基于单片机的智能热水器控制新版系统.doc

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
引言 1
1 智能热水器控制系统总体设计方案 1
1.1 方案分析和选择 1
1.2 系统总体设计概述 2
1.3 各功效模块介绍 3
1.3.1 控制模块 3
1.3.2 显示模块 3
1.3.3 输入模块 5
1.3.4 其它模块 6
1.4 本章小结 8
2 硬件电路设计和实现 8
2.1 单片机最小系统硬件电路设计 8
2.2 显示模块硬件电路设计 8
2.3 温度传感器DS18B20电路设计 9
2.4 电子式水位开关硬件电路设计 10
2.5 时钟芯片电路设计 10
2.6 声光报警电路设计 11
2.7 按键设置模块电路设计 11
2.8 电源和开关模块设计 12
2.9 本章小结 12
3 热水器控制系统软件设计和算法实现 12
3.1 软件总体步骤图 13
3.2 显示模块程序设计 14
3.2.1 写命令子函数 14
3.2.2 写数据子函数 14
3.3 温度传感器模块程序设计 15
3.4 时钟芯片相关程序设计 16
3.5 按键设置程序设计 16
3.6 主程序和中止服务程序设计 17
3.7 本章小结 17
4 测试、总结和评价 17
4.1 软件平台仿真测试 17
4.2 面包板电路搭建测试 18
4.3 系统方案总结和评价 19
5 结束语 19
参考文件 20
致 谢 21

基于51单片机智能热水器控制系统

摘 要

伴随科技进步和大家生活水平不停提升，热水器越来越普遍地走进千家万户，给大家生活带来了极大方便。同时，大家对热水器智能化和安全性全部提出了更高要求。这就要求热水器含有一个智能控制系统，能够自动获取目前水温和水位信息，判定实际温度和预设温度关系，从而实现加热自动控制。
本文提出了一个基于51单片机智能热水器控制系统处理方案，该方案采取DS18B20单线数字温度传感器来对水温进行检测，使用DS1302时钟芯片实现计数和定时功效，同时加入了水位判定和报警设计。用户经过按键和显示器来完成系统参数设置，从而实现定时加热、自动恒温等功效。

关键词：单片机，热水器，控制，DS18B20

The intelligent water heater control system based on 51 single chip microcomputer

Abstract

With the progress of science and technology and the continuous improvement of people's living standard, the water heater is more and more widely into the thousands, has brought great convenience to people's life.At the same time, people also hope that the water heater is not just simply by switch or button commands, to heat water, also can according to the people set the temperature of the automatic constant temperature, timing, heating, automatic judgment function such as water level, the water heater of intelligence and security are put forward higher requirements.This requires a water heater has a intelligent control system, can automatically access to current information, water temperature and water level determine the actual temperature and the preset temperature relations, so as to realize the automatic control of heating.
This paper puts forward a kind of intelligent water heater control system based on 51 single chip solution, the scheme adopts DS18B20 single line digital temperature sensor to test the water temperature, using DS1302 clock chip realize counting and timing functions, at the same time joined the water judgment and alarm design.The user through the buttons and screen to complete the system parameter setting, so as to realize the function such as timing, automatic constant temperature heating.

