摘 要本课题以一款基于STM32微处理器的智能热水箱控制系统作为研究目标，设计了一款能够实现水温快速调节、温度设置、水温高清显示等功能的微处理器控制系统。这种智能热水箱系统在软件方面，通过C程序语言编写软件程序，把它烧录到STM32微处理器中使CPU高性能的运行，实现STM32微处理器对各功能模块的控制驱动，最后能够使该系统的软硬件相结合工作。这种类型的智能热水箱系统在硬件上以STM32微处理器作为主控，构建了LCD1602显示电路、温度检测电路和继电器驱动电路等电路模块，通过STM32微处理器对各个电路模块稳定有序的控制，确保硬件系统的正常工作。
目录
一、 引言 1
（一） 智能热水箱的发展背景 1
（二） 智能热水箱的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 智能热水箱的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能热水箱主控电路设计 4
（二） 液晶屏显示电路设计 5
（三） 水温检测电路设计 6
（四） 加热器驱动电路设计 7
（五） 水温设置电路设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 智能热水箱的主程序流程设计 10
（二） 液晶驱动子程序流程设计 10
（三） 温度检测子程序设计 11
（四） 继电器驱动子程序设计 12
（五） 水温报警流程设计 13
五、 系统安装与调试 14
总结 17
致谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能热水箱的发展背景
本课题拟将设计的这款智能热水箱控制系统是一种内部以STM32类型的微型控制器作为主控，通过强大的程序代码作为控制手段，结合高度集成的硬件电路系统而实现的一种智能式电子系统。通过对资料的广泛查阅能够知道，智能热水箱的发展时间较长，智能热水箱系统的发展脉路以电子科学技术作为主导，主要经历了三个重要时期，第
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一个时期是电子技术的萌芽刚刚出现时，这时经过科技革命的推动，电子管技术在国外出现，科研人员这时已经掌握了通过大量庞大的电子管等基本元器件来达成功能模块的搭建，通过庞大的电路结构，实现对智能热水箱的控制，要是以今天的眼光来看待当时的系统特征，则主要以电路结构复杂繁冗、不易维护升级等当作特征，但也可以实现简单的功能输出，实现智能热水箱的一些普通功能。第二时期则是晶体管时代，此时硅材料的开发使用，使电子科学技术进入了崭新的时代，智能热水箱的硬件系统以二极管、三极管等半导体材料当作基本元素，通过繁琐的线路对接，实现模拟信号的传送、放大衰减以及信号变换等，这一时期的智能热水箱仍旧是以硬件系统为主导，尚且没有出现智能概念，电路结构虽然得到了大幅度的降低，但是电路结构复杂和维护升级困难仍旧是该器件的重要缺陷。而第三阶段的智能热水箱实现了全面的数字化，直到发展到现在，这一阶段的智能热水箱仍旧是处于持续的改进和优化状态，设计者通过将丰富的传感器件和微处理器等全新技术嵌入到软硬件内部后，使得智能热水箱能够通过代码的操控，实现从简单到复杂的不同智能表现，研发者可以通过改善软件代码等方式实现对系统的功能升级和优化，彻底改变了以往的系统形态。本课题将要设计的这款智能热水箱系统将以本课题的背景作为设计前提，通过对丰富研发案例的分析，综合其中一些出色的设计要点和广泛存在的缺点，将其中的设计核心点进行提取并且植入到本系统中，而对于广泛存在的缺点，本设计将通过电路优化和程序代码的改进，尽量剔除这些无法规避的设计缺陷，从而能够最终研发出的系统具备出色的性能指标和竞争优势。
智能热水箱的国内外发展现状
如今国外对智能热水箱的研发重点主要放在了通过多功能的片上系统来实现它的所有指标功能，由于中高端的智能热水箱当前在市面上已经非常普遍，因此根据当前的发展现状，设计者不会再将过多的精力投入到如何突破现状，而是正在探讨如何通过更高端的主控芯片来对智能热水箱进行操控，当今市场上多数的高档智能热水箱产品需要进口，重要技术被海外少数几个企业掌握，从而价格迟迟降不下来，因此内地一定要集中精力攻坚克难，需要将智能热水箱的关键技术进行掌握，才可以大批量地将高端产品推向市面，从而具有更高的竞争力。
本文主要研究内容
本课题以智能热水箱系统作为研究目标，分多个部分来对这款系统进行设计，主要包含了硬件电路、程序设计代码和系统运行调试等部分，这种系统是基于STM32微处理器的强大控制性能而实现的，本课题对这种类型的智能热水箱系统的主要设计内容包含了如下几项：
1．能够实现高清晰的显示效果，通过微处理器的控制，实现快速的显示内容更新。
2．实现温度传感器驱动电路设计，通过STM32微处理器单总线的驱动控制，实现对温度数据的快速获取。
3．设计继电器驱动电路，采用小型机械继电器作为核心部分，通过STM32微处理器的驱动控制，实现智能热水箱系统的继电器启闭功能。
4．设计温度异常报警电路，实现当水温过高时进行报警的功能。
智能热水箱的方案设计
为实现这种类型的智能热水箱控制系统的所有功能，并且需要将性能突破到最高程度，为此设计了系统方案，使用STM32微处理器来作为主控单元，如下图的结构框图所示，每一个模块电路将在STM32微处理器最小系统电路的控制下实现工作，STM32微处理器的作用是执行用户代码，通过各个GPIO管脚实现对外部电路的驱动控制。
温度采集模块采用DS18B20型温度传感器作为热水箱温度值的采集部分，该传感器向STM32单片机传送采集到的热水箱内水温数据，单片机采用单总线对该传感器进行驱动。

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