《基于单片机的燃气热水器控制器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的燃气热水器控制器设计（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要随着社会的不断进步发展，人们对燃气热水器的要求越来越高。而现今大多数热水器还是处于手动调温阶段，热水温度不能实时显示，水量和气量不能实时显示和控制，洗浴过程中调温困难等等情况。根据以上情况，设计了合理的燃气热水器恒温控制系统结构：采用8位单片机89S51和DS18B20温度传感器构成温度采集系统的方案，较之采用16位的单片机和热敏电阻加A/D转换器的温度采集系统具有较高的性价比；单片机根据温度传感器采集到的数据，经过程序处理，发送数据指令给0832，通过DAC0832数模转换输出不同的电流来控制燃气比例阀的开度，达到控制火力的大小，实现温度的自动控制；为了提高温度控制精度，采用数字PID
2、程序控制，可实现温度的连续可调，用液晶显示器LCD1602显示出水温度；为加强系统的安全性能，设计中还加入了看门狗和声光报警电路；最后，制作出了工程样板并进行硬件模拟调试。实际调试结果显示硬件设计基本达到了要求的技术指标，对比分析可知此设备具有良好的应用前景。关键词：单片机；温度转换； DS18B20 ；DAC0832ABSTRACTWith the continuous progress and development, people are increasingly demanding gas water heater. And now most of the water heater t
3、hermostat stage or in the manual, hot water temperature can not be real-time display, water and gas can not be real-time display and control the process bath thermostat, etc. difficult situation. According to the above, the design of a reasonable gas water heater temperature control system architect
4、ure: 8-bit microcontroller 89S51 and temperature sensor DS18B20 programs constitute the temperature acquisition system, compared with 16-bit microcontroller and the thermistor plus A / D converter temperature acquisition system has a high price; Microcontroller according to the temperature sensor to
5、 the data, after procedures to send commands to the 0832 data, through the DAC0832 digital-analog converter output current to control the different gas proportional valve opening, to control the size of firepower to achieve automatic temperature control; To improve the accuracy of temperature contro
6、l, digital PID process control, enabling the temperature of the continuously adjustable, LCD1602 display with water temperature; To enhance the safety performance of the system, the design watchdog also added sound and light alarm circuit; Finally, the project produced a simulation model and hardwar
7、e debugging.The results showed that the actual hardware design debug basically reached the requirements of the technical indicators, comparative analysis shows that this device has a good prospect. Keywords: microcontroller; temperature conversion; DS18B20; DAC0832桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第II页 目 录1绪论11.
8、1选题的意义11.1.1 燃气热水器简介11.1.2 燃气热水器的发展趋势21.1.3 现有燃气热水器温度调节方案及不足32燃气热水器方案设计42.1设计要求及系统设计要点42.1.1 设计要求42.1.2系统设计要点52.2方案设计62.3系统性能指标83热水器控制器系统分析93.1燃气热水器的系统组成与工作原理93.2燃气热水器的数字PID温度控制103.2.1 PID算法控制的实现103.2.2 PID控制器的参数整定134燃气热水器系统的硬件设计144.1元器件的选择144.1.1 单片机的选择144.1.2显示器件的选择154.1.3 数字温度传感器的选择184.1.4 D/A数模转
