自动恒温设计

1、 谨以此论文献给我敬爱的指导老师以及我亲爱的家人、朋友和同事们！ -xxx自动恒温加热器设计 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： 独 创 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日-学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、

2、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入CNKI中国知识资源总库，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名： 导师签字：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日自动恒温加热器设计的研究摘 要随着社会生活水平的提高、公众环保意识的增强，家用自动恒温热水器己走进了普通家庭。可以说，自动恒温热水

3、器产品己成为中国家庭可再生能源市场上需求量最大、发展最为迅速的产品。然而，目前我国市场上的自动恒温热水器控制系统大多系统功能单一，操作复杂，控制不方便，抗干扰能力差，而且不能够对水温进行良好的控制，即便具有辅助加热的功能，也常常会出现加热不足或过热，这不仅会造成很大的安全隐患，还会浪费大量的电能。基于上述原因，本文提出了一种新的自动恒温热水器的控制方案。该方案并未考虑到辅助加热的情况，系统主要由单片机、温度传感器、加热器、显示设备及温度设定等部分构成。系统简单有效、成本低廉，该系统具有对温度的范围精确控制、能显示当前热水器的实际温度以及控温范围并具有调温、恒温等多项自检功能。关键词：热水器；单

4、片机；温度控制；液晶显示；Water Temperature Control System for SolarHeater Based on Micro Control UnitAbstract With the improvement of living standard and public awareness of environmental protection, domestic solar water heaters have been into the average family. The solar water heater has been the largest and

5、fastest growing products on the market demand for renewable energy in China. However, the solar water heater exist some problems on the China's market, eg: single function of control system, complicated operation, inconvenient control, poor anti-interference ability, and poor temperature control

6、. Even with the auxiliary heating function, there will be often heated inadequate or excessive burning. As a result, it will not only cause great security risk, but also waste a lot of energy. For these reasons, this paper presents a new control scheme of a new solar water heater. The control system

7、 is mainly composed by the microcontroller, temperature sensor, hot and cold water solenoid valve, water level switch and temperature settings, alarms and other parts, which doesnt take into account the auxiliary heating. It is proved that the control system is simple effective and inexpensive. The

8、control system has accurate temperature control, can display the current water heater's temperature and automatically detects the actual temperature of water heaters, and has the functions of the self-adjust temperature and the constant temperature.Keywords: Water heate; Micro Controller Unit ;

9、PWM; Temperature control.目 录1 引言11.1选题的背景与意义11.2 自动恒温热水器国内外发展现状11.3 课题来源及主要研究内容21.4 本设计实现的具体功能32 方案论证与选择42.1 总体设计方案42.2 系统工作过程流程63 硬件电路芯片的选型73.1 STC12C5A60S2单片机简介73.2 水温显示电路73.3 DS18B20简介83.4 键盘模块的选择94 硬件系统设计114.1 单片机最小系统114.1.1 时钟电路114.1.2 复位电路设计124.2 电源电路134.3 LED指示电路134.4 按键电路134.5 混水区水温检测电路144.6

10、 水温显示电路154.7 电磁阀的控制164.8 电动调节阀控制电路175 系统的软件部分详细设计195.1 Keil C51简介195.1 主程序设计205.2 水箱注水工作流程图215.3 温度按键设置流程236 总结25参考文献26附录一：电路原理图27附录二：系统程序28致谢46个人简历47单片机控制自动恒温热水器出水恒温控制系统的研究1引言1.1选题的背景与意义随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。世界上越来越多的国家认识到：一个社会持续发展,既应满足于社会的需要，又不危及后人前途。因此，节约自然能源、提高能

11、源的利用效率，尽可能多地利用新能源，是我国经济建设的重要基本国策。目前市场上存在三种样式的热水器：燃气式、电热式和自动恒温三大类。近年来，在一氧化碳中毒事故中，由燃气热水器造成的约占1/3；电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利。作为后来者的自动恒温以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注的重点。在自动恒温产业的发展中，自动恒温热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，并已形成产业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器和燃气热水器市场。然而，目前市场上自动恒温热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使

