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1、xx工业应用技术学院本科生毕业设计（论文）题 目： 智能热水器系统设计 起止日期： 2016年3月6日至3月10日 指导教师： 职称： 学生姓名： 学号： 专 业： 院 （系）： 教研室主任： 20 年 月 日审查院系负责人： 20 年 月 日批准摘 要在智能热水器系统控制设计中，采用采用STC89C51单片机作为核心单元，本文对智能热水器如何实现智能化控制做了有效性分析，利用各种原件，例如：感器温度传感器、继电器来完成论文的设计。通过硬件设计和软件设计两个方面对智能热水器执行控制。在软件设计方面，采用C语言来进行编程, 在硬件设计方面通过键盘显示、接口、温度控制报警电路、电源电路、水温检测电
2、路来构成整个单片机的控制系统，这些功能的实现主要通过对单片机最小系统进行扩展来实现。在设计方面，通过比较分析，采用最好的方案，力求设计简单易行，能够进行用软件来控制，完成水温的测试，能够进行智能加热，提高了系统设计的准确性和可靠性。关键词：STC89C51，DS18B20，智能，热水器，设计IIIABSTRACTAs technology make a good progress, the applications of single-chip microcomputer become mature all the time. The single-chip microcomputer int
3、egrates the various components in a chip, uses the internal bus structure, reduces the connection in different chips, enhanced greatly the reliability and anti-jamming capability. In the development of single-chip microcomputer, due to its excellent cost performance, high integration, small size, hi
4、gh reliability, it has been used as a control center all the time. Since the birth of single-chip microcomputer, it began to walk into a humans life, such as washing machines, refrigerators, electronic toys, DMB, which equipped with the single-chip microcomputer, and improved their intelligence, abi
5、lity. People, who used them, will love them better. The single-chip microcomputer makes humans life more convenient, comfortable and colorful. As a result, I use single-chip microcomputer to design intelligent electric water heaters. This paper mainly discusses the intelligent electric water heater
6、how to work. To achieve system goals, in deep analysis of the STC89C51, I made a set of simple and practical control system design. The system is mainly to use single-chip microcomputer to control centers, with specific hardware architecture and the corresponding software design, thus the intelligen
7、ce of the water heater would become true.Keywords: single-chip microcomputer, controller, intelligence , water heater, design主要符号表目 录第1章 绪论1.1 选题的背景、目的及意义1.2 国内外的研究状况和成果1.3 研究设想和实验设计第2章 硬件系统设计2.1 方案验证2.2 硬件系统设计2.2.1 电源电路2.2.2 键盘/显示接口电路2.2.5 报警电路2.2.6 模数转换电路2.2.7 温度检测电路2.2.8 水位检测电路2.2.9 STC89C51功能及特性
8、介绍第3章 软件系统设计3.1 主程序流程框图结论参考文献致谢第1章 绪论1.1 选题的背景、目的及意义随着人们生活水平的提高，越来越多的智能热水器走进了每个家庭，这种热水器使用起来比较方便，逐渐代替了燃气热水器，能热水器的市场份额已经超过了80%，随着新能源的发展，太阳能智能热水器因为安装的局限性，还没有得到普及，对我国城镇居民中，人们在使用智能热水器的时候，非常注重产品的安全，环保，随着家电的普及，人们悠闲选择，电热水器和太阳能热水器，因为燃气热水器对环境会造成污染，随着国家对环保的重视，智能热水器在人们日常生活中所占的比例越来越大，在这种市场需求下，我们开发出了智能热水器，利用单片机来进
