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附件2: 南京林业大学毕业设计(论文)开题报告 学生姓名 吕冬印 学号080304213 专业指导教师姓名 职称所在学院 选题来源 科研课题 生产实践 其它 / 选题类型 毕业设计 毕业论文 / 选题名称 快热式家用电热水器控制器软件设计 研究的目的 及意义 随着人们生活水平的不断提高,对热水器的性能要求也逐步提高,不仅要出热水速度快,水温也要适中.

单片机控制无疑是人们追求的目标之一,采用PID算法及参数整定相结合的方法来实现水温控制系统.且其具有体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势,在各行各领域应用广泛. 国内外同类 研究概况 上海交通大学机电控制研究所以AT89C52单片机为核心,模拟信号输入经过A/D转换器ADC0804,控制面板的内容显示采用真空荧光显示器VFD,VFD的控制与驱 动由芯片uPD16311来完成,研制出功能较为完善的即热式电热水器控制系统 湖南理工学院以AT89C51单片机为核心的控制单元,热电阻温度传感器Cu100为传感器,用2根PTC系列的MZ41型陶瓷波纹式电热丝为加热器,以模糊控制作为水温控制原理,制成了电热水器控制系统 研究内容 及计划 设计一个快热式家用电热水器控制器的软件部分,该系统应有电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、显示电路、蜂鸣报警电路和加热控制电路构成.要求温度检测显示范围为0~99°.出水温度超过时停止加热,并蜂鸣报警,温度降到以下时恢复.并可通过按键来选择加热功率. 计划:1-3周完成资料的收集,并完成开题报告 4-5周学习显示电路、温度采样程序设计 6-9周学习理解PID算法、按键输入等程序设计 10-14周先进行软件模拟仿真编程,调试通过做成实物 15-16周撰写毕业设计说明书,并为答辩做准备 特色与创新 采用单片机控制具有:1.集成度高、体积小、有很高的可靠性 2.控制功能强 3. 低功耗、低电压、便于生产便携式产品 4. 单片机系统扩展和系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统 指导教师 意见指导教师签名: 年月日前言: 当今社会大部分人在使用热水器时,都是采用快热式的.因为它给人们带来了极大地方便,不需为其耗电量大而发愁,所以快热式家用电热水器走进千家万户已成必然. 快速式电热水器:无需巨大的储水桶,打开出水口几秒钟后流出热水,即使即出,不使即停,节约电力能源,体积小巧,安装方便,外形美观. 因其不用预热,所以不会产生预热时的热量散失,又因用多少水就放多少水,不会产生像贮水式热水器那样,剩余水会带走许多热量.有的用户为了方便,也想水门一开、热水即来,只好把贮水式热水器总插着电源.北京有关专家曾专门做过试验,40L保温较好的贮水式热水器,一天24小时一点热水不用,也需耗电1.2度以上,并且天气越冷耗电量越大.与此相比,即热式热水器节水、节电,因而国家把这类产品划为节能产品.在用水、用电紧缺的情况下,尤应推广这一产品. 因其一端进凉水,一端出热水,热水温度不会很高,淋浴时一般不会高于45℃,因而管路内不会结垢(因水的结垢温度在80℃以上),发热体温升不会很高,这样水路及发热体的损坏率就会相应减少,因而此类热水器寿命较长. 用过贮水式热水器的人,一般都有这样的体验,一开始需放水调温,水温不是凉就是热,一经调好,用不多时水就会变凉,而即热式热水器,一经调好会恒温恒流,使人舒适,且多人连着用也如此. 我国不断的大力提倡使用快热式家用电热水器,这样可以为国家节省大量电能.使用快热式家用电热水器方便之处还在于我国的电能来源比较方便,电源是清洁的、无污染的,备受人欢迎的.目前市场燃气热水器、太阳能热水器、储水式电热水器等遍地开花,然而燃气热水器因其安全隐患及越来越高的使用成本正逐渐淡出热水器市场;

而太阳能热水器也因其严格受天气、气候及安装条件影响而很难占有更大的市场份额;

