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1、 快热式家用热水器专业：微电子姓名：张豪班级：1103学号：11020503211.元器件清单产品名称序号 元器件名称 单位 规格 数量 备注1 AT89C512 CAP 个 30pF 23 CAP-ELEC 个 10uF 1 电解电容4 CRYSTAL 个 1.2MHZ 15 RES 个 220 136 7SEG-MPX2-CA个 27 DS18B20 个 18 BUTTON 个 39 74HC245 个 210 OPTOCOUPLERS-NAND11 LED-RED 个 312 NOT 个 313 热保险丝 米 0.5快热式家用热水器14 自鸣式蜂鸣器个 110.项目进度表及阶段成果报告项
2、目进度表（Project 甘特图）说明：1.此项目进度表是用 PROJECT 甘特图截图表示的。2.此阶段成果报告所包括的阶段计划目标均完成，各个工作人员表现优异。4.电原理图电原理图单位：微电子 1103尺寸：10 编号：01 修订：4 次日期：2013 年 05 月 03 日 文件张数：共 1 张文件储存：我的电脑 F 盘 绘图人员：张豪电原理图说明：此图只是快热式家用热水器内部的电路设计图，此图的尺寸是 10cm，实际实物是 70cm。5.印制板图印制板图单位：微电子 1103尺寸：10 编号：01 修订：4 次日期：2013 年 05 月 03 日 文件张数：共 1 张文件储存：我的电
3、脑 F 盘 绘图人员：张豪电原理图说明：此图只是快热式家用热水器内部的印制板图，此图的尺寸是10cm，实际实物是 70cm，由于各布线的需要，在电原理图的基础上做了一些变动，但不影响各功能。6.硬件设计说明1设计名称:快热式家用热水器。2设计者：张豪3报告日期：2013年 5月 7号4设计目标：用2位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位。温度检测显示范围为0099，精确度为1。设置3个功率档位指示灯，14档1个灯亮，58档2个灯亮，9档3个灯全亮。O档无功率输出，档位灯不亮。设置3个轻触按钮，分别为电源开关键、 “+”键和“一”键。加热功率分09档，按“+”键依次递增至9档，按“一”键依次递
4、减至0。09档功率依次为0、1/9P、2/9P、3/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P。出水温度超过65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到45以下时恢复。内胆温度超过105时停止加热，防止干烧。5模块设计：按快热式电热水器的功能要求，决定采用如下图所示的模块组成系统，主要包括电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、LED 数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路。 六 总体电原理图七 分模块电原理图A.加热控制电路及报警检测:下图所示为加热控制电路原理图，电热丝的加热功率由双向可控硅控制，单片机通过光耦给可控硅触发信号，控制可控硅的导通角，从而控制电热丝的有
5、效加热功率。为了在关机和超温保护的状态下能可靠地关断加热电源，电路中加入了继电器来控制加热电源。其中串联在继电器线圈回路的熔丝为105的热保险丝，当温度超过105时，热保险丝会熔断，防止加热管干烧。与电热丝并联的LED发光管用来指示电热丝的工作状态。出水温度超过65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到45以下时恢复。B.温度检测电路温度检测电路如下图所示，温度频率变换电路是利用反相器组成的RC多谐振荡器，其中的R24是一个热敏电阻，当温度变化时引起热敏电阻的阻值变化，从而改变了振荡器输出的方波频率。温度检测的方法较多，最经典的方法就是用热敏电阻（或热敏传感器）组成电桥来采集信号，再经放大、A/D转
6、换后送单片机。目前比较先进的方法是采用专门的集成测温传感器(如DS18B20)，直接将温度转换成数字信号传送给单片机。C.时钟电路：AT89C51的 18引脚和 19引脚接时钟电路，XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，第 9引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后够上电复位。时钟复位电路图如下图所示： D.按键控制：设置3个轻触按钮，分别为电源开关键、 “+”键和“一”键。加热功率分09档，按“+”键依次递增至9档，按“一”键依次递减至0。09档功率依次为0、1/9P、2/9P、3
7、/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P。E.预设置温度显示和工作显示：用2位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位。另2位数码管显示正处于工作时随时加热的温度。显示扫描子程序完成两位共阳数码管的扫描显示任务，加热控制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位给定时器T1赋一个延时参数，并打开定时器T1，允许其中断。当定时器T1计满溢出后触发中断，T1中断程序就会给可控硅发一个触发信号，使其导通。12.软件流程图 13.软件清单名称：快热式
8、家用热水器作者：张豪最后一次修改时间：2013-4-15该产品所用的软件有如下几种：结构设计图：AutoCADProteus 仿真文件及仿真说明：Proteus电原理图，印制板图：Protel项目进度表：Project寻迹程序流程图：软件流程图14.软件设计说明1设计名称：快热式家用热水器2设计者：张豪3报告日期：2013、05、074设计目标：用2位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位。温度检测显示范围为0099，精确度为1。设置3个功率档位指示灯，14档1个灯亮，58档2个灯亮，9档3个灯全亮。O档无功率输出，档位灯不亮。设置3个轻触按钮，分别为电源开关键、 “+”键和“一”键。加热功率
