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远程智能家用电热水器控制系统设计探究

2019-08-16仇婷

智富时代 2019年7期
关键词:电热水器家用温度传感器

仇婷

【摘 要】近年来,随着人们生活水平的不断提升,科学技术也在不断进步,智能家电逐渐走进人们生活中,为人们提供了很多的便捷。远程智能家用电热水器控制系统是以单机片技术为基础,系统由控制器STC 89 C 52RC单片机、温度传感器DS 18 B 20、液晶显示屏LCD 1602、GSM模块以及矩阵键盘组成,从而保障系统设计满足功能需求。本文深入探究了远程智能家用电热水器控制系统结构和功能,并对系统软件和硬件设计进行研究,旨在通过合理系统设计,有效提升人们生活质量。

【关键词】远程智能;家用;电热水器;控制系统;设计;单片机;温度传感器

随着现代技术的不断发展,在各行各业中的应用越来越广泛。现代人们生活的节奏较快,对生活质量要求逐渐提升。传统热水器易受到水压影响,且安全性能无法得到较好保障,近年来新闻媒体上经常报道因燃气热水器导致的爆炸及中毒事故;而储水式热水器在使用过程中可以减少废气产生,为人们提供大量热水,可以实现系统智能控制,被人们所青睐。远程智能家用电热水器控制系统可以实现远程设置温度、监控和控制系统,从而满足人们的品质生活。

一、远程智能家用电热水器控制系统结构和功能设计

远程智能家用电热水器控制系统所采用的单机片为51系列的STC 89 C 52RC,其是系统的控制核心部分,数字温度传感器为DS 18 B 20,其能够获取系统温度相关信息,而GSM模块(西门子公司)的TC 35主要是通过手机短信的方式来控制系统,液晶显示屏LCD 1602可以将数据显示出来,并通过矩阵键盘来输入信息。利用温度传感器DS 18 B 20进行水温信息的采集工作,利用单片机STC 89 C 52RC进行数据采集和读取,利用显示屏来显示热水器内水温度。通过中断定时器可以将矩阵键盘以及GSM模块单片机手机短信信息进行扫描,依照扫描结果对继电器通断进行控制,利用GSM模块将用户水温情况发送至所设置的手机号码中[1]。

远程智能家用电热水器控制系统需要实现的功能如下:设置电热水器的报警温度,通过设置按键,可以进行温度加减来设置温度上限和下限的报警数值。一般情况下,温度精度可以达到0.1毒,所测量的范围在0°-99°之间;通过按键实现电热水器中继电器的手动接通和手动断开;在达到一定温度值后,系统可以自动的启动电热水器,在热水器温度低于所设置的下限值时,电热水器的继电器会自动的接通,在热水器温度高于所设置的上限值时,电热水器的继电器会自动的断开,并向设置手机号传送信息,提示水已经加热完毕;利用手机短信功能对系统进行控制,当手机短信发送“开”时,可以自动接通继电器,当发送“关”时,则自动断开继电器,当发送“温度”时,则会以短信形式传送实时温度信息。

二、远程智能家用电热水器控制系统硬件设计

在控制系统中硬件设备由单片机AT 89 C 51、测温电路AD590、液晶显示屏LCD 1602、GSM模块以及矩阵键盘、电源稳定器LM 7805以及继电器组成,电路原理如下图所示:

(一)单片机小系统

复位电路以及品振组成了单片机小系统,在单片机系统内部已有时钟振荡的电路,在组件单片机小系统过程中,将XTA L1以及XTA L2之间添加反馈电路即可,单片机可以实现时钟电路功能。系统单片机时钟的频率可以设置在12 MHZ,单片机复位引脚的设置可以通过按键,在必要时重新启动单片机。电热水器系统中单片机STC 89 C 52RC所采用CMOS工艺的八位处理器,其工作性能稳定可靠,在工作时能够减少功能耗损,系统资源十分丰富,价格相对较低。

(二)温度显示系统设计

控制系统中液晶显示屏LCD 1602具有集成度较高、体型较小特点,显示屏自带字符储存库,结合要求初始化系统,设置显示内容以及显示位置,即可将数字、字母和符号显示出来,该系统操作十分简单便捷。系统中的LCD 1602显示屏引脚可以与单片机P0端口进行连接,也可以看做是P0.0-P0.7和LCD 1602中DB0-DB7数据线进行连接,且特殊功能RS与单片机P2.5端口连接、RW与P2.6端口连接、E与P2.7端口连接,VO端能够调节显示屏中字符对比度和亮度等,电路电阻数值为2K。

(三)电源模块设计

系统中设置5V单片机电压,采用LM 7805二端继承供电系统。

(四)温度传感器设计

远程智能家用电热水器系统中温度传感器为DS 18 B2,其最早由美国半导体公司DALLAS推出的,其能够支持温度总线,通过转化温度信息处理相关信号,其具有耗能较低、体型微小、抗干扰能力较强、性能较好等特点。温度传感器DS 18 B2和单片机相连接过程中,需要能够实现DS 18B 20和微型处理器双向通讯的线路。DS 18B 20在转换温度时,I/O线需要在转换温度过程中提供相应能量,利用VDD外部电源或者寄生内部电源来实现功能。在系统设计中需要将单机片P2.4端口和数据线相连接,在单片机主板处连接地线和电源,利用电源电压在数据线上通过10K电阻,从而提供充足能量。

(五)矩阵键盘设计

在系统中矩阵键盘设计中,具有手动开启和关闭热水器加热功能,键盘中设有删除、取消、增加、减小、设置等功能键和数字键,且按键对应单片机P1.0-P1.7端口。在系统正常启动情况下,单片机端口可以处于高电平的状态,如果按下某个按键,则会连通两端按键,拉下单片机连接端口,从而单片机可以将按键动作准确捕捉。

(六)继电器设计

单片机P3.3端口可以控制系统连接和断开,如果P3.3端口所输出的是高电平,在接通继电器后,则热水器保持加热状态;如果P3.3端口所输出的是低电平,在断开继电器后,则热水器停止加热。

三、控制系统软件设计研究

在总系统中软件设计是核心组成部分,合理的软件设计可以将硬件资源充分利用起来,从而实现系统预期功能。在设计系统软件程序过程中,需要将各个模块进行合理设计,如:初始函数设计、DS 18 B 20函数设计、定时器函数设计、LCD 1602函数设计、GMS函数设计以及按键扫描函数设计等。在软件程序中各函数调用中,应初始化各个端口和定时器,進入循环系统。在循环系统中利用标志位来判断系统模式是处于正常运行还是调节,对扫描函数进行快速执行。如系统处于正常运行模式,则可以将温度函数显示出来。

四、结语

综上所述,远程智能家用电热水器控制系统由多个小系统组建而成,其各个系统具有不同的功能,利用手机短信功能能够远程的控制热水器开关,使用户能够及时查看热水器水温。通过传感器能够对水温进行检测,并将数据传达至单片机系统中,自动启动和断开系统。通过实践证明,智能热水器具有反应灵活、调试方便等特点,安全稳定,可以为人们生活带来很大方便。

【参考文献】

[1] 刘海锋.远程智能家用电热水器控制系统的设计[J].电子世界,2017.

[2] 谭志强,杨俊杰,楼志斌,魏春娟.家用智能电热水器控制系统设计[J].仪表技术,2016.

[3] 闫晓阳,李晗.基于单片机的智能热水器控制系统设计[J].科学技术创新,2017.

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