Key Words：single chip microcomputer, water heater, control, DS18B20

引言
伴随大家对生活质量要求不停提升，热水器逐步成为了城市居民生活一个不可或缺东西。经过多年发展和技术积累，整个热水器行业也不停涌现出新产品，热水器种类也越来越多，从最初燃气热水器一家独大，到现在燃气热水器、电热水器、太阳能热水器等多个热水器全部有一定市场拥有率。在热水器使用效果上，功效也越来越丰富，使用愈加人性化，甚至结合最新智能家居和物联网理念，智能化程度大大提升，给大家生活带来了极大方便。现在热水器向着安全、节能、稳定、高效、人性化方向快速发展着。
单片机是一个微控制器，体积小、功耗低、经过编程和外围电路设计，能够完成多个智能控制任务。伴随单片机技术快速发展，越来越多家用电器采取多种型号单片机为控制关键，来完成和人类交互，并经过对应程序和内部运算，实现部分智能化控制，使家用电器操作愈加人性化，控制愈加智能化。在热水器中，也广泛采取了单片机作为控制关键，经过对应温度传感器，在热水器温度控制上达成了更高精度，完成了从最初旋钮调整逐步向数字化调整方向转变。同时，经过不一样传感器，由单片机控制并指示热水器多种工作状态，在发生缺水、水温过热等情况时立即向用户给出声光报警，从而预防发生意外，保障了用户安全。
本文所提出智能热水器控制系统，以51系列单片机为控制关键，经过温度传感器、水位传感器感知热水器状态，并经过按键、显示器和用户进行人机交互，实现了定时加热、自动恒温功效，同时也有过热、缺水报警设计，给用户带来方便。本设计含有成本低、实用性强、温度控制精度高特点。
1 智能热水器控制系统总体设计方案
本设计所提到智能热水器控制系统关键是实现对温度自动控制、定时加热控制和智能报警功效，所以，智能热水器控制系统关键分为控制模块、显示模块、信息输入模块、加热模块、声光报警模块等几部分组成。
1.1 方案分析和选择
对于主控芯片，本方案选择最简单8位51系列单片机，性能可靠，成本低，完全能够满足本系统要求。而且因为51系列单片机在电子相关专业中基础性地位，对其使用和编程全部比较熟练，能够极大缩短开发周期，愈加好地完成设计任务。
对于显示模块，LED液晶显示器、LCD1602字符型液晶、LCD12864点阵型液晶三者全部是简单、小型显示器件，均可完成显示任务。LED液晶显示内容过于简单，LCD1284更适合显示图像类信息，而LCD1602很适合显示少许、丰富字符信息。所以，选择LCD1602字符型液晶。
对于输入模块，分为用户信息输入和传感器信息输入。用户信息输入方面，使用按键进行输入要比旋钮更轻易控制，用户也更易于接收，经过设置对应调整按键，能够十分正确地定位到用户所期望达成温度。当然，按键也有机械按键、电容按键等很多不一样种类，因为本系统处于试验调试阶段，故选择最简单机械按键。
传感器信息输入分为两个部分，第一部分是温度信息输入，使用温度传感器，用于告诉单片机目前水温，实现温度自动控制；第二部分是水位信息输入，使用水位传感器，用来告诉单片机水量信息，达成缺水报警目标。温度传感器通常有热敏电阻和数字式温度传感器DS18B20可供选择。热敏电阻可靠性差，且输出是模拟量，需要进行对应A/D转换后才能输入，比较麻烦，而相比之下，数字式温度传感器测温范围宽、以单线串行方法和单片机进行通信，节省了单片机I/O口资源，且直接输出数字量，外围电路简单，所以最符合要求。水位信息输入只需考虑是否是缺水状态，所以只要对是否缺水给出一个电平信息即可，直接封装一个断触电点，一端接地，当有水时，单片机对应端口被拉低，无水时端口电平被拉高，来完成是否缺水判定即可。
同时，为了实现正确定时加热功效，引入专门时钟芯片DS1302进行计时，为单片机提供日期和时间基准。为了确保使用者安全，加入声光报警提醒模块，在加热、缺水时给出提醒。
1.2 系统总体设计概述
本系统采取51系列单片机为控制关键，以DS18B20单线数字式温度传感器获取温度信息，采取DS1302时钟芯片为单片机提供日期基准，显示方面采取LCD1602液晶显示器，以机械按键形式供用户输入，设置目前系统时间、定时加热开始时间、水温设定等，来完成整个控制器控制工作。系统整体结构框图以下图1.1所表示。
5V电源模块
1602显示

