1、學(xué)校代碼：11517 學(xué) 號(hào)：201150712220 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 文獻(xiàn)綜述 題 目 基于單片機(jī)的家用熱水器控制器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 王明慧 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化1122班 學(xué) 號(hào) 201150712220 系 （部） 電氣信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師(職稱) 李小魁（講師） 完成時(shí)間 2013年1月2日 基于單片機(jī)的家用熱水器控制器的設(shè)計(jì)摘要目前熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo)。本系統(tǒng)硬件方案論證包括單片機(jī)、溫度檢測(cè)傳感器、加熱控制驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、及

2、鍵盤和顯示等電路的選擇。而本文對(duì)基于單片機(jī)的家用熱水器的設(shè)計(jì)思想及硬件結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，對(duì)各種方案的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行了論述，對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究意義做了簡(jiǎn)要的總結(jié)和闡述。關(guān)鍵字：熱水器、單片機(jī)、發(fā)展前景1 緒論我們的生活電熱水器是一種可供浴室、洗手間及廚房使用，按照人們的需要的溫度，提供溫水的家用電器。市場(chǎng)上傳統(tǒng)的機(jī)械式電熱水器控制精度低、可靠性差，甚至存在一定的危險(xiǎn)隱患。太陽(yáng)能熱水器雖然在眾多鄉(xiāng)鎮(zhèn)廣泛應(yīng)用，但是在當(dāng)今高速發(fā)展的時(shí)代，太陽(yáng)能熱水器在大城市里卻有著其局限性，因此，隨著社會(huì)的發(fā)展、人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)電熱水器的要求越來(lái)越高，并且趨向于智能化和數(shù)字化，一些老式而簡(jiǎn)

3、單的電熱水器和太陽(yáng)能已經(jīng)不能夠滿足人們的需要了。而快熱式家用電熱水器無(wú)需儲(chǔ)水罐熱水即開(kāi)即用無(wú)需預(yù)熱減少了電能的浪費(fèi)應(yīng)用價(jià)值極高。另外它還具有體積小、使用安全、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)制造更實(shí)用、更方便、更安全、更節(jié)能的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo)。也是我們研究和發(fā)展的方向。2 主要內(nèi)容文獻(xiàn)【1】【2】主要介紹了單片機(jī)、家用熱水器的的基礎(chǔ)知識(shí)。文獻(xiàn)【1】介紹了單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件的快速入門，以及AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，C51語(yǔ)法簡(jiǎn)介，匯編指令的使用，定時(shí)器中斷，串行通信，LED顯示等相關(guān)基礎(chǔ)內(nèi)容，為本設(shè)計(jì)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。文獻(xiàn)【2】介紹了家用電熱水器和太陽(yáng)能熱水器的區(qū)別。以及各

4、自的優(yōu)缺點(diǎn)，并著重分析了太陽(yáng)能熱水器在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，太陽(yáng)能熱水器一般在中小城市里發(fā)展比較好，并且政府通過(guò)家電下鄉(xiāng)等政策促進(jìn)太陽(yáng)能熱水器的利用。相反，在相對(duì)較大的城市里，因?yàn)橐恍┑赜虻南拗埔约爸車母邔樱?yáng)能不能很好地被應(yīng)用，而家用電熱水器就被廣泛的利用，并且由于人們工作生活節(jié)奏的快速化，讓我們也漸漸習(xí)慣了電熱水器。因此也是我們發(fā)展的方向。 文獻(xiàn)【3】以單片機(jī)為核心，結(jié)合模糊控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種多功能的熱水器，通過(guò)短時(shí)加熱判斷其溫度變化率，再根據(jù)這一溫度變化率和初始溫度與給定溫度的差值大小，判斷出加熱時(shí)間的提前量，使用戶在設(shè)定時(shí)間到來(lái)時(shí)能及時(shí)用到熱水。文獻(xiàn)【4】本文介紹了目前國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能熱水

5、器還處于研發(fā)階段，這種控制器只具有溫度和水位的顯示功能，不具有溫度控制功能。由于加熱時(shí)間不能控制而導(dǎo)致過(guò)燒，從而浪費(fèi)大量電能。本設(shè)計(jì)是以89c51單片機(jī)為檢測(cè)控制中心，采用ds12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了溫度，水位，時(shí)間三種參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示功能。文獻(xiàn)【5】基于單片機(jī)控制電路的微波熱水器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了一種以單片機(jī)為核心控制電路的微波熱水器，通過(guò)對(duì)該微波熱水器進(jìn)行控制電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)漏電、超溫和干燒保護(hù)等功能。文獻(xiàn)【6】本系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)為核心、采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20、水溫采集控制電路、水位控制電路、溫度、水位顯示模塊和報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)了家用熱水器水溫水位的

