基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统调压方案本科毕业设计论文.docx

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基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统调压方案本科毕业设计论文

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统——调压方案

摘要

电热水器是指用电加热的热水器。

随着人民生活水平和环保安全意识的不断提高和我国电力工业的不断发展，电热水器越来越受到消费者的青睐，电热水器的使用得到不断普及。

目前，安全、节能、多功能、智能化是其主要发展方向。

本文采用美国NI公司的图形化编程语言LabVIEW8.2设计了一个基于增量PID算式的电热水器温度控制系统。

由热电阻Pt100采集到的热水温度信号通过调理电路转换为能被PCI-6221数据采集卡接受的0-10V的电压信号，然后通过板卡PCI-6221的模拟输入端AI0输入到计算机，在计算机上运行的LabVIEW程序对输入的数据进行分析处理后产生脉冲信号输出到PCI-6221的数字输出口P0.0上，去控制可控硅的通断，继而控制电热水器的加热过程。

关键词：

电热水器；温度控制；LabVIEW；数据采集卡

VirtualDevice-BasedElectricWaterHeaterTemperatureControlSystem-PressureAdjustmentPlan

Abstract

Electricwaterheaterisawaterheaterusingelectricitytoheatwater.Currently,withimprovinglifeofpeople,people’senvironmentalprotectionandsafetyconsciousnessincreasinganddevelopingoftheelectricpowerindustryofChina,electricwaterheaterisbecomingmoreandmorepopularamongconsumersanditsuseispopularizingincreasingly.Currently,itsmaindevelopmentdirectionissafety,energyefficiency,multi-purposeandintelligence.

ThethesisdesignsaPIDalgorithmic-basedtemperaturecontrolsystemforelectricwaterheaterbyusingLabVIEW8.2.thetemperaturesignalthatiscollectedbyathermalresistancePt100isconvertedintothe0-10Vvoltagesignalwhichisacceptableforaboardthroughconditioningcircuit,whichisinputtedintoacomputerbyusingsimulativeinputportAI0oftheboardPCI-6221.TheLabVIEWprogramoperatingonthecomputergeneratesonepulsetobeoutputtedtothedigitaloutputportP0.0ofPCI-6221byanalyzingandprocessingtheinputteddatatocontroltheconnectionwithcontrollablesiliconchipandtofurthercontroltheheatingprocessofelectricwaterheater.

Keywords:

ElectricWaterHeater；TemperatureControl；LabVIEW；DataAcquisition

第一章引言

一.1电热水器简介

热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器。

目前市场上热水器主要品种有电热水器、太阳能热水器、燃气热水器。

就中国的具体情况而言，由于太阳能热水器的使用受天气原因的限制，使用范围狭窄；燃气热水器由于以石油、天然气为燃料，而燃料供应量又难以满足人们日益增长的需求，且不利于环境；而电热水器却具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点，所以，随着人民生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展，电热水器越来越受到消费者的青睐，它的使用得到不断普及。

根据中国商业联合会前不久的统计，电热水器的市场份额在销售数量和销售收入两个方面都已经超过了长期以来占有优势的燃气热水器。

该中心预计，在城市电网更大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，今后几年我国电热水器市场将呈现强劲增长的势头。

一.2电热水器的分类

根据水流方式的不同，电热水器可分为储水式和即热式（快速式）两种类型。

储水式电热水器的优点是不必分室安装、不会产生有害气体、调温方便。

但是储水式热水器在使用前需要预热，一次使用的量有限。

同时，储水式热水器的体积较大、占用空间较多，不太适合面积小的家庭使用。

顾名思义，即热式电热水器就是利用电热管、电热棒、玻璃管或塑料管加热，即开即热，无需预热和保温。

从安全性方面看，即热式电热水器采用非金属加热体、水电隔离技术、漏电保护装置、接地保护等基本措施，使用安全系数比较高。

而在体积上由于没了水箱部分，外形可以设计得小巧精致，比较适合在小空间使用。

但是即热式电热水器的额定功率较高，一般需要5000瓦以上才能保证使用。

   而按照水路控制方式的不同，电热水器还可以分为前制式和后制式。

前制式电热水器水温和水量的控制方式是靠装在冷水进口端（即前端）的冷水阀门进行控制的，在热水出口端不设置阀门。

而后制式电热水器则是靠装在热水出口的热水阀门来进行控制的，后制式电热水器具有安装和使用方便等优点，是电热水器的发展方向。

第二章电热水器温度控制方案选择与设计

随着人们生活质量的提高，人们对电热水器的要求逐渐趋于智能化和数字化。

安全、节能、多功能、智能化、数字化是其主要发展方向。

目前市面上的电热水器的智能温度控制系统主要有两种：

一种是基于单片机，还有一种是基于虚拟仪器。

二.1基于单片机的电热水器温度控制系统

目前最常用的基于单片机的电热水器温度自动调节电路是以AT89C2051单片机为核心的，由多谐振荡器、温度设定电路、单片机、设定温度显示电路、执行机构等几部分组成。

本系统的工作原理是：

如图2.1所示，接通电源后，多谐振荡器产生电脉冲由输入单片机，先使TR0=1，变为高电平后T0开始计数，变为低电平后停止计数，把计数值（TH0、TL0）与预先放置在“温度表”中的与一定的脉冲宽度对应的计数值（TH0、TL0的值）相比较就可转化为温度。

单片机的计数器Tl设定为8位常数自动装入工作方式，其初值TL1=255，每按一下按钮S，T1中断一次，计数值加1（计数初值为32H=20℃），超过99℃后自动恢复为20℃。

比较测得的水温与设定的温度，如果前者小于后者，则令P3.7输出低电平，三极管T3导通，通过光耦使T4也导通，继电器J得电，触点J闭合，电热丝接通对水加热，红色提示灯Dl亮；如果前者大于后者则令P3.7输出高电平，T3、T4截止，继电器失电，触点J断开，停止加热，加热指示灯Dl不亮。

单片机通过从P1.0一P1.6输出段码，从P3.0、P3.1输出位码对设定的两位温度值进行循环扫描显示。

如果把从Tl输入的设定温度用的脉冲接入外部中断（P3.3）将引起中断，中断服务程序可对与水温对应的电脉冲宽度的计数值（TH0、TL0）进行测量并显示，记下其数值后便可制定“温度表”（与一定温度对应的TH0、TL0值并存放于程序存储器中的表），将“温度表”固化于程序存储器中，这样实现温度的自动测量与显示。

图2.1基于单片机的电热水器温度控制系统

由单片机构成的电热水器温度控制器具有多功能、安全、适用性强等特点，与同类的电热水器相比还具有节能的优点，因此将具有较强的竞争力。

二.2基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统

另外一种电热水器温度智能控制系统是基于虚拟仪器的温度控制系统。

随着计算机技术、仪器技术和网络通信技术的不断完善，虚拟仪器因其强大的性价比优势得到了广泛的应用。

随着一些新的PC技术和数据采集技术逐渐应用到虚拟仪器中，虚拟仪器技术也有了一些新的进展。

“软件就是仪器”是虚拟仪器带