自动控制系统的基本原理（智能热水控制器）

自动控制系统的基本原理（智能热水控制器）7) 干烧保护 6) 漏电保护 3) 定时器加热功能 4) 温度与时间等显示 5) 上水断电

本文展开了对智能热水器的研究，设计了基于单片机AT89C2051的智能热水器控制系统。该系统主要由控制器最小系统、水位及温湿度传感、声光报警、超声雾化、降压模块和按键显示模块等单元构成。通过实现加湿器的自动开启关闭、防干烧声光报警、以及室内温湿度的显示功能基本实现加热器的智能化。

关键词：智能化；温湿度传感；声光报警；防干烧智能热水控制器主要有以下功能：

1) 可预设温度对水进行加热控制

2) 可控恒温

3) 定时器加热功能

4) 温度与时间等显示

5) 上水断电

6) 漏电保护

7) 干烧保护

扩展功能：

1、手动hand、自动auto两种模式选择；

2、自动模式下的智能开启、关闭功能；

3、声光报警。

4、湿度显示

设计方案：

功能设计

系统设计

1、最小系统电路见上图

2、温湿度传感器

采用DHT11，资料见百度百科

3、水位检测

水位检测采用干式舌簧管，简称干簧管，本设计选用触电式常开型干簧管。具体的水位检测方法：将干簧管固定在加水容器外侧，与预警水位保持在同一水平线上， 在水面上漂浮一浮子，随着加热器不停的工作，容器内的水平面会不断下降，当水位下降至预警水位时，浮子便会最接近干簧管，此时干簧管的两个触点便会接触导通，实现水位检测。如图所示为干簧管工作原理图。

4、显示电路见总电路图

设计的显示器采用1602LCD液晶显示屏

5、按键电路见总电路图

设计中使用3个按键。按键1控制自动auto模式和手动hand模式之间的相互切换，按键2和3控制在手动hand模式中对预设温度的增大和减小。

6、报警电路见总电路图

采用声光报警，由LED和蜂鸣器组成。

7、加热电路见总电路图

超声加热器的工作电流由继电器控制，继电器接收到单片机发出的工作指令，便会接通小电流，螺线管通电，从而给超声加热器提供大电流使它可以正常工作加热板实物

软件设计

软件设计的总体算法流程图如下

按下开关，程序启动后，首先进行硬件的初始化检测，这需要4ms的时间，系统初始默认为自动模式，此时系统在自动模式下处理程序，开始工作。若用户按下模式切换按钮，将模式切换为手动hand模式，则系统开始在手动模式下处理程序，开始工作。手动模式流程图如下

用户选择手动hand模式后，系统调用手动模式程序，LCD显示屏初始化后，显示出当前湿度、温度。用户通过按下增大温度按钮Key1或者减小温度按钮Key2， 对温度进行手动预设，程序会将用户设定的温度与传感器检测到的实时温度作比较，若预设温度大于当前温度，则开始加热器进行加温，反之，则关闭加热器。在加热器工作的过程中，干簧管会对水位进行实时监测，一旦水位到达预警水位，形成干烧状态，干簧管便会闭合，继电器控制加热器断开电流停止工作，直到用户加水，水位超过预警水位，系统会继续工作，自动模式如下：

用户选择自动auto模式后，系统调用自动模式程序，LCD显示屏初始化后，显示出当前湿度、温度。当检测到温度小于15度（<50 可任意设定）时，自动加热。

传感器检测到的当前温度，结合设定温度，程序会自动判断是否应该进行加热，加热过程中，干簧管依旧按照手动模式中的方式进行水位监测，防干烧和声光报警，同时，传感器会将实时温度传送给单片机，程序会不断判断当前温度是否达到理想，若达到则自动停止加热。

实物展示

正常报警工作图

非正常报警工作图

系统停止工作状态图（容器内有水）

系统正常工作状态图（下面有个白色隔热材料）

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