快热式家用电热水器的设计本科学位论文.doc
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1、阳泉职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名:李 文 海专业:电气自动化技术学号:0507241070指导教师:刘 爱 萍所属系(部):信 息 系二八年五月II 阳泉职业技术学院毕业设计评阅书题目: 快热式家用电热水器的设计 信息系电气自动化技术 专业 姓名李文海 设计时间:2008 年03月17日2008 年05月18日 评阅意见:成绩: 指导教师:(签字) 职务:200 年月日阳泉职业技术学院毕业设计答辩记录卡 信息 系电气自动化技术 专业 姓名 李文海答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员: (签名)成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注:评定成绩为100分制,指
2、导教师为30%,答辩组为70%。 专业答辩组组长:(签名) 200 年月摘 要随着生活节奏的加快,快热式电热水器省时的特性越来越被生活忙碌的人群所认可。随着用电环境的改善,不少新建楼房都可以安装即快热式电热水器,这催生了即热式电热水器的快速增长。本设计的快热式电热水器系统以单片机为核心,辅以键盘,显示电路,利用热敏电阻对热水器出口温度进行检测,将温度转换成频率,并将其反馈到单片机,用单片机测出频率大小,从而间接测出温度值,温度/频率转换电路简单可靠,成本低廉。对于加热功率的控制,本文采用了双向可控硅控制,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效加热功率。为了在关
3、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。快热式电热水器它体积小,重量轻,要使用热水时,即开即热,无须等待,省去了加热多余的热水,因此它具有省时、省电、省水的优点。正是基于以上原因,快热式电热水器在今后有着极为广阔的发展前景。关键字:单片机 温度 双向可控硅 继电器AbstractWith the pace of life speeds up, Quick hot-water heater in the busy lives of mo
4、re and more recognized by the crowd. With electricity the improvement of the environment, many new buildings that can be installed faster heat-type heaters, which hastened the birth of hot-water heater that is the rapid growth. The design of the fast heat of the water heater system to SCM as the Sup
5、plemented by keyboard supplemented by the keyboard, display circuit, the use of thermal resistance of the water heater temperature detection exports, the temperature will be converted to frequency, and feedback to the microcontroller, with SCM size measured frequency, thus indirectly measured temper
6、ature and temperature / frequency conversion circuit is simple and reliable, low cost. The heating power of control, the paper adopted a two-way SCR control, SCM through Optocoupler SCR trigger signal to the control of the SCR on-angle and thus control the effective electric wire heating power. In o
7、rder to shut down and over-temperature protection of the state can be reliably heated power shutdown, joined the circuit in the relay to control the heating power. One series in the relay coil circuit for the fuse 105 , the fuse will be hot links to prevent the heating of Ganshao. Parallel with the
8、electric wire LED LED electric wire used to indicate the work of state.Quick hot-water heater its small size, light weight, to use the hot water,-the heat, do not have to wait and save the extra hot water heating, so it has a time-saving, energy saving, the provincial water advantages. It is precise
9、ly because of these reasons, faster heat-type heaters in the future has a very broad prospects for development. Keyword: MCU temperature SCR two-way relayiii 目 录 第一篇 绪论1第一章 选题目的和意义1第二章 国内外发展情况1第三章 本设计研究的内容和所做的工作2第二篇 元件选择3第一章 80C51单片机的介绍3第二章 共阳极数码管的结构和工作原理4第三章 其它元件的介绍4第三篇 方案论证7第四篇 系统硬件电路设计9第一章 加热控制电路