9、行系统控制设计，使得人们在使用的时候非常方便安全。核心部件采用STC89C51单片机。1.2 国内外研究状况和成果据了解，热水器内胆最关键，如果内胆损坏就意味着整台机器报废。市场上常见的类型有搪瓷内胆、不锈钢内胆、钛金内胆、金圭内胆等，搪瓷内胆抗疲劳性差，不锈钢内胆焊缝容易漏水，目前比较先进的内胆主要是钛金内胆。 智能化技术的运用有两个好处，一是更方便，二是更节能，按照用户的使用习惯提前预先加热，让使用者随心享用热水。而在非用水时间则启动中温保温方程式，根据设定温度计算出最节能的保温温度，减小热水器内外温差，因而大大减少保温加热次数，真正做到不拔插头更省电。在节能上冰箱等家电产品已经走在了前面
10、，热水器这种用电量很大的产品更加应该推进节能技术的普及。在热水器研发中模拟大自然中的负离子功效，利用热水器的电能、空气气压、水压形成的势能和动能，作用于空气或水中的水分子使其发生破裂的，使空气中带负电荷的氧分子和微小的水分子结合，生成大量的负离子。1.3 研究设想和实验设计在设计中，采用STC89C51单片机作为核心控制单元，设计要求主要是来实现温度自动控制、水位自动控制、数字显示、键盘模块、编程接口、电源模块、报警模块等作为设计重点。详细的实验设计方案：STC89C51单片机供电电压为五伏，这样，就需要一个稳定的直流稳压电源来进行给它供电，因为我们家用电压为220伏，为了达到控制需求，我们对
11、220伏电压进行了滤波、稳压方式使得输出电压为五伏，满足设计需求。因为单片机对环境的使用需要处非常高，为了不受环境的干扰，我们对单片机的供电单元进行了独立设计，别到使单片机硬件具有通用性，在系统配置上以显示器、按键等器件来构成。震荡电路选用12兆赫兹晶振和两个3030F陶瓷平衡电容组成。在硬件使用上，重点考虑了硬件的通用性，例如：复位电路，通过按键复位和上电来进行结合设计，实现加减功能、确定功能的设置。在智能系统控制中我们还采用了红外遥控的控制功能，可以远距离进行智能化热水器的控制，方便了人们的使用需求，提高了系统的安全性。智能热水器系统工作的时候，系统具有自检功能，来完成温度范围的设置，按键
12、的设置，还可以利用，红外遥控器上的按键操作，和手动控制面板一样，来完成系统的检测设置，然后进行后台程序运行，由传感器元件进行检测水温，当水温低于设计数值的时候，系统进行自动加热，当温度高于控制设置数值的时候，系统自动停止加热，为了方便使用需求，我们在设计中还考虑了预约加热模式，预约时间范围为0-999分，设置的时间到了的时候系统进行自动加热。第2章 硬件系统设计2.1 方案验证本课题是基于STC89C51单片机的智能电热水器的控制器的设计，要达到的控制要求有：（1）用LCD1602液晶显示水温、设置上下限和定时时间，（2）水温检测显示范围为0099，精度为1。（3）温度预设范围为099，当检测
13、温度低于预设温度时，开始加热；检测温度高于预设温度时，停止加热。（4）设置4个程序按键。分别问设置按键、加键、减键、确定。（5）可以红外遥控，通过红外一体接收探头接收遥控器信号，执行与主板按键同等功能。方案一：以STC89C51单片机为控制中心的智能电热水器STC89C51单片机具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等优点，在许多行业都得到了广泛的应用。以STC89C51单片机为核心，配以外围电路如时钟电路、复位电路、按键、显示器件即可构成交通灯系统，结构框图如图2.1.1：温度检测STC89C51电源电路加热电路显示电路图2.1.1 STC89C51控制的智能电热水器遥控电路按键
14、电路 方案二：PIC16C72单片机为控制器件的智能电热水器以PIC16C72为控制芯片的电热水器，虽然功能很强大，但是存在一些很需要改进的地方：中断的现场保护是中断应用中一个很重要的部分由PIC16C72的指令系统中没有专门的PUSH(入栈)和POP(出栈)指令，所以要用一段程序来实现该功能。对可能用到的W寄存器和STATUS寄存器内容进行现场保护1然后在中断服务程序中对马达，继电器进行控制1漏电检测报警在中断里给出，而每50ms进入一次中断，所以发生漏电时最多50ms即可切断电源1入口中断保护控制马达控制继电器如果用直流对电机进行控制，其转速太快，过调量太大，容易引起震荡。2.2 硬件系统
15、设计系统的硬件系统以STC89C51单片机为核心，主要分两部分：直流稳压电源和智能电热水器控制电路，其原理图见附录二。2.2.1 电源电路电源电路按元件类型可分为电子管稳压电路、三极管稳压电路、可控硅稳压电路、集成稳压电路等。根据调整元件与连接方法，可分为并联型和串联型；根据调整元件工作状态不同，可分为线性和开关稳压电路。本设计中采用了线性工作状态的线性集成稳压电源。直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，设计框图：电源变压器整流滤波电路稳压电路输入电压U1输出电压U2图2.2.1.1 直流稳压电源各部分简介：（1）电源变压器电源变压器作用是将电网220V的交流电压V1变换成整流滤波电路所需的交流电压V2。变压器副边与原边的功率比P2/P1=