单片机及其最小系统及电源接口
温度传感器模块
水位传感器模块
声光报警模块
按键输入
时钟电路

图1.1 系统整体框图
1.3 各功效模块介绍
要顺利完成整个系统设计工作，就要对所采取各个模块元器件进行具体选型，并经过元器件数据手册、操作说明资料，具体地了解各个元器件性能、操作方法、硬件连接要求内容。
1.3.1 控制模块
本设计采取主控芯是51系列单片机处理器STC89C52RC，这是一款采取了CMOS工艺进行生产8位处理器，该处理器含有相当可靠工作性能，正常工作功耗极低，而且有着相当丰富系统资源，片内程序存放空间达成了4K、含有512字节RAM空间，能够满足大多数程序要求。指令系统完全兼容传统8051单片机内核，有2K+EEPROM存放空间。要建立完整控制模块，还要为单片机配置其最小系统外围电路，关键包含晶振和复位电路，单片机才能正常工作。
1.3.2 显示模块
本设计所采取LCD1602液晶显示器，是一个小型、集成度很高液晶显示器，能够显示字母、数字、符号等，其特点是功耗低、体积小、轻薄、模块化，而且因为其自带字符库，在显示方面实现上只需要根据要求对其进行初始化、设定相关显示位置和显示内容即可，操作简单。
作为一个集成化显示模块，其对应管脚具体定义能够查阅操作手册获取，而和单片机具体连接方法将在硬件设计部分具体介绍。
以下图1.2所表示为LCD1602控制器接口时序说明，在液晶初始化、读写操作相关编程中，要参考该时序图，结合单片机晶振选择情况作出必需调整，只有正确时序才能确保单片机给出正确控制指令。

图1.2 字符型液晶LCD1602读写操作时序图
LCD1602自带字符库，这就在很大程度上方便了用户开发，同时也节省了单片机程序存放空间，不需要在程序中对字符显示进行定义。以下图1.3所表示。

图1.3 字符型液晶LCD1602字符库
1.3.3 输入模块
对于单片机而言，要对其进行一定是设置，就必需要有用户进行相关指令输入，单片机要对热水器热水温度状态和是否缺水进行感知，要有相关传感器进行信号输入。输入模块分别为用户指令输入、温度数据输入和是否缺水信号输入。指令输入由4个独立按键完成，温度输入由DS18B20来完成，是否缺水信号由电子式水位开关提供。
指令输入模块采取4个独立按键完成。独立按键触发方法为低电平有效，在平时系统开启状态下，单片机对应端口保持高电平状态，当按键被按下，独立按键两端连通，然后接地，单片机对应连接端口电平被地线拉低，从而能够被单片机捕捉到按键动作。4个独立按键分别是设定键、键值增加、键值减小、确定这个4个功效定义，经过这4个按键，结合软件和算法编程，进行按键状态扫描，然后对对应键值动作设定正确响应逻辑，就能够为用户提供完整参数设置功效。
温度输入模块关键采取是一个数字式集成单线温度传感器，型号为DS18B20。
图1.4 数字式单线温度传感器DS18B20封装及引脚图
在DS18B20芯片手册中，阅读单线传输协议时序要求，以下图1.5所表示。

图1.5 DS18B20读写操作时序
水位信号输入选择电子式水位开关BZ2401，供电电压范围在5V-24V，有三根线，电源线、地线和信号线。该产品经过内置芯片检测水位信号，由内部芯片处理，当判定到有水时，芯片输出和电源电压相同高电平，当判定到无水时，芯片输出0V，产品正常供电后，和单片机经过数据线和地线连接。
1.3.4 其它模块
为了实现正确定时功效，本系统采取了专门时钟芯片DS1302，来提供具体日期和时间基准。同时，设置3个LED灯和蜂鸣器，组成其声光提醒和报警模块。
DS1302是一款涓流充电时钟保持芯片，由DALLAS企业出品，能够经过简单串口同单片机进行通信，芯片内部有自己独立时钟电路和一个31字节静态RAM，能够向单片机提供具体时钟信息，如日期年月日，时间时分秒等，对于每个月天数和闰年能够自动进行处理，确保日期统计正确性。在硬件连接上，其使用三个数据线同单片机对应端口进行连接，分别为复位、数据和串行时钟。其芯片正常工作功率极低，在日期时间数据保持和统计时消耗功率不足1mW。其封装形式和管脚定义以下图1.6所表示。

