基于STC12C5A60S2单片机对智能热水器的应用提高系统

王骥豪++李莎

摘 要：通过对当前户外热水器的分析，设计了一种基于STC12C5A60S2单片机为处理器的低功耗、高性能的智能热水器，通过对水温和液位的检测，能自动对热水器内温度和液位的控制。介绍了工作原理、软硬件的设计，其功能更强且更加的人性化。

关键词：STC12C5A60S2；智能化；自动控制；微电子技术；LCD1602显示

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.008

1 引言

随着生活水平的提高，热水器在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，越来越受到人们的青睐。目前市场上的热水器的控制系统大多存在功能单一，操作复杂，控制精度低，可靠性差的问题。我们看到的很多控制器只有温度和水位显示的功能，却不能有效的控制。这就导致了热水器在阴天的时候不能方便的使用。虽然热水器具有辅助加热的功能，有时候可能因为加热时间过长而产生过烧的后果，浪费电能事小，造成安全问题事大。

2 智能热水器的创新点

通过设计一个基于STC12C5A60S2的热水器的温度和液位显示及简单的控制系统，利用集成的温度传感器和液位传感器分别进行温度检测和液位检测。检测后，将检测到的信息传送给单片机，单片机经过相应的处理控制温度和液位并且在液晶上显示。该项目将家居生活与智能控制联系起来。接下来从以下几点说出该改进系统给人们带来的便利：①热水器自动加水，从而减少了过程中人力的消耗；②为了保证系统更加人性化，热水器上用户界面采用矩阵键盘和液晶显示界面，调节范围变大，控制更加全面；③同时提高节能减排的意识，系统采用低功耗的控制，避免能源的浪费。

3 智能热水器的整体设计方案

智能热水器主要是由主控系统、检测单元、电源管理模块、执行机构、显示模块组成，其结构框图如图1所示。

系统主要以温度传感器和液位传感器为测量机构，检测温度和液位是否过高或者过低，检测到之后，系统会自动的加水保温。还可以利用矩阵键盘来调节用户所需要的水位和温度阈值。人机交互更加和谐，这也是该热水器与其他传统热水器的不同之处。

4 系统硬件构成及各部分功能

硬件电路分为单片机最小系统模块，电源模块、传感器检测模块、LCD液晶显示模块。下面分别介绍STC12C5A60S2单片机的概述、电源模块、传感器检测模块、LCD液晶显示模块。

（1）STC12C5A60S2单片机的概述。STC12C5A60S2单片机是宏晶公司最新STC12系列单片机，具有杰出的低功耗控制以及众多的外设，最重要的是其性价比。STC12有非常强大的外设功能。片内大容量2048字节的SRAM，10位的ADC等等。且非常方便调试，而且依然支持串口下载，还有就是STC12C5A60S2的中文支持，资料开源，功耗低。

（2）电源模块。本系统采用双独立电源给整个系统供电，提高供电可靠性。同时使用多组电源分别供电。由于各系统中存在不同的功耗，所以在大功耗的设备中，采用稳压芯片稳到所需要的电压，否则系统无法正常工作。电源模块如图2所示。

（3）DS18B20温度传感器电路。DS18B20：单总线数字温度传感器，可以用数据线供电。测量范围为-55℃-125℃[1]。DS18B20的讀写时序和测温原理比其他几个模块要难，因此在温度的编程上花的时间也比较多。传感器得到的温度值的位数因分辨率不同而不同。加入此模块可以让使用者通过液晶显示屏观察到太阳能水温度的变化。

（4）液位传感器电路。可以有效的将水位的信号转变成模拟信号，并且利用单片机内部的ADC，直接将模拟量转变成数字量，通过数字信号的变化来反馈控制热水器的水位的变化，从而有效保持在允许的范围内。

（5）LCD1602液晶显示。LCD1602显示：为了更直观的监控室内各环境变化，系统采用16*2点阵液晶显示器进行监控显示，利用单片机的数据口控制液晶显示器，即将液晶作为外部存储设备来使用，配置好读写及控制信号的时序，指定指针即可实现对液晶的读写访问利用这种方式。既可以简化了对液晶的操作，只需指定读写数据指针就可以完成操作，而且提高了读取的速度。

5 实验结果和分析

通过实验，可以使热水器保持在稳定控制的范围内，可以解决因为水位过高而溢出，因为水位过低而过烧的情况，节省能源，保证用户安全的问题，有效的解决了加热时间不能控制而产生的过烧。因为水温不受控制而造成对身体的伤害。同时将智能化与人们的实际生活相结合，大大方便了人们的生活。关于智能热水器的提高系统仅仅是设计的开始，系统还需要进一步的完善，后期将设计热水器的环境测量功能。

参考文献：

[1]程院莲.基于单总线器件DS18B20的智能温度测量[J].中国现代教育装备，2010.

项目经费：国家级大学生创新创业项目：基于STC12C5A60S2单片机对智能热水器的应用提高系统（编号：201610379023）

作者简介：王骥豪（1994-），男，安徽肥东人，学生，研究方向：单片机控制。