而目前占主流的储水式电热水器体积庞大、预热时间长、热水储水量有限,已不适用现代生活节奏,于是快热式家用电热水器以其小巧时尚的外观、比储水式更快的加热速度、比燃气热水器更安全的特点横空出世!在欧洲、东南亚市场热水器发展历程充分证明了这一点. 主题: 家用快热式电热水器是一种多功能热水器,可供厨房、洗手间等使用.随着人们对生活水平的要求不断提高,对于电热水器的要求越来越趋于数字化和智能化.采用AT89C51单片机作为控制器可以基本实现智能控制功能.首先我们需要对电热水器进行温度控制,而温度控制器的作用是在控制场所温度低于预设值时通电进行加热,高于预设值时则停止加热.可以依旧使用单片机来制作数显温度显示器.控制的温度范围则在00~99°,出水温度超过65度是停止加热,并伴有蜂鸣器警报,在温度降到45度一下时停止加热.温度控制器由单片机电路、A/D转换器电路、数码显示电路、温度传感器电路、继电气控制电路等构成. 在快热式家用电热水器控制器硬件设计上,首先是单片机的选择,而后是温度检测传感器的选择,传感器输出的放大电路的选择,驱动及加热控制电路的选择,电源电路的选择,显示器的选择,键盘的选择,当然硬件方面我只是参与,我的偏重点在于软件设计方面. 在快热式家用电热水器控制器软件设计方面主要包括主程序、显示扫描、按键扫描子程序、加热控制子程序和温度检测子程序.由于51单片机系列没有停机命令,所以可利用主程序设置死循环反复运行各个任务.将实用的子程序放在内部.根据CPU的运行时间计算总的运行时间. 显示扫描子程序完成俩位数码管的扫描显示任务. 加热控制子程序通过控制继电器的通断来决定是否给电热丝通电加热,而加热的功率大小则由双向可控硅的导通角来决定.系统程序利用外中断INT1检测市电的过零点,检测到过零点后,立即根据设定的加热档为位给定时器T1附一个延时参数,并打开定时器T1,允许其中断. 按键扫描子程序负责逐个扫描档位+键、―键和开关键是否被按下,若有键被按下,则作出相应处理. 温度检测子程序用来检测水温并传给相应的控制机构进行控制,它的可靠性直接关系到整个控制系统的精密程度. 当然软件具体还要在制作中不停地改善,以上只是初步的设计想法,以后还待不断地改善. 总结: 在设计该系统的过程中我充分应用了在课堂上所学的相关理论知识,当把理论知识通过自己的双手变成实际后,是我对软件设计方面有了更多的了解,同时又产生了更浓厚的兴趣. 快热式家用电热水器控制器采用单片机对电路进行简单的控制,因此系统的稳定性比较高.本设计着重体现在加热速度快上,它采用双向晶闸管对加热电路进行控制,这样系统的可靠性就大大提高因为晶闸管能够根据门极电压可靠地接通和关断,而且采用发光二级管来及时的检测电路的加热情况. 快热式家用电热水器控制器的核心技术表现在温度采集、3*4矩阵键盘输入和动态显示部分,其中温度采样的硬件部分使用温度传感器DS18B20,通过软件控制与DS18B20的串口通讯来进行温度采集;

3*4矩阵键盘输入采用键码的扫描来实现. 尽管这次设计中我还存在许多不足,一些内容还有待进一步研究,因为必定我的知识有限,但为了这次设计我翻阅了好多资料,尤其是单片机方面,这开拓了我的视野,也让我了解到单片机的广泛用途,它几乎涉及到我们生活中的各行各业. 参考文献: [1] 吴永桥,施光林,金康进. 新型恒温即热式电热水器控制系统的研究与开发[J]. 传感技术学报, 2004,(04):1-5 . [2] 张敏. 基于单片机结合模糊控制的电热水器控制系统设计[J]. 现代电子技术, 2008,(16) :46-49. [3] 季忠苑,朱更军,林祝亮. 电热水器恒温控制器的设计[J]. 仪器仪表学报, 2006,(S1):1-2 . [4] 刘亦萍. 即热式电热水器控制电路的设计与应用[J]. 机电一体化, 2003,(03):59-60 . [5] 王福源,王玮,侯均衡. 智能型电热水器的控制系统设计[J]. 三峡大学学报(自然科学版), 2002,(06) :43-45. [6] 严建敏,贾虹. 快速热水器控制系统设计[J]. 自动化技术与应用, 2005,(07) :1........