图1.6 DS1302封装和管脚定义
在使用时，该芯片要外接32.768KHz晶振，需要简单外围电路。以下图1.7所表示为其一个经典应用电路。

图1.7 一个经典DS1302应用电路图
声光报警模块所采取LED灯和小型蜂鸣器就比较常见，电路特征也很轻易掌握，在LED灯使用时，要注意选择适宜颜色，同时要依据最大电流限制，加上适宜限流电阻，从而保护LED灯工作在正常电压电流条件下。蜂鸣器驱动无法靠单片机端口直接完成，要使用对应型号三极管进行放大，如9012、8550等型号，经过三极管驱动蜂鸣器，才能正常发声。
1.4 本章小结
本章对系统总体方案进行了设计，同时具体确定了系统所应该含有功效模块，对控制模块、显示模块、输入模块等模块关键实现方案和元器件选择方案进行了分析和比较，从而确定了系统所需要使用各个元器件。同时，依据元器件资料和数据手册，对关键元器件硬件连接、使用和操作方法进行了关键研究，为硬件电路搭建和软件编程提供了基础。
2 硬件电路设计和实现
2.1 单片机最小系统硬件电路设计
单片机最小系统包含晶振、复位电路等。单片机内部已经含有时钟震荡电路，所以，我们搭建单片机最小系统，只需要在其XTAL1和XTAL2两个引脚之间加入反馈电路，就能够让单片机得到时钟信号。通常反馈电路就是石英晶体振荡器和两个30uf旁路电容，电容值大小是依据其晶振频率高低进行调整。
在单片机最小系统电路中，石英晶体振荡器频率越高，单片机内部时钟信号周期就越短，单片机指令实施速度就越快。本设计中在单片机时钟频率设置方面采取12MHz，同时对单片机复位引脚设置对应复位按键，以供用户在必需时候对单片机进行重启操作。对于本系统各个传感器接口，也要进行引出，以供各个传感器、电源、数据线接口使用。最小系统能够在万用板上手工搭建，也能够直接使用PCB板上焊接好成品模块，其硬件原理图以下图2.1所表示。

图2.1 单片机最小系统及其接口电路设计
2.2 显示模块硬件电路设计
本设计选择字符型液晶LCD1602为显示器件，将LCD1602数据引脚全部接入单片机P0端口，即P0.0~P0.7分别对应地和1602显示器8根数据线DB0~DB7相连接。图2.2所表示，特殊功效端RS、RW、E经过网络标号，分别接P1.0，P1.1和P1.2。模块VEE端能够调整显示模块显示字符亮度和对比度，在实际电路中采取10K欧姆蓝白卧式可调电阻102，经过拧动，能够改变显示字符效果。

图2.2 显示模块及其接口电路设计
2.3 温度传感器DS18B20电路设计
DS18B20温度传感器和单片机连接比较简单，直接将其数据线连接到单片机P2.1端口上，即网络标号DQ，电源和地线也连接到单片机主板上，同时数据线用电源电压经过4.7K电阻上拉。

图2.3 温度传感器及其接口电路设计
2.4 电子式水位开关硬件电路设计
缺水判定由电子式水位开关完成，有水时输出高电平，无水时输出低电平。高电平等于电源电压，所以其供电选择为5V，数据线和地线接入单片机主板，以下图2.4所表示，网络标号WATER对应单片机P2.2端口。

图2.4 电子式水位开关接口电路设计
2.5 时钟芯片电路设计
时钟芯片DS1302RST、SCLK和I/O三个端口和单片机相连，进行数据交换，以下图2.5所表示，网络标号分别为RST、SCK和IO，分别和单片机P3.7、P3.5和P3.6相连，实现和单片机通信。经过参考DS1302时钟芯片经典电路设计方案，设计本系统所需要电路结构。DS1302含有涓流充电功效，能够设置双电源，其中VCC1为备用电源，在电路中另外引出，接一块型号为CR2302纽扣电池。VCC2在主板上直接取电。在X1和X2两个引脚之间接入32.768KHz晶振，为芯片提供基础时钟信号。

