摘 要本课题选用了意法半导体公司设计的STM32微处理器来作为控制器，搭配了很多出色的功能元器件，研发了一款基于新型方案的数字热水器系统，这款数字热水器控制系统在工作过程中能够通过高性能的水温传感器来对水箱内的实时水温进行采集，将其进行转换后送入到单片机中进行快速处理，生成热水器处理方案，用户能够通过按键或者高灵敏度红外遥控器来对热水器的目标水温进行快速设置，单片机将其进行读取后进行保存，并在工作过程中将热水器的实时水温与目标水温进行对比，如果低于目标水温则启动加热器进行加热，当出现水温异常时则进行报警提示，并将检测到的各项数据送入液晶屏进行显示。数字热水器控制系统软件系统的设计过程参考了大量优秀设计方法，而且将一些优秀设计算法进行了植入，最终使得系统整体可以表现出多项设计亮点，将程序指令内容下载到STM32微处理器芯片中，结合硬件电路的设计，使得各项预期功能得以完成。通过模块设计法将数字热水器控制系统硬件架构分成最小系统以及多个功能子模块，微处理器与子电路之间通过具备高速通信能力的接口进行连接，各个预期功能经过各自所对应的功能电路来得以实现，因为能够对子电路进行单独设计和检测，大大降低了数字热水器系统的整体设计难度。设计成果的检验流程必不可少，本课题在多个层面分别对硬件电路系统和软件代码进行了检验，测试过程中发现了一些不符合预期的现象，通过仔细的检查并将其改进，最终使得它可以稳定工作运行。
目录
一、 引言 1
（一） 数字热水器的发展背景 1
（二） 数字热水器的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 数字热水器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 数字热水器主控电路设计 4
（二） 热水器显示电路设计 5
（三） 水温检测电路设计 6
（四） 热水器报警电路设计 7
（五） 加热器启闭驱动电路设计 9
（六） 红外遥控电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 数字热水器的主程序流程设计 12
（二） 热水器显示子程序设计 13
（三） 水温检测子程序流程设计 14
（四） 热水器报 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072# 
警子程序设计 15
（五） 加热器启闭子程序流程设计 15
（六） 红外遥控子程序设计 16
五、 实物安装与调试 18
总结 23
参考文献 24
致 谢 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
附录四 程序 29
引言
数字热水器的发展背景
本课题将要设计的这种类型的数字热水器控制系统是一种综合多门技术而成的电子控制系统，综合丰富的参考资料，根据时间因素进行总结，那么数字热水器系统的发展历程宽度，最早的一款可以追溯到二十世纪早期，时间跨度非常大，这在侧面反映了多年来研发者从未停止对数字热水器系统性能完美目标的追求，并且技术人员对数字热水器系统的研发热情，在一定程度上受使用者对产品青睐度的反馈，因此伴随各类技术的持续发展，使得人们生活质量在不断得到提升，从而用户对数字热水器控制系统的使用需求在不断提升。通过对数字热水器系统的大量资料的查阅可以知道，数字热水器系统内部架构选用的是微型控制器结合外围功能模块方案，该方案在研发领域具有大范围的使用人群，结合发展过程中比较突出的产品来看，按照时间发展脉路，这一系列产品内部被嵌入越来越多总数和种类的传感器，这些特征反映了随着传感器研发技术的日渐成熟，与此同时结合大幅度的成本因素下降的趋势，使研发者可以明显地将传感器组嵌入到数字热水器控制系统中成为可能，而传感器数量和类别的增多，使得这种系统能够更加精确的采集到系统外部更多的信号，在与用户之间的人机体验上取得大幅度提升。对数字热水器控制系统的发展背景来说，在过去一段时间内，技术人员已经对这种系统进行了数次升级，通过对大量资料的查阅和分析，近几年伴随着一些新型技术的崛起并且持续改进，数字热水器系统的发展历程进入全新时期，过去很长一段时间内，国内外主流的研发方案，都能够使得数字热水器系统实现优秀的运行效果，然而这类常见的开发方法使得这种系统处于单机工作模式，系统之间能够进行高速数据通信的能给力相对薄弱，甚至根本没有嵌入这种能力，而近几年慢慢取得普及的中远程通信解决方案，使得数字热水器控制系统具备了物联网的影子，绝大多数新型产品将朝物联网技术方向发展，这种发展趋势的形成，主要来自于使用者对数字热水器系统的数据信号通信能力提出更高层次的需求，过去一些传统研发方法已没办法满足使用者对高性能人机交互的需求，基于这些研发现状，近十年来高速发展的无线通信模块协议得到重用，如具备中远程通信能力的蓝牙、无线网、ZigBee等，具备远程通信能力的GSM、因特网等，这些技术在前几年间，由于发展不成熟另外使用者不愿意使用，所以嵌入成本较高，种种因素导致这一些通信技术没有在数字热水器控制系统中得到应用。这一局面这几年取得了可观的优化，不论是用户还是研发人员，都感觉到物物联网、物物互通是引导数字热水器系统进入全新发展模式的重要概念，从而近几年，技术人员开始通过高速微处理器结合通信解决方案模块的形式，使得物联网概念在这种系统中得以完成，而且随着成熟方案的不断普及，使设计经费取得了高效驱动控制，如今市面上一种性能优良的相关产品价钱已经能够被大部分用户所能接受。
数字热水器的国内外发展现状
数字热水器控制系统的主要应用对象已经从最初的工控环境逐渐发展到民用领域，这种趋势的转变使得它的普及度不断扩张，当今国内外都已经形成了完整的数字热水器控制系统研发体系，对于当前这类控制系统的现状来说，不论是国内研发团队还是国外团队，都可以结合一些关键技术，自主研发出一款完整的数字热水器控制系统，目前国内外对于这类系统的研发重点以及研究方向有所不同。一些欧美老牌发达国家在数字热水器系统研发方面，积累的技术和成熟方案非常丰富，研发起步时间远早于国内的很多研究团队，通过长年的发展和研发，对数字热水器控制系统的工作精度和数据运算速率等一些常见参数，早已可以很容易的达到很高的标准，根据国外研发团队公布的研究成果来看，英国杜伦大学研究小组通过不断的努力，展示了他们的最近的研究内容，这个科研小组在传统方案基础上，对硬件结构进行合理规划，借助新式芯片研发实力，将大量模块电路进行了内部嵌入，构成了一块片上系统芯片，这个芯片将需要进行简单的外部原理图设计，就可以执行数字热水器系统的功能，这就可以使得数字热水器控制系统的外形大小被很大程度的减小，其他技术人员只需采用该芯片就可以配置一款性能高超的数字热水器系统，这个小组成员表示在不就的将来该芯片将进行批量生产并投向市面。
本文主要研究内容
随后将进行对硬件电路和软件程序所要实现的功能指标进行确立，想到这个系统需要具备多功能性，需要比较多数量的软硬件模块的工作配合，才可以一一实现，为了能够将它的各项功能指标都在设计过程中上升到比较高的层面，需要通过分工合理的硬件电路模块和优秀的流程算法相互配合来实现，这款数字热水器控制系统在工作过程中能够通过高性能的水温传感器来对水箱内的实时水温进行采集，将其进行转换后送入到单片机中进行快速处理，生成热水器处理方案，用户能够通过按键或者高灵敏度红外遥控器来对热水器的目标水温进行快速设置，单片机将其进行读取后进行保存，并在工作过程中将热水器的实时水温与目标水温进行对比，如果低于目标水温则启动加热器进行加热，当出现水温异常时则进行报警提示，并将检测到的各项数据送入液晶屏进行显示。

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