12、热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。选择这个课题，可以让我更好的认知可持续发展问题，看清目前的能源现状以及各国在节能问题上的措施。1.2 自动恒温热水器国内外发展现状1.国内发展现状中国的自动恒温热水器市场发展很快，总的保有量和年生产力位居世界第一。科学技术发展在不断进步，自动恒温热水器也随着技术的进步不断完善，由集热、贮热合为一体的结构逐步改进为集热和贮热分开的形式，并采用技术先进的自动恒温集热器、保温材料、冬季防冻技术以及他辅助装置等。现如今技术先进的自动恒温热水器已经达到了四季都可运行的要求，大大提高了自动恒温热水

13、器的热效率以及利用效率。目前，自动恒温热水器是应用最普遍的技术之一，在再生能源技术领域中，也是商业化程度最高的。自动恒温热水器技术发展：2. 国外发展现状3. 自动恒温热水器是一种清洁，环保，节能的产品。世界各国对太阳热水器的开发十分重视。各国纷纷制定太阳热水器技术产业的发展规划，这样就显著的推动了此行业的技术进步。欧洲共同体提出的自动恒温相关的热水系统使热能供给的体制得到保证，并且用合同形式承诺对所用自动恒温的用户实行热水供应。先后在法国、西班牙和德国加以实施，已取得了良好的效果。美国实施进行的百万自动恒温屋顶计划推进并带动了大批工业发展进步。此热水器在国外应用广泛：（1）面向城市住宅的需求

14、，在安装过程中，可以有每家都有热水表、全天都能可使用的、分户用的、有自我控制的、集体组装的自动恒温出热水的系统。（2）适用于不同用户的需要、能满足各种建筑物结构不同的需求、外观要求。（3）满足各种行业的应用。商业和服务业的洗车、洗染、餐饮、美容、洗浴、宾馆和饭店、农业生产中的温室加热以及畜禽养殖等都需要大量的热水；太阳热水系统与沼气池结合起来，可以提高发酵温度，大大地提高其产气率；被动太阳房与太阳热水器相结合进行采暖，是一种值得推广的科学技术。另外，主动太阳房利用太阳热水器和其它能源相结合，进行地板采暖的经济效益也很好。1.3 课题来源及主要研究内容 虽然近二十多年来，我国的自动恒温相关热水器

15、行业取得了迅速的发展，并且已经成长为全球最大、产量最多的自动恒温相关热水器的生产国之一，但是客观上讲，我国的自动恒温相关热水器的配套应用控制器，仍然处在初始研究、初始开发的阶段，至今还未在中国相关文献检索到自动恒温热水相关系统相匹配的应用控制器。最近几年，市面上先后出现了一系列的自动恒温相关热水器的控制器，可是多数的控制器还存在着一些缺点：如性能不够稳定、操作容易错误；数码显示器出现乱码；温度、水位检测以及控制误差比较大；与电辅助加热装置不能很好配合；自动恒温利用率较低等诸多问题，影响了用户的正常使用。更有甚者，有些控制器质量较差，经常发生故障，严重影响了用户的使用，从而影响太阳热水器的销售。

16、自动恒温热水器及其控制器有着广阔的开发前景，但目前的技术科研、开发利用投入较少。自动恒温热水器的测量及其控制方面，应引起重视，加大投入一定力量，开发出质量高、性能好的测量控制产品。本设计的单片机控制自动恒温热水器出水恒温控制系统在软件程序的控制下完成温度实时显示功能，并能完成温度设定等功能。主要研究内容如下： （1）在（STC12C5A60S2）单片机上进行处理器系统的设计（2）进行芯片的选型及接口设计（3）进行其他硬件电路及软件的设计。1.4 本设计实现的具体功能1.用户可以通过按键设定使用的温度范围，设定后进行存储。2.使用过程中，LCD1602可以显示当前设定的温度范围，也可以显示当前水