图2.5 时钟芯片电路设计
2.6 声光报警电路设计
报警电路分为灯光报警和声音报警，用于对系统多种需要报警状态进行响应，并经过声音和灯光对用户进行提醒。
以下图2.6所表示为声音报警模块电路设计，蜂鸣器使用和单片机相同+5V电源，使用三极管9013进行控制，集电极接单片机端口，网络标号为BEEP对应单片机P2.0端口。

图2.6 蜂鸣器电路设计
灯光报警和提醒选择高亮度高寿命LED灯，共阳极接法，单片机给出低电平点亮。设置3个LED灯，串接510欧姆电阻，D1用于指示加热状态；D2用来指示水位状态；D3用来指示温度过热状态。这三个灯分别接单片机端口P2.5、P2.4和P2.3来完成相关功效。

图2.7 指示灯电路设计
2.7 按键设置模块电路设计
本系统时钟设置、温度设置全部需要经过按键来完成，采取4个独立按键设计，一端接地，按下后将单片机端口电平拉低，由单片机完成按键动作捕捉。
功效定义为设置键、确定键、值增加键和值减小键，网络标号分别为SELT、ENTER、UP和DOWN，对应接单片机P1.3、P1.4、P1.5和P1.6四个端口。

图2.8 按键模块电路设计
2.8 电源和开关模块设计
本系统外接+5V电源工作，为了控制方便，加入电源总开关，同时使用一个LED灯指示电源状态。在电源和地线之间并联两个滤波电容，滤除电源纹波。

图2.9 电源模块电路设计
2.9 本章小结
本章关键在PROTEL99SE软件环境下完成了电路硬件原理图设计，经过对关键元器件电气特征研究，合理、规范、安全地构建了系统功效实现硬件平台。
3 热水器控制系统软件设计和算法实现
软件设计是整个系统灵魂，优异、可靠软件设计能够充足发挥硬件资源，并能够出色完成系统预期功效。
软件系统关键设计思绪以下：
1、在系统打开后，显示目前系统时间信息和水温信息，假如水温低于设定值则开始加热；假如水温高于设定值或状态为缺水就进行声光报警。
2、响应按键操作。当用户按下设置键时，进入功效选择菜单，功效选择菜单有三个，第一个是设置时间，第二个是设置定时加热开始时间和结束时间，第三个是设置温度范围上限和下限。
在软件程序设计中，充足表现了模块化设计思想，整个软件系统关键包含了整体初始化函数、LCD1602基础函数、DS18B20基础函数、DS1302基础函数、按键扫描设置策略基础函数多个大部分，然后在主程序中进行相关模块函数调用，如传感器状态读取、温度智能判定、报警处理策略、键盘扫描等，完成系统所预期操作功效。
3.1 软件总体步骤图
开始
LCD显示器、1302时钟芯片、定时器、独立按键、温度传感器、多种端口初始化
正常模式？
调用时间显示函数
0.5s时间到？
调用温度读取函数
温度显示函数
调用报警模块函数
调用按键扫描函数
N
N
Y
Y

