智能恒溫水位熱水器控制系統(tǒng)研究

涂敦蘭 李成勇

摘要：目前很多學(xué)校宿舍和家庭使用的熱水器控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、電能浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，很多控制器只具備溫度和水位的顯示功能，而不具備溫度和水位的即時(shí)控制功能、及定時(shí)開關(guān)機(jī)功能，更不能實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器的無線控制。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)目前的熱水器進(jìn)行改進(jìn)，在其原有的功能基礎(chǔ)上添加了定時(shí)開關(guān)機(jī)功能、恒溫控制、定時(shí)加熱控制、水位檢測(cè)控制、無線智能控制及報(bào)警功能。這樣可以是熱水器在保證用戶正常用水的前提下，實(shí)現(xiàn)了智能控制和節(jié)能環(huán)保的要求。

關(guān)鍵詞：HT單片機(jī) 智能控制 節(jié)能環(huán)保 無線控制

中圖分類號(hào)：TM502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

1 引言

現(xiàn)在的熱水器控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、電能浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，而如今全球都在號(hào)召節(jié)能減排、全國(guó)鼓勵(lì)“萬眾創(chuàng)新”的大環(huán)境下，我們要從我們身邊的小事做起，從一點(diǎn)一滴的節(jié)能開始，這既可以為減少能源的消耗，也可以減少我們自己的電費(fèi)支出。在熱水器上加上無線智能裝置，可以遠(yuǎn)距離控制熱水器的工作狀態(tài)，熱水器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快速掌握，有利于我們的時(shí)間安排。通過我們的智能控制，使熱水器的有效數(shù)據(jù)即時(shí)為我們掌握，同時(shí)也減少了電能的消耗，做到了節(jié)能環(huán)保的要求。

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過對(duì)現(xiàn)用熱水器的改進(jìn)，在其原有的功能基礎(chǔ)上添加了無線控制、恒溫控制、定時(shí)加熱控制、水位檢測(cè)控制、定時(shí)開關(guān)機(jī)功能及報(bào)警功能。這些功能可以實(shí)現(xiàn)我們對(duì)熱水器的智能控制，方便我們的生活，簡(jiǎn)化熱水器控制；同時(shí)達(dá)到節(jié)約電能目的，做到節(jié)能環(huán)保的要求。

定時(shí)開關(guān)機(jī)功能，可以避免我們晚上睡覺時(shí)熱水器工作消耗的電能，減少了了這筆不必要的電費(fèi)開支；無線智能控制可以通過智能終端遠(yuǎn)距離控制熱水器，使得操作熱水器變得更加簡(jiǎn)單快捷；

恒溫控制可以使熱水器加熱水溫到自己想要的溫度，避免熱水器加熱過高而不小心燙傷自己，免去手動(dòng)調(diào)溫的麻煩；定時(shí)加熱控制可以將熱水器的工作時(shí)間控制在我們用水的時(shí)間段，避免在我們想用水時(shí)沒有熱水的尷尬局面，而在我們外出不在家的時(shí)候處于待機(jī)狀態(tài)，降低熱水器對(duì)電能的消耗；水位檢測(cè)設(shè)定水位的最高值、適中值、最低值，此功能通過單片機(jī)分析電平的變化，實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)的功能，使水位保持在適中值附近，當(dāng)水位低于最低值或超過最高值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，單片機(jī)控制送水的開啟或關(guān)閉；

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

基于WIFI智能恒溫水位檢測(cè)熱水器控制系統(tǒng)。采用HOLTEK單片機(jī)為MCU，利用WIFI、恒溫控制、定時(shí)加熱控制、水位檢測(cè)控制、定時(shí)開關(guān)機(jī)功能及報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器的智能控制。

用戶通過手機(jī)或熱水器溫度控制板對(duì)熱水器進(jìn)行工作狀態(tài)的設(shè)置，可以設(shè)置恒溫工作溫度、工作時(shí)間。 熱水器在設(shè)定的工作時(shí)間被喚醒，然后進(jìn)行水位的檢測(cè)，以保證熱水器的加熱水量是合適加溫的狀態(tài)，避免因水量過高或過低引起的火災(zāi)；水位正常后，熱水器按照設(shè)定好的溫度進(jìn)行加溫，加熱到設(shè)定溫度后進(jìn)行語(yǔ)音提示。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

3.1 硬件部分

系統(tǒng)采用盛群公司的HOLTEK MCU作為主控芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用HOLTEK MCU單片機(jī)控制液晶顯示、語(yǔ)音提示、溫度控制、水位檢測(cè)與WIFI智能控制。

DS1302：該芯片是為美國(guó)DALLAS公司推出的，具有涓細(xì)電流充電能力的低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS1302可使用后備電源對(duì)芯片進(jìn)行供電，即當(dāng)主電源被意外切斷時(shí)（如斷電等），芯片會(huì)自動(dòng)切換到后備電源供電，保證芯片繼續(xù)走時(shí)。若后備電源是可充電電源，則可通過程序使芯片內(nèi)的充電功能開啟，對(duì)后備電源進(jìn)行充電，保證了芯片的穩(wěn)定運(yùn)行，為用戶帶來方便。

AT24C02：AT24C02是CATALYST公司的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存芯片，具有一個(gè)2K位串行CMOS E2PROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)。先進(jìn)的CMOS技術(shù)極大地減少了器件的功耗。讓其作為WIFI模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片，保護(hù)了用戶數(shù)據(jù)的安全，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定行。該芯片使用壽命長(zhǎng)，數(shù)據(jù)可保持至少100年。

其硬件總體框架圖如圖1所示。

3.2 軟件部分

開機(jī)后，首先執(zhí)行用戶智能設(shè)定的參數(shù)程序。在此期間，AT24C02內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)不變，配有備用電池的計(jì)時(shí)芯片DS1302內(nèi)的時(shí)間數(shù)據(jù)也不改變。HT單片機(jī)開始讀取時(shí)間數(shù)據(jù)，再讀取用戶數(shù)據(jù)，然后，單片機(jī)將時(shí)間數(shù)據(jù)與用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以判斷當(dāng)前時(shí)間是不是用戶設(shè)置的加熱工作時(shí)間，如果是，則驅(qū)動(dòng)加熱控制，否則再次讀取時(shí)間及用戶數(shù)據(jù)，并進(jìn)行比較判斷。以此循環(huán)。當(dāng)?shù)搅嗽O(shè)定加熱工作時(shí)間，其會(huì)首先進(jìn)行水位的檢測(cè)，水位正常后會(huì)加熱到設(shè)定的水溫后進(jìn)行語(yǔ)音提示。

我們可以通過WIFI智能控制加熱的溫度和其的工作時(shí)間，使其更好的為我們提供服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）用戶可以通過WIFI智能控制熱水器的工作，實(shí)現(xiàn)無線智能控制；（2）對(duì)熱水器進(jìn)行定時(shí)智能喚醒設(shè)定，可以在節(jié)約電能的同時(shí)讓用戶使用到自己需要的熱水；（3）用戶可以智能調(diào)節(jié)熱水器加熱的溫度，使用戶使用就是自己想要的溫度，這也可以避免水溫加熱過高而引起的電能浪費(fèi)；（4）液晶顯示水溫、水位信息；（5）語(yǔ)音提示功能，警報(bào)危險(xiǎn)水位、提示加熱完成。

冬天不用起床就可以智能控制熱水器工作，用WIFI智能控制可以遠(yuǎn)程控制熱水器工作，隨心所欲的調(diào)節(jié)水溫。