河南理工大学电子设计大赛--智能家用电热水器控制系统设计总结报(4)

一、方案设计与论证

本次设计的主要任务有：液位的检测及其自动上水；加热到设定的温度值；设定预约时间；并且保证加热时间和系统的误差。

针对以上目标，我们对系统各部分设计做了仔细的论证和比较。

1. 液位的检测功能的方案设计与论证

方案一：采用液位传感器检测液面达到的位置，以此处理得到的信息，优点是电路模块简单，但是它需要单片机对它进行数据处理，所以占用软件资源，增加单片机的负荷，故不选用。

方案二：采用三个三极管组成的共集电极放大电路，通过连接两点之间的电路，检测并放大电信号，进而驱动小水泵的工作。其中利用LED显示区别各个液位点。这种方法不仅设计简单，而且思路清晰，便于控制。所以，我们选择此种方案。

2.加热电路的设计及温度传感器的选择的方案设计与论证

方案一：采用热电偶传感器测量温度，用普通的800W电功率的电热水器，采用普通的继电器控制电路的开关闭合。但是热电偶读取温度数据时处理麻烦，并且在精度要求不是过高的场合，不需要这么精密的测量。800W的电热水器又因为功率小，在要求的时间内不能满足要求，普通的继电器又不能控制交流电源，所以不采用这种方案。

方案二：采用18B20温度传感器，用1200W电功率的电热水器，采用固态继电器控制电路的闭合，18B20测量精度为0.5°C，可以设定9~12位的分辨率，最高分辨率为0.065°C，分辨率是可调的，所以满足要求；1200W的电热水器能在要求的时间内加热到指定的温度；固态继电器能实现弱点直流对强电交流的控制。所以，选择这种方案更符合要求。

3. 预热时间的设定的方案设计与比较

方案一：采用数码管显示设定的温度，用EEPROM存取设定的温度值，并且采用IIC总线控制数据的传输、处理。DS1302时钟芯片实现时间的读取和设定。数码管虽然显示方便，但是在占用同样I/O的情况下，数码管显示比较麻烦，不能显示足够的信息量，并且DS1302自身就能存取时间，不需存储在EEPROM内，所以考虑不用这种方案。

方案二：采用1602显示界面，用DS1302调节时间和设定预约时间值。DS1302时钟芯片能够保存时间数据，并且存储时间长。1602液晶能够在一定I/O的情况下显示更多的内容，方便数据的调节和数据的读取。所以此种方案更合适热水器电路的设计。

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