17、的温度值。3.加热过程中LED同步显示继电器的工作状态，以及加热器的工作状态。2 方案论证与选择自动恒温热水器作为能源利用的一种方式，具有是用方便、安全经济、节能环保的优点，因而得到广泛应用。本设计主要是研究自动恒温控制系统，现有的较为常用的方案如下：方案一：平时我们需要一定温度的水时，都需要手动调剂冷热水混合比例，温度合适后再使用，但在使用过程中，常会放一段时间的冷、热水，混合后又会出现忽冷忽热的现象，造成资源浪费，还有压力的变化，均需要再次手动调节，这样操作既复杂又不方便。鉴于上述方案的优缺点，本文提出了一种新的方案。自动恒温热水器一般能将热水加热至用户所需的温度以上，就算在阴天的情况下，

18、自动恒温热水器内部的发热管也会将水温加热至用户所需温度，因此，在本设计方案中，并没有考虑到辅助加热的情况。还有另外一个原因就是，用户在使用热水时，不可能再等加热元件加热好水后再使用，这样比较浪费时间。如家用电热水器就必须预热一段时间。2.1 总体设计方案本文设计了一种自动恒温热水器出水恒温控制系统, 系统主要由单片机、温度传感器、温度设定等部分构成。系统简单有效、成本低廉。基于上述原理该系统具有对温度的精确控制、能显示当前热水器的实际温度以及自动检测热水器的温度，并具有调温、恒温等多项自检功能。使用户在使用过程中更加舒适。结构示意图如图2-1所示。 图2-1 结构示意图2.2 系统工作过程流程

19、在初始化时，单片机和加热器均处于关闭状态，用户按下启动键，系统将按照设定的模式进行工作。若是记忆模式，按下确定键#号时，加热器将执行上次的温度范围，当达到设定温度值时，单片机自动进入恒温模式。若是输入模式，按下09数字键，对温度范围进行选择加热当达到设定温度值时，单片机自动进入恒温模式。用户按下*号键时，系统将进行清零状态，不在有温度范围，加热器也不会进行加热。3硬件电路芯片的选型3.1 STC51单片机简介当前大多数应用系统的控制芯片是由MCU(单片机系统)，DSP(数字信号处理器)，或者 FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程逻辑器件构成的。本文

20、所采用的是单片机系统。STC12系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。而我们采用的STC12C5A08S2是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC12系列单片机高速(最高时钟频率80MHz)、低功耗，支持ISP。片内8KB FASH ROM，1280字节片内RAM；SPI(串行外围接口)和增强型UART；PCA(可编程计数器阵列)，具有PWM的捕获/比较功能；4个8位I/O口，含3个高电流P1口，可直接驱动LED；可编程看门狗定时器(WDT)；

21、内部有集成的专用复位电路MAX810，而其中STC单片机最大的优势在于ISP技术。3.2 水温显示电路 本设计中选的显示器是LCD1602液晶显示，而常用的显示器件有：（1）显示和记录仪表；（2）CRT显示终端；（3）大屏幕显示器。显示和记录仪表能连续进行显示和记录，价钱比较贵，并且是模拟显示有误差，不利于读数，它一般适用于企业的技术改造，在本设计中不宜采用。CRT显示终端直观且灵活，既可显示数字，又可显示出画面、报表，但系统比较复杂，价格也比较贵。大屏幕显示视觉范围宽广、清晰，但主要是用于车站、码头、体育场馆、大型生产装置等大型场合的显示。液晶显示模块以其显示信息量大、微功耗、超薄轻巧的诸多

22、优点，在小型、便携、数字、智能化仪表中得到了广泛的应用所以在这里我决定使用LCD1602液晶显示。3.3 DS18B20简介测温电路采用温度芯片防水DS18B2，DALLAS公司生产的DS18B20是单总线式的数字温度温度传感器，温度操作是使用16位，也就是说分辨率为0.0625，它的工作电源能够由寄生电源的方式产生，还能够从电路的远端引来。采用单总线的数据传输方式，多个温度传感器可挂接在单条总线上，实现多点的温度测量。DS18B20支持单条总线接口，测量温度范围为-55+125，在-10+85范围内,精度为±0.5，温度采集具有准确性和及时性。这个温度范围完全满足我们的热水要求，现

