34)一、引言(一)课题研究的背景工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
