基于单片机的家用热水器控制器的设计开题报告DOC.docx

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基于单片机的家用热水器控制器的设计开题报告DOC

毕业论文（设计）

开题报告

论文题目：

基于单片机的家用热水器控制器的设计

系部名称：

信息工程系专业班级：

自动081

学生姓名：

xxx学号：

............

指导教师：

xxx教师职称：

讲师

20年月日

毕业论文（设计）开题报告

一、文献综述：

一、背景及意义：

目前热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标。

快热式家用电热水器无需储水罐，热水即开即用，无需预热，减少了电能的浪费，应用价值极高。

另外还具有体积小、使用安全、安装方便等优点。

设计采用数码管显示水温，有功率档调节，出水温度自动控制。

系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计，系统程序设计包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与温度检测函数程序等的设计。

热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器。

具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。

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,电热水器得到不断普及。

目前市场上有两种电热水器,连续水流式和贮水式。

前者虽具有加热速度快和体积小等优点,但功率太大,大多数家庭的供电线路难以承受。

而市场上贮水式电热水器大多数采用机械式控制器,存在控温精度低、加热时间长、可靠性差、功能单一等不足。

针对上述情况,利用先进的单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,可设计出一种多功能的电热水器控制器。

对于家用电热水器来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的丛础。

热水器控制电路数控部分采用AT89S51单片机作为控制核心。

硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。

本系统硬件方案论证包括单片机、温度检测传感器、加热控制驱动电路、电源电路、及键盘和显示等电路的选择。

二、主题

热泵热水器是继电热热水器、燃气热水器以及太阳能热水器之后出现的新型热水器，它避免了电热水器漏电、干烧及燃气热水器使用时易产生煤气中毒等安全隐患，克服了太阳能热水器受天气影响大等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等优点[1]。

一款新型的智能家用电热水器。

该热水器采用motarola的MC68HC908GR8系列的单片机作为控制中心，它具有抗干扰能力强，性能稳定等优点。

本设计方案较为简单，但只要稍加改进并完善，即可投入批量生产。

随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进人们的家庭。

在该设计基础上，利用68HC908GR8丰富的片上资源及SCI、

USB模块通过电话线或网线和家用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中控制，从而使人们的生活更加轻松方便。

生活质量的提高使得消费者对电热水器的要求越来越趋向于智能化和数字化，因此我们采用motorola的ＭC68HC908单片机作为控制中心设计了这款智能家用电热水器，型号暂定为ＭＨL—Ｉ。

它抗干扰能力强，工作可靠稳定，完全满足高性能的电热水器的控制要求[2]。

太阳能热水器作为三大热水器之一，因其无污染、使用方便、长期投入成本低等特点，而越来越受到人们的青睐，但与之配套的控制器却还一直处于研究和开发阶段，为解决水温水位的自动控制问题，本电路专门设计水温的实时监测，并在设计中将水位多级化，实现更精确的测量。

本次设计运用AT89C52单片机，设计一种自动控制电路，该电路用于太阳能热水器。

当使用热水器时，可以自动进行温度检测和液位检测，使太阳能自动补水或排水，真正做到最简单化。

并且该电路易于扩展，可实现多点的温度检测，或者更多点的液位检测。

文章详细介绍基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计。

太阳能热水器自动控制电路采用AT89S52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、数码显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等。

数码管实时切换显示当前温度与当前液位。

当液位过高时，蜂鸣器报警，并且电机反转进入排水过程：

当液位过低时，蜂鸣器报警，并且电机正转进入进水过程。

本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性[3]。

基于$3F9488单片机的热泵热水器控制器是了一款以三星$3F9488单片机为核心的控制器。

该控制器由主控板和液晶操作板构成，主控制板由多路温度与压力数据采集、开关量输入／输出控制、缺相与相序检测等硬件模块构成；液晶操作板具有系统参数显示、按键输入、故障报警等人机交互操作功能，主控制板和液晶操作板之间通过串口通讯进行数据交换。