9、换的选择204.1.5 比例阀的选择224.1.6 风机的选择244.1.7水汽联动装置的选择244.1.8 变压器的选择264.2硬件电路的设计264.2.1主控制电路的设计264.2.2键盘输入电路的设计274.2.3声光报警电路的设计284.2.4温度检测电路的设计284.2.5液晶显示电路的设计284.2.6电流控制电路的设计294.2.7系统的安全性研究295系统软件设计325.1主程序流程图325.2测温程序流程图345.3数字PID控制器的实现356系统的设计356.1 软件的调试356.2 硬件的调试366.2.1检测元器件366.2.2检测各个引脚信号367总结和体会37谢
10、辞38参考文献：39附录一40附录二41附录三42附录四43附录五（程序）：44桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第49页 共49页1绪论1.1选题的意义1.1.1 燃气热水器简介所谓燃气热水器就是指以气体燃料燃烧为热源的热水器的统称，是一种小型的热力设备。它的工作原理大体是这样：燃气在燃烧室内完全燃烧，产生高温烟气。高温烟气流经换热器，把换热器中的冷水加热为所需的卫生热水。燃气热水器有这些分类方式，按使用气种可以分为使用天然气、人工煤气和液化石油气 3种。按结构可分为容积式和直流式。按给排气方式可分为：直排式、烟道式、平衡式、强排式、强制给排气式等。相对于其它类型热水器而言，燃气热水
11、器具有这样一些优势：不需预热；节能；不结垢、寿命长；使用成本低；款式超薄纤细，外观时尚。第一台燃气热水器诞生已经超过了 100 年。而燃气热水器技术的发展主要是二战之后 50 多年的时间内完成的。我国的燃气热水器生产也有近 30 年的历史。燃气热水器的发展迄今为止经历了三个阶段：（1）以实现简单功能为目的的第一阶段：作为第一阶段代表的燃气热水器是热水流量为 5L/min 的小型热水器。采用压电陶瓷点火方式，小火先着，水气联动控制阀、控制点火，互相独立的气、水调节阀门，热电偶式的熄火保护装置。这种类型的热水器具有初步的安全性保证，满足基本功能，操作也不复杂，但很快显现出的问题在于：点火装置的可靠
12、性与寿命；熄火保护装置的寿命；操作的相对烦琐。特别是热电偶式熄火保护装置在点火初期的时间延迟操作，令使用者倍感不便。因此，这一阶段的后期，热水器在此基础上做了一些更新：点火装置由压电陶瓷变为电脉冲式，引入了内置电源，同时取消了熄火保护装置，水气联动阀是热水器上唯一的安全装置。（2）以完善使用特性为目的的第二阶段：自吸阀的引入是对完善使用特性的重要贡献，而以水驱式自动点火作为主要特征，这一进步使燃气热水器的技术品质有了一个质的飞跃。虽然这种类型的热水器仍然由电脉冲点火装置、水气联动阀、自吸阀、独立的水气调节装置构成，但其使用性能有了很大的提高，表现为：操作极为方便，使用更为安全。一开水点火便自动
13、进行，在一般情况下，热水器安装在浴室外成为可能，这使燃气热水器使用的安全隐患大大减低。自吸阀灵敏的熄火保护特性，使热水器非燃烧状态的燃气泄漏现象几乎不会出现。有别于自吸阀的一些安全装置也有出现，目前采用自吸阀的燃气热水器依然是市场的主流。此外，热水器的大流量化进一步兴起，出水量超过 8L/min 的品种增加，市场进一步扩大。（3）以追求高品质为目的的第三阶段，目前正处在第三阶段的兴盛期，亦是竞争最激烈的时期。从事热水器研究与生产的业内人士，同时在追求燃气热水器的更高品质。这主要表现在先进控制技术的引入，目的是解决燃气热水器使用中仍然存在的主要矛盾：出水温度调节给使用者带来的问题，水温度的调产品
14、，线控热水器、恒温热水器、智能型热水器亦有出现。同时，在安全节范围不能满足其使用要求，尽管这种感觉是错误的，只是由于调节过程的复杂性以及使用者对于调节过程的理解障碍所导致，但为解决这一问题，似乎能用热水器本身提供的装置自动解决更为合适。这便是追求热水器更高品质的原因。作为特征性保障方面，缺氧保护装置、防止不完全燃烧装置的使用更是使燃气热水器的综合性能有了极大的提高。1.1.2 燃气热水器的发展趋势随着社会生产力的发展以及人们生活水平的提高，燃气热水器也在不断更新、发展，以满足人们对较高生活品质的追求。而今燃气热水器正朝着以下这些方向发展：（1）安全性能不断完善燃气热水器对人体的安全威胁主要是燃
15、烧所产生的烟气。随着排气方式不断地改革，热水器的安全使用已基本得到解决。而安全问题在燃气热水器开发过程中始终是处于重要的位置。（2）舒适性的提高燃气热水器使用的舒适性便是人们关心的重要问题。作为淋浴用热水器要实现舒适沐浴有两个基本要求：一是水温，二是水量。为提高使用舒适性，国内正在研究的课题有：a）扩大热水器的负荷调节比，要求不小于 20100（即冬夏型功能），国外热水器负荷调节均在 30100；b）发展良好恒温性能的智能化热水器，满足使用过程中水温波动在设定值1范围内；c）实现低的水流阻力，大的水量并维持使用过程中水量相对稳定且不低于 7L/min； d）热水器低的运行噪音，希望维持在 5060 分贝；e）快速加热功能，减少开始使用或关机后重新启动时的冷水量；f）快速水温恒定功能，以避免淋浴水时冷时热现象。（3）更加环保我国燃气热水器标准中现在除规定了对排烟 CO 含量的限制外，即限制燃烧不完全程度，还对排烟 NOx含量作了要求。（4）向更为节能的方向发展发达国家对燃气热水器提出低污染环保要求的同时也提出进一步节能的要求，即鼓励支持高效低