23、场采集温度直接以单总线的数字方式传输，从而提高了系统的抗干扰性。其适用场合主要冷冻库、粮仓、储罐、电讯机房、电力机房、空调环境控制、感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制。 DS18B20有4个主要的数据部件： 64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。 对温度的灵敏度较高的元件。 不易丢失温度报警触发器TL及TH。能够通过软件写入用户需报警时的上下限值。 配置寄存器。它位于为高速暂存器中的第六位。它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。TM是测试模式标志位，用于设置DS18B20是在工作模式还是在测试模式，该位在出厂时被

24、设置为0，用户不要改动；由R1和R0来决定温度转换时的精度位数，是用来设置分辨率的，如果设置的分辨率越高，则温度数据转换的时间就会越长。所以，在应用中要对分辨率和转换时间权衡考虑。表3-1 DS18B20配置寄存器结构图TMR1R011111MSB  DS18B20配置寄存器结构图LSB表3-2配置寄存器与分辨率关系表 ：R0R1温度计分辨率/bit最大转换时间/us00993.750110187.510113751112750（2）高速暂存存储器DS18B20的存储器内部有高速暂存器RAM，由9个字节组成；第一、二字节是温度的显示位。第三、四字节是复制TH和TL，第三、四个字节的数

25、字还可以更新；第五个字节是复制配置寄存器，其数字也可以更新；六、七、八三个字节是计算机自身使用。用读寄存器的命令能读出第九个字节，这个字节是对前面的八个字节进行校验。发布温度转换命令后，温度值转换成二字节的补码形式，并存放在高速暂存器的第一和第二个字节。单片机通过单线接口读到温度数据，读数高位在后，低位在前。相关温度的计算：若符号位为0时，直接将二进制位转换为十进制；若符号位为1时，需将补码变为原码，再计算十进制值。DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成。3.4 键盘模块的选择键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实

26、现键盘扫描，如8279，CH451，LMC9768等，还有就是用软件实现键盘扫描。使用现成的芯片可以节省CPU的开销，但增加了成本，而用软件实现具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。本文便使用软件实现键盘的扫描。常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。系统使用少量按键时选择独立按键式键盘比较合适，而按键需求较多时选择行列扫描式键盘较合适。针对本文设计功能的需要，故可选择矩阵按键式键盘。按键开关一般都采用触点式的，当按键按下去或是弹起来时，理论上分析可产生相应的低、高电平，但应用中并非如此。当按键在闭合或断开时，触点的弹性会产生抖动现象。抖动会产生一次按键的的多次

27、处理问题，一般采用硬件电路或软件程序来消除。按键较少时，可以采用去抖电路，按键较多时，宜采用软件延时方法。按键过程一般包含以下几个阶段：（1）等待阶段：按键还没有操作人员按下，为空闲的阶段；（2）按下抖动阶段：此时键刚刚按下，但信号处于抖动状态，系统在检测时应消抖延时，约5ms-20ms；（3）有效闭合阶段：此时抖动己经结束，一个有效按键动作己经产生，系统应该在此时执行按键功能，或将按键编码记录下来，待键弹起时再执行其功能；（4）释放抖动阶段：许多时候编程人员并不在此时消抖延时，但最好也执行一次消抖延时，以防止误操作；（5）有效释放阶段：若设计要求在按键抬起时才执行功能，则应当在此时进行按键功

28、能的处理。按键击键方式不同，效果也不同：（1）短击，操作人员快速按下单个按键，然后立即释放；（2）长击，操作人员长时间按下一个按键。防止用户误操作，可长时间按下某些重要的功能键、复位键等。（3）连击，实现连续操作效果，如连续加1或减1；（4）复合按键，同时按下两个或者多个按键，实现某些特殊的功能；（5）无键按下，在一定时间内操作者未按任何按键，用于执行某些特殊的操作，如自动进入待机态或节能态。4 硬件系统设计 自动恒温控制系统硬件电路主要包括几个方面：主机电路、控制电路、指示电路、水温检测电路、液晶显示电路等。4.1 单片机最小系统4.1.1 时钟电路单片机最小系统，是指能使单片机正常工作的最