9、分09档，按“+”键依次递增至9档，按“一”键依次递减至0。09档功率依次为0、1/9P、2/9P、3/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P。出水温度超过65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到45以下时恢复。内胆温度超过105时停止加热，防止干烧。5模块设计及分模块流程图：A.显示扫描子程序：显示扫描子程序完成两位共阳数码管的扫描显示任务。B.按键扫描处理子程序：按键扫描子程序负责逐个扫描档位“+”键、档位“一”键和开关键是否被按下，若有键被按下，则作出相应处理。 C.加热控制程序：加热控制程序根据用户设定的加热档位和系统当前的状态，决定是否加热和控制加热的功率并点亮相应的
10、指示灯。 若有超温标志，还应打开蜂鸣器报警。加热控制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位给定时器T1赋一个延时参数，并打开定时器T1，允许其中断。当定时器T1计满溢出后触发中断，T1中断程序就会给可控硅发一个触发信号，使其导通。图10和图11所示分别为过零检测程序流程图和可控硅触发信号控制程序流程图。D.温度检测程序：温度检测程序的基本原理就是将温度/频率转换电路测得的频率与事先建立好的温度/频率表进行比较，查找出与该频率相应的温度值。在实验测试后建立的
11、温度/频率表是O100温度所对应的频率值。它是一个频率对应于温度递减的非线性函数，在C语言中用一个一维数组Tab101来表示，下标为温度，数组元素为频率值。计算温度的方法采用高效、准确的二分法查表，查表的过程如下：先给定查找的温度最大值Tmax和最小值Tmin，即确定查找的范围，根据已有的温度表默认最大值Tmax= 100，最小值Tmin=0。假定测得温度Temp为最大值与最小值的中间值，即Temp = ( Tmax+Tmin)2。将实际测得的频率值TOrig与假定温度Temp在表格中对应的频率Tabtemp相比较,如果相等，那么假定温度就是当前实际温度，即完成查找。若TOrigTabtemp
12、，说明实际温度应该在Tmin与Temp之间（因为递减函数特性） ，则修改查找范围，令Tmax= Temp；同理，若TOrigl，则重复第、步骤、直到完成查找。温度检测程序完成温度计算后，便刷新系统当前温度寄存器，并判断有无超温、置位或清除相应的标志位。六、 总体模块图：6特殊说明：快热式热水器硬件电路不包含任何可调节元件，因此只要器件质量可靠，引脚焊接正确，硬件电路无须调试。该电路中测温部分的振荡电路对电容Cl的容量比较敏感，若此电路要批量化生产，可在热敏电阻R24上再串一个可变电阻，以补偿C1的容量变化。在初次试做本电路或关键硬件参数有调整时，应对系统软件中控制加热功率的可控硅导通角延时参数
13、表和温度频率转换表这两部分进行调试。可控硅导通角延时参数主要由市电的频率和过零检测电路的脉冲宽度决定，可以先根据市电频率，按等功率的要求计算理论值，再根据过零检测电路的脉冲宽度加以调整。温度频率转换表可以用对照标准温度计实测的办法进行测试。用这个方案设计的快热式家用电热水器，电路简单，成本较低，经试验运行证明工作稳定，可靠，在无须改变硬件的条件下，如加入PID等自动控制程序还可以升级成自动控温的电热水器。7.Proteus仿真文件及仿真说明实验功能介绍：用两个2位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位设置3个功率档位指示灯，14档1个灯亮，58档2个灯亮，9档3个灯全亮。O档无功率输出，档位灯
14、不亮。设置3个轻触按钮，分别为电源开关键、 “+”键和“一”键。加热功率分09档，按“+”键依次递增至9档，按“一”键依次递减至0。09档功率依次为0、1/9P、2/9P、3/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P。出水温度超过65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到45以下时恢复。内胆温度超过105时停止加热，防止干烧。电原理图：输入信号、输出探测端描述：采用12MHz的晶振。89C51对电源要求不甚严格，电源电路采用普通的市电降压整流，然后经集成稳压器(7805)稳压输出+5 V电压。按键采用轻触小按钮。显示电路采用两位共阳数码管，由两个三极管9012驱动。3个LED指示灯
15、用于指示加热功率。报警电路采用5V的自鸣式蜂鸣器。两个2位数码管显示出水温度，以及工作状态。结 果 截 图 ：2.结构设计图（示意图）结构设计图单位：微电子 1103尺寸：10 编号：01 修订：0 次日期：2013 年 05 月 01 日 文件张数：共 1 张文件储存：我的电脑 F 盘 绘图人员：张豪结构图说明：此图是通过CAD画的，结构图非常复杂，完全按照电原理图设计而成，但是，有些名称在电原理图中没有出现，考虑到应用的需求加上的，并不影响各功能，此图为7cm10cm，实物是此图的9倍。11.结项报告书封面内容A.快热式家用热水器项目结项验收报告B.项目名称： 快热式家用热水器 C.项目经理: 张豪 D.项目开始日期： 2013年04月15日 E.项目结束日期： 2013年05月07日 目录页内容：1、项目概况项目概括表项目主要人员：张豪二、项目实施情况项目进度项目预算序号 任务 计划时间 项目人员 完成状况1 了解相关资料，查找所需资源13年4月15日 张豪 已完成2 设计电原理图 13年4月16至19日 张豪 已完成3 画印制板图 13年4月20至22日 张豪 已完成4 软件设计 13年4月23至27日 张豪 已完成5 Proteus仿真 13年4月27至29日 张豪 已完成6 调试，检查 13年4月29至5月3日 张豪 已完成7
