基于单片机控制的快热式电热水器设计(2稿).docx

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铜陵学院毕业论文（设计）

学号_

毕业论文（设计）

课题基于单片机控制的快热式电热水器设计

学生姓名

院部电气工程学院

专业班级

指导教师吴慧

二○一五年五月

基于单片机控制的快热式电热水器设计

摘要

随着现代科技的不断发展进步，人们的生活水平也在不断的提高，方便、快捷、环保的家用电器不断的深入人们的生活，家用电热水器也满足不了这飞速发展的时代了，快热式电热水器的使用逐渐普及开来了。

单片机是本设计的核心控制器，辅以键盘、显示器等智能一体化。

本设计使用的是AT89C51单片机来控制电路。

本设计主要分为两个部分，硬件电路设计和软件仿真。

硬件电路设计主要包括加热控制电路，报警电路，LED显示，温度监控等，本设计使用双向可控硅，用单片机通过光耦给可控硅触发信号，可控硅的导通角就会随之变化,从而控制电热丝的有效加热功率，并且串联105℃的熔丝来防止温度过高时加热管干烧；软件包括主程序的设计，温度检测程序设计，频率测温程序设计，显示扫描程序的设计等，程序主要由C语言编写，并给出了仿真图设计。

这种快热式电热水器，即开即热，使用安全方便，省时省电，适应于当前快节奏的生活，有着十分可观的发展前景。

关键字：

单片机；双向可控硅；电热水器；温度

ABSTRACT

Withthecontinuousprogressofscienceandtechnology,people'slivinglevelalsoincontinuousimprovement,convenient,fast,environmentallyfriendlyhomeappliancesintopeople'slives,homeelectricwaterheateralsomeeteraoftherapiddevelopmentofthe,fastheatingtypeelectricwaterheaterusegrewinpopularitytoopenthe.

SCMisthecoreofthedesigncontroller,withkeyboard,monitorandotherintelligentintegration.ThisdesignusesAT89C51microcontrollertocontrolthecircuit.Thisdesignismainlydividedintotwoparts,hardwareandsoftware.Hardwaremainlyincludesheatingcontrolcircuitandalarmcircuit,LEDdisplay,temperaturemonitoring,usingabidirectionalthyristor,MCUthroughthecouplertoSCRtriggersignal,controlthyristorconductionangle,andcontroltheeffectiveelectricwireheatingpower,andseries105DEGCmoltenwiretopreventhightemperatureheatingtubedryburning.Thesoftwareincludesthemainprogramdesign,temperaturedetectionprogramdesign,frequencytemperatureprogramdesign,showingscanningprogramdesign,programmainlybytheClanguagecompilation,andgivessomeprogramflowdiagramdesign.

Thisfastthermalelectricwaterheater,thatis,theheat,theuseofsafeandconvenient,savetimeandpower,adaptedtothecurrentfast-pacedlife,hasaveryconsiderabledevelopmentprospects.

Keywords:

singlechipmicrocomputer,bidirectionalSCR,electricwaterheater,temperature

目录

第1章绪论…………………………………………………………………………………4

1.1选题目的及意义…………………………………………………………………………4

1.2国内外发展情况及市场分析……………………………………………………………4

1.3设计内容要求……………………………………………………………………………4

第2章总体电路设计………………………………………………………………………6

2.1设计总理念………………………………………………………………………………6

2.2元件选择…………………………………………………………………………………6

2.3电路设计…………………………………………………………………………………8

第3章程序设计…………………………………………………………………………...12

3.1主程序设计…………………………………………………………………………........12

3.2子程序设计…………………………………………………………………………........13

第4章软件仿真调试………………………………………………………………………14

4.1Proteus仿真调试…………………………………………………………………………12

4.2仿真结果…………………………………………………………………………………13

结论…………………………………………………………………………………………..18

参考文献…………………………………………………………………………………………………..19

附录1………………………………………………………………………………………………………20

附录2………………………………………………………………………………………………………29

致谢………………………………………………………………………………………………………..

