智能恒温水位热水器控制系统研究

涂敦兰 李成勇

摘要：目前很多学校宿舍和家庭使用的热水器控制系统大多存在功能单一、操作复杂、电能浪费严重等问题，很多控制器只具备温度和水位的显示功能，而不具备温度和水位的即时控制功能、及定时开关机功能，更不能实现对热水器的无线控制。本文设计的系统对目前的热水器进行改进，在其原有的功能基础上添加了定时开关机功能、恒温控制、定时加热控制、水位检测控制、无线智能控制及报警功能。这样可以是热水器在保证用户正常用水的前提下，实现了智能控制和节能环保的要求。

关键词：HT单片机 智能控制 节能环保 无线控制

中图分类号：TM502 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

1 引言

现在的热水器控制系统大多存在功能单一、操作复杂、电能浪费严重等问题，而如今全球都在号召节能减排、全国鼓励“万众创新”的大环境下，我们要从我们身边的小事做起，从一点一滴的节能开始，这既可以为减少能源的消耗，也可以减少我们自己的电费支出。在热水器上加上无线智能装置，可以远距离控制热水器的工作状态，热水器的实时数据快速掌握，有利于我们的时间安排。通过我们的智能控制，使热水器的有效数据即时为我们掌握，同时也减少了电能的消耗，做到了节能环保的要求。

本系统的设计通过对现用热水器的改进，在其原有的功能基础上添加了无线控制、恒温控制、定时加热控制、水位检测控制、定时开关机功能及报警功能。这些功能可以实现我们对热水器的智能控制，方便我们的生活，简化热水器控制；同时达到节约电能目的，做到节能环保的要求。

定时开关机功能，可以避免我们晚上睡觉时热水器工作消耗的电能，减少了了这笔不必要的电费开支；无线智能控制可以通过智能终端远距离控制热水器，使得操作热水器变得更加简单快捷；

恒温控制可以使热水器加热水温到自己想要的温度，避免热水器加热过高而不小心烫伤自己，免去手动调温的麻烦；定时加热控制可以将热水器的工作时间控制在我们用水的时间段，避免在我们想用水时没有热水的尴尬局面，而在我们外出不在家的时候处于待机状态，降低热水器对电能的消耗；水位检测设定水位的最高值、适中值、最低值，此功能通过单片机分析电平的变化，实现水位检测的功能，使水位保持在适中值附近，当水位低于最低值或超过最高值时，蜂鸣器发出报警，单片机控制送水的开启或关闭；

2 系统设计原理

基于WIFI智能恒温水位检测热水器控制系统。采用HOLTEK单片机为MCU，利用WIFI、恒温控制、定时加热控制、水位检测控制、定时开关机功能及报警功能，实现对热水器的智能控制。

用户通过手机或热水器温度控制板对热水器进行工作状态的设置，可以设置恒温工作温度、工作时间。 热水器在设定的工作时间被唤醒，然后进行水位的检测，以保证热水器的加热水量是合适加温的状态，避免因水量过高或过低引起的火灾；水位正常后，热水器按照设定好的温度进行加温，加热到设定温度后进行语音提示。

3 系统结构设计及分析

3.1 硬件部分

系统采用盛群公司的HOLTEK MCU作为主控芯片进行设计。利用HOLTEK MCU单片机控制液晶显示、语音提示、温度控制、水位检测与WIFI智能控制。

DS1302：该芯片是为美国DALLAS公司推出的，具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路。它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302可使用后备电源对芯片进行供电，即当主电源被意外切断时（如断电等），芯片会自动切换到后备电源供电，保证芯片继续走时。若后备电源是可充电电源，则可通过程序使芯片内的充电功能开启，对后备电源进行充电，保证了芯片的稳定运行，为用户带来方便。

AT24C02：AT24C02是CATALYST公司的数据储存芯片，具有一个2K位串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节。先进的CMOS技术极大地减少了器件的功耗。让其作为WIFI模块的数据存储芯片，保护了用户数据的安全，增强系统运行的稳定行。该芯片使用寿命长，数据可保持至少100年。

其硬件总体框架图如图1所示。

3.2 软件部分

开机后，首先执行用户智能设定的参数程序。在此期间，AT24C02内的用户数据不变，配有备用电池的计时芯片DS1302内的时间数据也不改变。HT单片机开始读取时间数据，再读取用户数据，然后，单片机将时间数据与用户数据进行比较，以判断当前时间是不是用户设置的加热工作时间，如果是，则驱动加热控制，否则再次读取时间及用户数据，并进行比较判断。以此循环。当到了设定加热工作时间，其会首先进行水位的检测，水位正常后会加热到设定的水温后进行语音提示。

我们可以通过WIFI智能控制加热的温度和其的工作时间，使其更好的为我们提供服务。

4 结语

（1）用户可以通过WIFI智能控制热水器的工作，实现无线智能控制；（2）对热水器进行定时智能唤醒设定，可以在节约电能的同时让用户使用到自己需要的热水；（3）用户可以智能调节热水器加热的温度，使用户使用就是自己想要的温度，这也可以避免水温加热过高而引起的电能浪费；（4）液晶显示水温、水位信息；（5）语音提示功能，警报危险水位、提示加热完成。

冬天不用起床就可以智能控制热水器工作，用WIFI智能控制可以远程控制热水器工作，随心所欲的调节水温。