采用IARforSamsungSAM8开发环境完成了软件设计。

实际使用表明，该控制器可以安全可靠地控制家用、小型商用热泵热水器正常运行，操作简便、功能完善，具有较高的性价比。

为了满足对热泵热水器智能控制的需求，本研究采用双$3F9488单片机开发了一款热泵热水器控制器。

实际使用结果表明，该控制器工作安全可靠、操作简易、成本低廉，能够满足家用和小型商用热泵热水器的控制应用需求[4]。

模糊控制技术是一种具有广阔应用前景的技术,采用16位高性能单片机SPCE061A结合模糊控制技术,设计了家用电热水器模糊控制系统,完成了系统硬件和软件设计计,增强了系统功能,提高了系统的安全性。

目前市场上有两种电热水器,连续水流式和储水式。

前者虽然具有加热速度快和体积小等优点,但需要功率大,储水式电热水器大多数采用机械式,存在温度控制简单、精度低、加热时间长、可靠性差且功能单一等不足。

针对上述情况,基于单片机电热水器模糊控制系统设计是利用先进的16位SPCE061A单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,设计了一种多功能家用电热器模糊控制器[5]。

随着现代工业和城镇建设的快速发展，自然资源不断地被开采，能源需求日趋紧张，特别是经济的快速增长和人们对居住舒适环境的渴望，空调以迅猛的速度走入千家万户。

因此，空调的节能性显得尤为重要。

陈刚，吴长菊在《空调控制技术及发展方向的探讨》中详细介绍了当前各类型空调压缩机控制技术的基本原理和优缺点，并对空调控制技术的发展方向进行了探讨1。

中央空调在为人们营造舒适环境的同时也带来了能耗问题,如何既满足空调舒适度、又最大限度地节约能源,已日益为人们所关注。

在影响空调系统能耗的诸多因素中,空调系统的优化控制是很重要的方面。

孟华，龙惟定，王盛卫的《中央空调水系统优化控制研究的发展及现状》介绍了优化控制的发展及优化控制基本思想。

家用空调的内在品质指标有很多，但最关键的除了能效比外，就是噪声。

分体式空调室外机内装置的压缩机，是整个制冷系统的动力源，是整台空调的心脏，其消耗的功率占整台空调的97.80%。

压缩机的振动及由振动引起的噪声，也成为空调特别是室外机噪声的主要来源。

传统的对室外机振动、噪声的研究有很多，但多是以实验为手段，靠积累经验的方法取得的。

传统的设计是在半理论、半经验和试验验证的基础上进行的，即“设计-----试制-----试验----改进”的过程，存在着研制开发周期长、成本高、走弯路的问题。

李保泽，范颖涛在《空调室外机减振垫对振动和噪声影响的研究》中介绍利用有限元法对某型空调器室外机压缩机、减振垫、四通阀配管系统的几何模型和有限元模型，对模型进行模态分析，研究系统的振型和固有频率，研究三种硬度减振垫压缩机配管结构的振动情况。

通过振动和噪声的实际测试，验证理论分析的正确性[6]。

近来触摸屏的应用日趋普及，空调行业更是没有落后，给千百万的空调用户带来了许多方便。

在夏心江，吴志国，胡钢的《触摸式液晶屏二次开发中几项关键技术研究》中探讨的就是液晶屏发展中的关键技术问题，包括触摸屏系统硬件设计和触摸屏二次开发相关软件设计4。

由于触摸屏边缘电阻不均匀，不易找到变化规律，难于实现触摸屏坐标与点阵式液晶显示屏相互对应，会出现触摸点与液晶显示屏显示信息错位，造成触摸控制信息不灵敏。

刘彬，韩进的《基于单片机的液晶显示触摸屏控制设计》基于AT89C51单片机和ADS7846芯片，辅以点阵式液晶显示屏，进行嵌入式触摸屏输入与显示系统的软硬件设计，实现触点测量与液晶屏上像素相对应,实现预期的控制功能，提高触摸控制的灵敏度。