图3.1 软件系统总体步骤图

3.2 显示模块程序设计
显示模块程序关键包含初始化、写命令子函数、写数据子函数全部是其关键基础功效函数，所以全部要在软件系统程序设计底层库中进行包含。
LCD设置参数及端口定义
sbit rs=P1^0; //LCD1602
sbit rw=P1^1; //LCD1602
sbit e=P1^2; //LCD1602
3.2.1 写命令子函数
1602操作需要对其进行命令输入，它有自己指令库。而对于这些命令写入，需要编写特定写命令子函数。
void write_com(uchar com) //写指令函数
{
rw=0;
delay1(5);
rs=0;
delay1(5);
e=1;
delay1(5);
P0=com;
delay1(5);
e=0;
delay1(5);
}
其中delay1为编写延时函数，以下所表示：
void delay1(uint z) //延时函数
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=10;y>0;y--);
}
3.2.2 写数据子函数
对命令进行写入以后，紧接着就要进行所要显示字符数据输入，经过写数据子函数来完成。
void write_dat(uchar dat)
{
rs=1;//选择写数据
rw=0;
P0=dat;
e=1;
delay(5);//无延时不能正常工作
e=0;
}
依据以上两个基础函数，来编写1602初始化函数、显示字符串函数、显示两位十进制数字函数，完成在时间设定、温度设定过程中进行多种显示，如以下为时间显示部分程序代码。
void Time_Display(void)
{
read_rtc();
Date_dispaly(0x80+0x40+12,time_data[6]); //显示秒
Date_dispaly(0x80+0x40+9,time_data[5]); //显示分
Date_dispaly(0x80+0x40+6,time_data[4]); //显示时
Date_dispaly(0x80+14,time_data[3]); //显示日
Date_dispaly(0x80+11,time_data[2]); //显示月
Week_dispaly(0x80+0x40+15,time_data[1]); //显示周
Date_dispaly(0x80+8,time_data[0]); //显示年 // Year/10*16+Year%10
Hour=time_data[4]/16*10+time_data[4]%16;;
Minute=time_data[5]/16*10+time_data[5]%16;;
Second=time_data[6]/16*10+time_data[6]%16;;
}
除此之外，还要编写在进行时间设定过程中和在温度设定过程中要显示内容，结适用户输入，设置适宜光标显示处理。
3.3 温度传感器模块程序设计
温度传感器端口定义在P2.1端口。
sbit DQ = P2^1;
在温度传感器基础函数设计里边，关键是进行温度获取和处理，读取温度函数包含读整数部分和读小数部分，经过对DS18B20数据格式进行解析，编写适宜读取温度子函数。
关键基础函数设计包含模块初始化函数、单线串行传输协议延时函数、总线协议配置、字节数据发送、字节数据接收等多个部分。在主程序中对这些函数进行调用，配合LCD显示函数，来完成对温度显示、判定等多个功效。
3.4 时钟芯片相关程序设计
时钟芯片数据传输定义在单片机P3.5、P3.6和P3.7这三个端口。
sbit sck=P3^5; //时钟端口
sbit io=P3^6; //时钟端口
sbit rst=P3^7; //时钟端口
在DS1302相关程序设计中，关键就是对芯片写入数据和读取数据函数进行编写，然后再编写对应日期设定函数。使用write_ds1302_byt函数进行数据准备工作，使用write_ds1302函数对数据进行写入，使用read_ds1302函数对时间数据进行读出，使用set_rtc函数对时间进行设置。
3.5 按键设置程序设计
按键设置程序关键是按键扫描策略，因为按键扫描和定义逻辑比较复杂，不仅要识别按下按键次数、哪个按键，还要配合LCD显示函数，对不一样键值和状态进行显示，并经过控制LCD1602光标位置和开闭，提醒用户进行设置。按键扫描和设置程序单独做成一个子函数，在主程序中循环调用。
在进行按键编程操作中，因为使用是机械按键，会存在抖动现象，造成检测不正确或按下次数误判，通常采取软件去抖方法，即经过延时方法，确保单片机读取到键值正确性。
按键定义为4个，分别是设置键、确定键、键值增加和键值减小。使用变量SELT表示设置键状态，同时设定一个全局变量Select_num统计设置键被按下次数，不一样次数就对应着不一样设置功效，依据按键功效设定，设置键按下次数为1时，光标指向设置时间功效，同时标识进入调整模式；当按下次数为2时，光标指向设置定时功效；当按下次数为3时，光标指向设置温度功效；当按下次数为4时，取消标识调整模式，并回到正常模式。
使用变量ENTER表示确定键状态，同时使用Enter_num统计该键被按下次数。对于Enter_num每一个取值，全部要首先检验变量Select_num值，来判定处于哪有功效设定模式下，进而显示不一样内容，并控制光标移动。并依据不一样功效模式下按下确定键次数，判定系统目前要修改数据是哪一个，该不该结束调试，返回正常状态。
经过设置键和确定键按下次数排列组合，构建了系统在调试模式下每一个具体调试状态，也就是说Select_num和Enter_num值组合就确定了目前调整数据。
对于键值增加和键值减小按键，当这两个按键按下时，使用if条件判定Select_num和Enter_num值组合情况，实施对应数据增加1或是数据减小1操作。因为键盘检测循环进行，连续按增加或减小按键能够起到连续调整效果。同时，注意每一个数据范围，预防设置超出范围。
3.6 主程序和中止服务程序设计
主程序中关键包含各个功效函数调用。在程序运行开始，对各个模块、端口和定时器初始化操作，然后进入循环结构。循环结构中经过标志位判定系统处于调整模式还是正常模式，并不停实施键盘扫描函数。正常模式下实施温度显示和时间显示，调用报警模块子函数，进行温度、水位状态检测和判定。在程序中设置了对应判定标志位，经过这些变量值判定来确定是否达成报警条件。水温低于设定温度则开启加热指示灯，高于设定温度则报警，假如缺水话，也进行报警。
中止服务程序关键使用了定时器中止，使用定时器T0定时50ms，并在其中止服务程序中进行计数，为系统正常模式下显示数据更新提供时间基准。
3.7 本章小结
本章关键对系统软件系统和算法进行了设计，对各个模块基础函数进行了编写，确保模块正常工作和数据传输。尤其对按键扫描模块进行了具体逻辑分析和操作设计，确保按键操作正确性。
4 测试、总结和评价
4.1 软件平台仿真测试
本系统使用了Proteus软件进行仿真和测试，该平台能够完全模拟单片机实际电路连接原理和程序设置，同时需要完整程序代码才能最终完成仿真测试，看到系统运行效果。该仿真平台能够及早发觉硬件电路连接和程序问题，以下图4.1和4.2为仿真截图。