第1章绪论

1.1选题目的及意义

自1979年第一台热水器进入我国，三十多年来，热水器的发展一直在不断改进创新，安全、方便一直是所有热水器厂商不断追求的目标。

当前而言，热水器的使用已经在社会普及开来了，按照原理的不同市场上的热水器主要分为三种：

太阳能热水器，燃气热水器，电热水器。

太阳能热水器使用的是太阳能，太阳能是一种绿色环保的可再生能源，太阳能的使用上合国家政策，下应民众需求，国家大力支持太阳能的开发使用，加上能源危机的影响，太阳能电热水器的发展十分迅速。

然而世界上没有哪一种能源是十全十美的，太阳能电热水器的使用受空间、天气的影响特别大，安装也非常麻烦，如果不能充分的接收到阳光，将无法使用，可见太阳能电热水器的发展还存在诸多的障碍。

燃气热水器是使用燃气为燃料，通过燃烧加热的方式达到热水的目的，天然气是一种不可再生的资源，供应量是一个问题，它的使用对环境也有一定的破坏，而且燃气热水器的使用存在一定的安全隐患，煤气中毒的事件我们也是屡见不鲜。

电热水器又分为储水式和即热式，储水式有一个带有内胆的水箱，通过电加热管进行加热；快热式的没有水箱，需要20安培甚至30安培以上的电流，即开即热，使用方便省时省水，安装空间小。

随着生活品质的提高，越来越多的家庭选择安全、卫生、无污染的电热水器，事实也证明了，近年来电热水器市场的发展也是突飞猛进，而快热式电热水器更能适应着快节奏的生活方式，这一切都展现着快热式电热水器的远大前景。

1.2国内外发展情况及市场分析

一款再好的产品，不能被大众接受，没有市场，那也是失败的产品，快热式电热水器近年来新兴的一种产品，它在国内外的发展情况如何呢？

它的市场如何呢？

快热式电热水器在国外特别是欧美发达国家是十分普及了，相比于其他的电热水器，它更加的快捷方便，已经成为人们生活中不可分割的一部分。

然而在国内，由于各种国情，快热式电热水器的普及遭遇了一定的阻碍，例如，国家电力条件的不允许，电价的原因等等。

然而，随着电力工业的发展，全国电网的改造，电价的下调等，快热式电热水器已经逐步走进寻常百姓的家中了，这一切都表明，快热式电热水器的时代就要来了。

2009年是快热式电热水器发展最迅速的一年，各种品牌的电热水器入雨后春笋般的出现在市场上，2010年可以说是丰收的一年了。

电热水器市场的零售量由2007年的792万台增长至2009年的889万台，零售额由93.7增长至111.8亿元，2010年上半年零售量、额分别同比增长13.7%和17.3%。

而快热式电热水器的在在其中的比例也也来越大。

1.3设计内容要求

针对快热式电热水器的使用需求，对它的的设计有一些要求，以满足各人群的需求。

1、温度检测范围0~120℃，精确度在±1℃。

2、用A/D转换将温度转化为电压信号。

3、用LED显示管，最直接的显示出温度值，方便知晓。

4、出水的温度一旦达到了80℃时立马报警，并且加热停止。

第二章总体电路设计

2.1设计总理念

硬件系统的设计是本设计的基础框架，根据前面的设计要求，对本设计的总理念进行图像化：

单片机

LED显示

A/D转换

温度传感器

报警器

图2-1电路框图

据图2-1可见，快热式电热水器主要需要设计电源电路、LED数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路，整个工作程序由这些电路组成，一起控制的，缺一不可。

2.2元件选择

对于本设计的元件主要有以下元件：

2.2.1单片机选择：

单片机是本设计的核心控制器，单片机的选择至关重要，几经思虑，决定使用89C51芯片。

如图2-2所示：

图2-2AT89C51逻辑引脚图

89C51单片机成本低廉，工作可靠，适用于大规模生产使用，而且89C51能于3V的超低压工作，它的内部有全部采用FLASHROM的ROM，相比于其他的单片机，更能满足于我们的设计需求，所以我们选择89C51作为我们的微处理器。

2.2.2模数转换器选择

本设计采用的是ADC0831转化器，这是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道带有串行接口的A/D转换芯片。

它体积小，性价比高，兼容性强，而且设计起来简单方便，符合本设计的要求。

2.2.3驱动及加热控制元件的选择

对于电热水