29、少硬件电路。对STC系列单片机来说，一个最小的应用系统应包括供电电源、晶振电路、复位电路。单片机及外围电路如图4-1所示。图4-1 单片机及外围电路晶振电路主要用于产生时钟信号，通常有内部时钟方式和外部时钟方式，外部时钟方式是已有的时钟信号引入到单片机内，此方式多用于要求单片机同步运行的场合。STC12C5A08S2内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。内部方式的时钟电路在XTAL1和XTAL2引脚上外接晶振和电容组成的并联谐振回路，内部振荡器就产生自激振荡。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值

30、的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用，在本设计中，采用的是内部时钟方式，4.1.2 复位电路设计（1）复位操作复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态，单片机的工作就是从复位开始的。其主要功能是把程序计数器PC初始化为0000H，使程序从0000H地址单元开始执行。除了进入系统的正常初始化之外，有时程序运行会出错、操作不当的情况，使系统处于死锁状态，可按复位键重启系统。（2）复

31、位电路及其产生RST引脚为复位输入端。当引脚加高电平复位信号（保持两个以上机器周期）时，单片机内部就会执行复位操作，复位信号变为低电平时，单片机开始执行程序。若所选晶振频率为6MHz，则复位信号持续的时间高于4us才能够完成复位。复位操作有上电与按键复位和上电复位两种方式。上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位，主要是通过单片机外部复位电路中的C充电得以实现，如果电源Vcc上升的时间t<=1ms，则可以实现上电之后自动复位的功能。接通电源之后，单片机将进入初始化状态。上电与按键复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平式的复位主要是使复位引脚处通过电阻R和工作电源接通来完成的，而按

32、键脉式的复位方式是利用电阻与电容构成微分电路，产生正脉冲来实现复位的。上述电路图中的R、C参数可以用频率为6MHz的晶振，使RST引脚所加高电平复位信号保持2个机器周期以上。本控制电路的复位电路采用按键复位方式。4.2 电源电路任何系统想要正常的工作，就必须要有一个稳定的电源。为了提高系统控制的实用性，选用了一个专用直流稳压电源，可以同时给单片机和加热器供电，可以满足不同场合的需要。4.3 LED指示电路和继电器电路本设计中LED主要用于加热器的工作指示，可以实时反映继电器和加热器的工作状态，防止出现意外，充分的体现了人性化的设计，适合于不同的人群使用。图4-3 指示电路4.4 按键电路本设计

33、主要使用到12按键，功能分别为：清零、确定、模式切换键、09进行温度模式选择。分别与单片机的P1.0-P1.7端口连接，实现不同的控制功能。如图4-4所图4-4 按键电路4.5 水温检测电路 温度传感器有很多种，如热敏电阻，热电偶，PN结，半导体温度传感器等。这里选用单总线数字输出的集成半导体温度传感器DS18B20,它提供9位（二进制）温度读数，指示器件温度，所以无需A/D转换。信息经过单线接口送入DS18B20 或从DS18B20送出，因此从主机CPU到DS18B20仅需一条线连接，而且DS18B20的电源可由数据线本身提供（相对于外部电源，转换时间要延长）。水温数据采集电路如图4-5所示

34、，由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给STC单片机的P2.4口作为数据输入。DS18B20与单片机的接口极其简单，主要有三线制方式与寄生电源方式。本设计采用的是三线制，将DS18B20的信号线接上拉电阻并与单片机的一位双向端口相连即可，如图4.9所示。由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给STC单片机的P2.4口作为数据输入。由于DS18B20的DQ端是单线双向通讯的，其内部结构是开漏的，因此图中电阻R30作为上拉电阻使用。此时应注意将VDD、DQ、GND三线焊接牢固。 图4-5 水温检测电路4.6 水温显示电路显示器为液晶显示，其外形和引脚如图4-6所示

35、： 图4-6 液晶的外形和引脚图 液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 液晶显示器的分类 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。本设计采用字符式，除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix

36、）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。 液晶显示器各种图形的显示原理: 线段的显示 点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角