10、9第二章 温度检测电路9第五篇 硬件电路制作13第六篇 控制系统的软件设计14第一章 主程序14第二章 显示扫描子程序14第三章 按键扫描处理子程序14第四章 加热控制程序14第五章 温度检测程序15第七篇 控制程序编制和调试23第八篇 硬件和软件综合调试及性能分析34结 论36一. 工具书:37二. 参考资料:37附录1 快热式热水器控制系统电路图38致 谢39阳泉职业技术学院-毕业设计说明书 第一篇 绪论第一章 选题目的和意义 近年来,热水器行业的发展趋势可以用一句话来概括,即仍将呈现出以电热水器为主导,燃气燃水器为辅,太阳能热水器为补充,三者互相共生。对电热水器而言,它具有安全、环保的特
11、点,而且全国电网的改造、电的普及、电价的大幅度下调,以及用电设施的改善,均为电热水器的迅速普及提供了便利的条件。尤其三峡工程的建设、核电站的建设,更是为电热水器的推广和普及起到了助推剂的作用。电热水器对安装的要求也比较简单,它不受空间限制,可以因地制宜。快热式家用电热水器的问世是家用电热水器具领域一次新的进步,它具有使用安全、卫生、不受水压限制,随时可供热水,水温易调节等优点,弥补了其它热水器的不足,属传统型热水器的替代产品,是家庭、公用住宅、小型饭店、宾馆理想的配套服务设施。随着气价的上涨,电价的不断下降。相信今后几年中我国电热水器市场仍将会呈现强劲增长势头。本设计主要通过80C51单片机来
12、实现对电热水器的温度、功率显示及加热控制和继电保护,80C51单片机体积小,结构简单,功耗低。相信今后几年低功耗必将成为电热水器这一行业的热点。第二章 国内外发展情况快热式电热水器在国外使用相当广泛,尤其是在欧美和东南亚地区。前些年,快热式产品在国内市场上曾经出现过一段时间,由于当时国内电力条件不成熟,对大功率的电产品一般无法正常使用,也没有好技术来保证其质量与安全,种种因素限制了其在国内的发展。近几年来,随着人们生活水平的不断提高,国家电网改造和相关规定的出台,电力工业迅速发展,预示了即热式产品在国内的广泛前景。根据国家住宅设计规范(GF500%-1999)现有商品住房的电器线路导线必须采用
13、铜芯线,每套住宅进线截面积不小于10m,分支引线不得小于2.5,电表规格不得小于20(40)A,所以现购新标准住宅用户,都有条件使用上述这种安全、方便的快热式电热水器,确保产品万无一失,安全系数达100%,通过检测,快热式比传统的热水器可节省40%的能耗,用多少热水加热多少,没有热水用不完时的浪费和使用中途热水供应不足的现象,热水利用率100%,因为它既不需要提前预热,也不需保温,省去了大量的额外开支,给用户带来真正的实惠。即热式产品作为新型环保产品在我国广泛使用已是大势所趋,符合现代消费潮流。一切迹象都在预示着快热式的春天就要来临了。第三章 本设计研究的内容和所做的工作 (一)用2位数码管显
14、示出水温度,能显示设定功率档位。 (二)温度测试显示范围为00-99,精度为1。 (三)设置3个功率档位指示灯,1-4档1个灯亮,5-8档2个灯亮,9档3个灯全亮,0档无功率输出,档位灯不亮。 (四)设置3个轻触按钮,分别为电源开关键、“+” 键和“-”键。加热功率分为0-9档,按“+”键依次递增至9档,按“-”键依次递减至0。 (五)出水温度超过65时停止加热,并蜂鸣报警,温度降至45以下时恢复。 (六)内胆温度超过105时停止加热,防止干烧。 第二篇 元件选择 第一章 80C51单片机的介绍 80C51或其兼容系列的单片机:80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品,它
15、采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机,属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内时钟振荡电路。此外,80C51还可工作于低功耗模式,可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下,保存RAM数据,时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。
16、单片机系统的扩展原则:一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则: (一)尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 (二)系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。 (三)硬件结构应
17、结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑的原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。 (四)系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 (五)可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 (六)单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 (七)尽量朝
18、“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司新近推出的PSD32系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。第二章 共阳极数码管的结构和工作原理共阳极数码管: 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不
19、亮。 第三章 其它元件的介绍12MHz的晶振:晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器。双向可控硅:可控硅也称作晶闸管,它是由PNPN四层半导体构成的元件,有三个电极,阳极A,阴极K和控制极G。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流,并且
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- 快热式 家用 电热水器 设计 本科 学位 论文
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