图4.1 仿真平台搭建和正常模式

图4.2 设置键仿真操作
经过测试，在仿真环境下，系统正常模式下显示正常，而且能够对应操作按键多种操作，完成多种参数调整和设置。对于报警状态也能够正常响应。
4.2 面包板电路搭建测试
除了进行软件仿真，本系统也使用面包板和多种元器件，搭建出了实物系统，并进行了上电测试，以下图4.3所表示。

图4.3 面包板搭建实物系统测试
4.3 系统方案总结和评价
经过方案分析和确定、元器件选择、硬件平台搭建和软件系统设计，本热水器控制器系统基础完成了所预期定时加热、自动恒温控制、智能报警功效，但也存在部分问题和不足。
本设计关键对热水器控制器进行了具体设计，但控制功效仍然是半自动化程度，如温度过高报警，但没有主动其切断加热电源；缺水状态下不能自动上水。在后续功效完善中，要逐步加入继电器控制加热模块、电磁阀进水模块，达成全自动控制。
5 结束语
经过这次毕业设计，我学到了很多东西，如温度传感器、1602、1302使用方法，在软件编程和硬件电路设计方面能力得到深入提升。本系统经过最初构想、功效需求设计到最终软件仿真和实物，进行了许数次调试，才完成了这个毕业设计。这一过程中不仅收获了知识，也收获了愉快。
单片机热水器控制系统含有较低成本、较高控制精度、在可靠性和智能化方面也有相当大优势，相信在热水器智能控制方面，会有更大发展。

参考文件
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致 谢
本论文是在xxx老师悉心指导下完成，XXX老师严谨认真学术态度让我受益匪浅，感谢老师指导，我才能顺利完成毕业设计课题。同时，也感谢在做毕业设计期间给我提供过帮助同学们。