基于单片机的热水器温度调控设计开题报告

 2022-09-26 14:40:59

1. 研究目的与意义

据不完全统计,我市城镇居民家庭以电热水器为主,占总量的55%以上;从前风光无限的燃气热水器渐渐地黯然失色,市场份额仅剩不足25%;新兴的太阳能热水器虽然受到安装条件的限制,但其安全、环保的性能广受消费者青睐,发展态势迅猛,市场占有率已达到15%左右。

随着技术进步和新品的开发,下置式、嵌入式等多种安装形式的热水器先后上市,彻底摆脱了房间空间的限制。

热水器的安全问题涉及到消费者的生命,又加上近些年的能源危机,人们生活节奏的加快,智能化热水器越来越受到消费者的青睐。

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2. 课题关键问题和重难点

首要考虑的是断电或者未打开开关情况下,系统的自我保护。处理完上述情况,通电开关打开情况下,先是判断水箱里是否有水,或者水是否到达所要求的水位,要是没水或没达到水位先进行开启水阀注水;然后要获得水温,使用温度传感器准确并科学的将水温的数值显示在LED数码显示管上;判断水温是否达到用户指定的温度,获知是否需要对其加热,当然此处我想到的是应该给定一个范围,不能小于那数值就立即加热,那样就不节能了;最后要考虑用户正在使用热水器时的情况,先是要断开水位监测器,不然当热水用到一定程度冷水进去就变温水了。

主要问题包括硬件电路设计和软件程序编写两个问题。系统硬件部分主要包括温度检测电路,键盘控制,主控制器,电源电路,显示电路等。具体表现以下几点:1.传感器,信号放大,信号转换,数字显示等知识的理解和应用。2.电路设计的科学性,参数计算的准确度,元器件选择的规范。3.DS18B20单总线的时序合理编写。4.数码管动态显示原理以及变成。5.继电器驱动电路的选择和调试。6.C语言的编写以及KEIL C的使用,仿真软件的学习,仿真电路的设计和调试。7.温度测量与控制器硬件电路的设计,原理图的绘制,温度测量与控制电路板的焊接。

3. 国内外研究现状(文献综述)

模糊控制技术是一种具有广阔应用前景的技术,采用16 位高性能单片机SPCE061A 结合模糊控制技术,设计了家用电热水器模糊控制系统,完成了系统硬件和软件设计计, 增强了系统功能,提高了系统的安全性。目前市场上有两种电热水器,连续水流式和储水式。前者虽然具有加热速度快和体积小等优点,但需要功率大, 储水式电热水器大多数采用机械式,存在温度控制简单、精度低、加热时间长、可靠性差且功能单一等不足。针对上述情况, 基于单片机电热水器模糊控制系统设计是利用先进的16位SPCE061A单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,设计了一种多功能家用电热器模糊控制器[1]

家用燃气热水器智能供热系统是集燃气热水器与家用锅炉二功能于一身, 解决了家庭总体供热问题, 使燃气热水器一机多用, 相对减少了家庭开支, 同时使家庭采暖由固体燃料发展到气体燃料,开创了家庭供热的新途径。这种热水器的优点包括:一机多用。可以房间取暖、淋浴; 也可为厨房供热水等。性价比低, 燃料资源丰富。其价格只相当于市场上已有的机器人锅炉的25% 。燃料可以是液化石油气、人工煤气、天然气和沼气等。比燃油资源丰富。控制系统智能化、数字化。用于房间采暖时,不需人员值班操作,只需预先设定上、下限温度值。当供热系统水温升到上限温度时,系统自动停止工作,散热器自然放热降温,降至下限温度时,自动开机工作加热升温;上、下限时刻,控制器还可以发出持续一分钟的声、光报警;显示循环水当前温度的液晶屏还具有时钟功能。系统控制参量可以是水温、室温和时间。具有显著的节能效果。热效率达87%, 是普通燃煤锅炉热效率的二倍以上[2]

基于单片机AT89S52电热水器控制系统,该系统的功能是对电热水器进行温度采集与显示、时钟的显示、热水器的开机方式控制等。设计了系统硬件以微控制器为控制核心,由外围温度检测电路、实时时钟电路、键盘、热水器加热开关、LED显示电路、功能指示电路、报警电路等组成。其中温度测量是电热水器控制系统的重要组成部分,主要采用的是Ptl000铂电阻温度传感器进行温度采集。基于单片机控制的电热水器,具有反应灵敏,抗干扰能力强,稳态温度波动小,达到设定的温度时间短,节省电能等要求[3]

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4. 研究方案

设计方案:

(1)用两位数码管显示水温,两位数码管显示预设温度。

(2)水温检测显示范围为00~99℃,精度为1℃。

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5. 工作计划

第1周:收集课题基于单片机家用热水器控制器设计的相关资料。

第2周:查阅有关AT89S52单片机和数码管显示器和DS18B20数字温度传感器相关资料。

第3周:整理资料并初步计划完成开题报告。

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