37、显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 字符的显示 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显

38、示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。5系统的软件部分详细设计5.1 Keil C51简介C是一种具有结构化较强的语言，它本身源自于编写UNIX的操作系统，能够产生一种紧凑性的代码。它的结构以括号( )表示的语言，并不是以特殊符号或字来表示的语言。它本身可以不用汇编语言，就能够应用许多机器级的函数进行控制。同汇编语言相比较，它具有以下显著的优势：（一）要求用户对8051存贮器的结构具有一定的认识，而对于指令系统则不需要过多的了解。（二）软件编译器可以管理数据类型、不同的存贮器寻址以及寄存器的分配等细节问题。（三）程序能够分成不同函数，这样的结构

39、就具有规范性，从而可以将程序更具有结构性；（四）能够将可变性选择和特殊性的操作有效的结合起来，这样就使程序自身的可读性有所改善；（五）它可以运用类似于人思维的方式，使用运算函数和关键字；（六）它能够明显地缩短程序的调试时间和编程时间，这样就能够显著地提高程序运行的效率；（七）软件库中存有大量的标准子程序，处理数据的能力比较强；（八）软件具有方便的模块化编程技术，编好的程序能够较容易得植入新的程序；8051系列单片机作为工业标准地位，从1985年开始就有8051单片机的C语言编译器，简称C51。C51程序结构与一般C语言没有什么差别。一个C51程序大体上是一个函数定义的集合，在这个集合中有仅有一

40、个名为main的函数(主函数)。主函数是程序的入口，主函数中的所有语句执行完毕，则程序执行结束。C5l提供的数据结构是以数据类型的形式出现的，我们最常用的Keil C5l编译器具体支持的数据类型有：位型(bit)、无符号字符(unsigned char)、有符号字符(signed char)、无符号整型(unsigned int)、有符号整型(signed int)、无符号长型(unsigned long)、有符号长型(signed long)、浮点(float)和指针类型等。 Keil C51编译器通过将变量、常量定义成不同的存贮类型(data，Nata，idata，pdata，xdata，

41、code)的方法，将它们定位在不同的存贮区中。编译器完全支持8051单片机的硬件结构，可完全访问8051硬件系统的所有部分。基于单片机编程语言的上述特点，本设计采用C语言编程。5.1 主程序设计 本控制系统是以单片机为中心的控制系统，单片机结合一定的外围电路完成系统数据的输入、水温数据的采集、输出控制信号以及实时显示等功能。它是一个完整的智能控制系统。5.3 温度按键设置流程 本模块主要介绍如何设置温度加热值，程序流程图如图5-5所示。当*按下时，进入清零设定程序，当数字键按下时，则进入温度范围选择，按下#号键确定，执行程序显示当前设定温度范围。在程序中，温度最大值是60，则返回99，当然系统

42、中我们并不需要如此极端的温度值，在以后的设计中，我们可以根据需要设定一个最高，最低界限值。6总结通过查阅大量的相关的资料和实际情况，以及对单片机知识，PWM控制系统的认识，以及硬件电路设计、软件设计知识的深入理解。设计了基于单片机控制的自动恒温热水器出水恒温控制系统的研究。本设计的重点是设计和研究自动恒温热水器的出水恒温控制。包括水温设定、水位检测、水温恒定控制，同时也包括完成键盘、数码显示电路以及其他控制电路的设计工作。本设计解决了传动手动调温的不便，避免了在调温过程中浪费水资源。方便用户使用，实现了用水温度的较为精确的设定以及恒温用水。具有较高的实用价值。本设计存在的不足之处在于没有做出实

43、物模型，难以保证温度完全恒定的可靠性。整体考虑的是短暂性的阴天，如果是长时间的阴天的话，那么加热管将无热量用于加热。系统尚未考虑水位设定系统，这样也难免存在浪费水资源的现象，下一步的工作应加入水位控制系统，便于单人或多人使用。参考文献1毛明虎 基于MPS430微处理器的电子推拉力计的设计与实现J.电子科技大学，2008年2 王刚.真空管自动恒温热水器热效益及经济性研究D.天津大学学报,20023 王红玲等 基于AT89C51的多点温度检测系统设计J 现代电子技术，20104 刘天恩等 DS18B20温度传感器在智能井中的研究和应用J 内蒙古石油化工，20085 张拓 无线多点温度采集系统的设计