基于单片机的温度检测系统设计是基于单片机的数据采集系统的硬件组成及相关的接口电路设计。

采用VisualBasic编写上位机监测软件，对数据进行实时的远程监测记录。

传统的设备巡视温度测量方法是使用水银温度计和酒精（煤油）温度计，水银温度计受电磁场的干扰较大，酒精（煤油）温度计在测量温度较高的设备时误差非常大。

因此，如果能够有效地自动监测各节点的温度，一旦出现温度异常情况，立刻上传报警，通知维护人员及时排除隐患，就能把故障消除在萌芽状态，从而达到安全供电的目的。

发电厂，变电站的高压开关柜在长期运行过程中，开关柜触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，最终会导致火灾事故。

近年来，在电厂和变电站已发生多起开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电事故。

解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。

通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内高压的结构，无法进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。

本项目来源于高压配电柜的温度监控工程，项目实现远程温度监控，可以在全国高压设备中推广使用，具有很高的经济效益。

“家用燃气热水器智能供热系统”是集燃气热水器与家用锅炉二功能于一身,解决了家庭总体供热问题,使燃气热水器一机多用,相对减少了家庭开支,同时使家庭采暖由固体燃料发展到气体燃料,开创了家庭供热的新途径。

这种热水器的优点包括：

一机多用。

可以房间取暖、淋浴;也可为厨房供热水等。

性价比低,燃料资源丰富。

其价格只相当于市场上已有的机器人锅炉的25%。

燃料可以是液化石油气、人工煤气、天然气和沼气等。

比燃油资源丰富。

控制系统智能化、数字化。

用于房间采暖时,不需人员值班操作,只需预先设定（存储）上、下限温度值。

当供热系统水温升到上限温度时,系统自动停止工作,散热器自然放热降温,降至下限温度时,自动开机工作加热升温;上、下限时刻,控制器还可以发出持续一分钟的声、光报警;显示循环水当前温度的液晶屏还具有时钟功能。

系统控制参量可以是水温、室温和时间。

具有显著的节能效果。

热效率达87%,是普通燃煤锅炉热效率的二倍以上[7]。

基于单片机AT89瞵2电热水器控制系统，该系统的功能是对电热水器进行温度采集与显示、时钟的显示、热水器的开机方式控制等。

设计了系统硬件以微控制器为控制核心，由外围温度检测电路、实时时钟电路、键盘、热水器加热开关、LED显示电路、功能指示电路、报警电路等组成。

其中温度测量是电热水器控制系统的重要组成部分，主要采用的是Ptl000铂电阻温度传感器进行温度采集。

基于单片机控制的电热水器，具有反应灵敏，抗干扰能力强，稳态温度波动小，达到设定的温度时间短，节省电能等要求[8]。

太阳能热水器辅助控制系统以单片机为核心,对储水箱水位、水温等进行检测和显示低自上水、水满自停,防止溢水、无光照阴雨天或寒冷季节进行辅助加热,且温度可由用户预置在寒冷的冬季能对上水管道的水进行排空,防止管道冻裂。

具有漏电、防干烧等多种安全保护和声光报警功能[9]。

目前家庭住宅大多数安装了太阳能热水器,但是绝大多数生产厂家没有配置自动进水装置,这样给用户带来如下几点的不便:

一是不知道水箱现有贮水量是多少。

二是上水时不知道自来水的水压大小,有可能导致回流。

三是水注满时因疏忽未及时关上进水阀而造成自来水大量流失。

家用太阳能热水器自动进水控制器的研究正是针对这些情况设计一种自动进水控制器,能够显示水箱水位和进水水满时自动关闭阀门,这样就不会因失误而出现断水和溢水情况[10]。

温度控制