44、D 武汉理工大学，20096 白洪光，曲思民，吕海晶等.电动调节阀的步进式控制J7 陈杰容 基于单片机的自动找平控制系统D 长安大学，20088 王崇杰,赵学义.自动恒温建筑一体化设计J.建筑学报,2002,79 徐向荣,贺玲丽.建筑设计采用自动恒温热水器的探讨工程质量J.2004 10田清华,陈家斌,张建平.自动恒温热水器自动控制系统的设计J.计算机测量与控制,200211 李向阳,莫鸿强.自动恒温热水器中辅助电热水装置控制器的开发J.自动化与仪器仪表,200412何立民.单片机应用系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社,199013徐光辉,程东旭,黄如.基与 FPGA 的嵌入式开发与应用

45、M.北京：电子工业出版社,2006,914马义德、张在峰、徐光柱、杜桂芳.微型计算机原理及应用M.高等教育出版社.2004-716李刚、林凌、姜苇.51系列单片机系统设计与应用技巧M.北京航天航空大学出版社,2004年1月17 董奇志.恒温控制装置在水龙头中的应用及共走原理J.电机电器技术，200218颜鲁薪 基于DS18B20的数字显示温度计J 大科技.科技天地 2010年附录一：电路原理图附录二：系统程序/#include<reg52.h>#include<intrins.h>/位移#define uint unsigned int#define uchar uns

46、igned char#include"1602.h"#include"ds18b20.h"#include"jzjp.h"uchar tab="0123456789abcdef"sbit rs=P26;sbit en=P27;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void com(com)rs=0;P0=com;delay(5);en=0;delay(5);en=1;void date(date)rs=1;P0=date;

47、delay(5);en=0;delay(5);en=1;void lcd1602(uchar x,uchar y,uchar *s) if (y = 1) com(0x80 + x); /表示第一行 else com(0xC0 + x); /表示第二行 while (*s) date( *s); s +; void init()rs=0;com(0x38);com(0x0c);com(0x06);com(0x01);lcd1602(0,1,"Temp is");lcd1602(0,2,"Now is");/com(0x80+9);/date('-

48、');/date('-');com(0x80+13);date(0xdf);date(0x43);/com(0x80+9);sbit dq=P20;uchar temp1;uchar data disdata5;void delay1(uint t)while(t-);void init_ds18b20()uchar n;dq=1;dq=0;delay1(103);dq=1;delay1(8);n=dq;delay1(4);void write_byte(uchar dat)uchar i;for(i=0;i<8;i+)dq=0;dq=dat&0x01;d

49、elay1(4);dq=1;dat>>=1;delay1(4);uchar read_byte()uchar i,value;for(i=0;i<8;i+)dq=0;value>>=1;dq=1;if(dq) value|=0x80; delay1(4);return value;uchar read_temp()uchar a,b;init_ds18b20();write_byte(0xcc);write_byte(0x44);delay1(300);init_ds18b20();write_byte(0xcc);write_byte(0xbe);a=read_

50、byte();b=read_byte();b<<=4; b+=(a&0xf0)>>4; return b; void display(uchar num)com(0xc0+7);/date(tabnum/100);date(tabnum%100/10);date(tabnum%10);date(0xdf);date(0x43);sbit zlp=P32;uchar temp,num=0;uchar num1,num2=0;uchar shi,ge,sum=0;uchar flag=0;uchar tab111=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;void dis(uchar x,uchar y) com(0x80+8); date(tabx/10); date(tabx%10); date('-'); com(0x80+11); date(taby/10); date(taby%10);void jzjp()P1=0xfe;temp=P1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=P1;temp=temp&P1;while(temp!=0xf0)temp=P1;switch(temp)case 0xee:num=1,num1+,num2+,dis(