6、自動(dòng)控制。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫和水位的檢測(cè)、顯示、報(bào)警等功能,利用金屬棒和水的導(dǎo)電性采集水位信號(hào),并以單片機(jī)端口的輸出電平控制繼電器的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)上水、關(guān)閥;并輔以發(fā)光二極管顯示相應(yīng)的水位狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)成本低廉,耐高溫性強(qiáng),易于調(diào)整,測(cè)試方便。測(cè)試結(jié)果表明,誤差小于2%,滿足家用要求。文獻(xiàn)【7】本設(shè)計(jì)提出的基于單片機(jī)的快熱式家用電熱水器的設(shè)計(jì)采用電源電路、單片機(jī)控制器、溫度檢測(cè)電路、按鍵輸入電路、LED數(shù)碼管及指示燈電路、報(bào)警電路和加熱控制電路還采用了熱敏電阻、放大電路以及轉(zhuǎn)換電路等。文獻(xiàn)【8】對(duì)現(xiàn)在的快熱式家用熱水器進(jìn)行了分析，本文介紹了一種以Atmel公司的低功耗高性能CMOS單片機(jī)為核心，以P

7、ID算法控制以及PID參數(shù)整定相結(jié)合的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的水溫控制系統(tǒng)，其硬件電路還包括溫度采集、溫度控制、溫度顯示、鍵盤輸入以及RS232接口等電路。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量，并能根據(jù)設(shè)定值對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)控溫的目的。 文獻(xiàn)【9】介紹了家用電熱水器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。他是基于單片機(jī)AT89C51電熱水器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能是對(duì)電熱水器進(jìn)行溫度采集和顯示，時(shí)鐘的顯示，熱水器的開(kāi)機(jī)方式控制。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件以微控制器為控制核心，由外圍溫度檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，鍵盤，熱水器加熱開(kāi)關(guān)，LED顯示電路，功能指示電路，報(bào)警電路等組成。其中溫度測(cè)量是電熱水器控制系統(tǒng)的重要組成部分，組要采用的是Pt100

8、0鉑電阻溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，基于單片機(jī)控制的電熱水器，具有反應(yīng)靈敏，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)態(tài)溫度波動(dòng)小，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)間短，節(jié)省電能等要求。文獻(xiàn)【10】介紹了單片機(jī)在電熱水器中的應(yīng)用。利用MC68HC05系列單片機(jī)可構(gòu)成一功能較為完善的電熱水器控制器，控制器的設(shè)計(jì)可按總體方案設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，調(diào)試，固話四個(gè)步驟進(jìn)行。為了節(jié)電和避免等用熱水情況的出現(xiàn)，應(yīng)用了模糊控制技術(shù)，定義溫度偏差和溫度變化率為輸入模糊量，并通過(guò)模糊控制算法推斷出加熱時(shí)間的提前量。文獻(xiàn)【11】介紹了單片機(jī)的智能家用熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)家用熱水器低成本、性價(jià)比高的控制，設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為核心，采用DS28B20溫

9、度傳感器、水位監(jiān)測(cè)模塊、溫度顯示模塊以及鍵盤輸入模塊的智能家用熱水器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)水位的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)系統(tǒng)水位超標(biāo)的報(bào)警提示及對(duì)送水系統(tǒng)的控制。文獻(xiàn)【12】為實(shí)現(xiàn)對(duì)家用熱水器低成本、高性價(jià)比的控制，設(shè)計(jì)了以AT89S52單片機(jī)為核心，采用DS18820溫度傳感器、水位監(jiān)測(cè)模塊、溫度顯示模塊以及鍵盤輸入模塊的智能家用熱水器控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)溫度的檢測(cè)、分析和處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前溫度的顯示及對(duì)加熱系統(tǒng)的控制。通過(guò)對(duì)水位的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了被測(cè)系統(tǒng)水位超標(biāo)的報(bào)警提示及對(duì)送水系統(tǒng)的控制。文獻(xiàn)【13】【14】介紹了基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器。文獻(xiàn)【13】是以AT89C51為檢測(cè)核心，采用DS12877

10、實(shí)時(shí)時(shí)鐘，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能熱水器智能控制器，該控制器有時(shí)間、溫度、水位設(shè)定與控制功能，及良好的抗干擾功能。文獻(xiàn)【14】則是以AT89C2501單片機(jī)為核心，根據(jù)用戶的設(shè)定溫度和測(cè)得出水口溫度。以脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)整冷熱水的進(jìn)水閥門，使得出水溫度在冷熱水或壓力發(fā)生變化時(shí)也能保持基本恒定。文獻(xiàn)【15】本文采用 AT 89C 52 單片機(jī)作為控制器，使用C語(yǔ)言編寫程序,設(shè)計(jì)了一款智能家用電熱水器。使用陣型鍵盤輸入溫度，溫度可以精確到0.1攝氏度，并使用LED燈顯示，能夠精確提供用戶所需溫度的溫水。采用DS18B20采集溫度，使用LED燈顯示，精確的顯示出采集的水溫。當(dāng)所需溫度高于當(dāng)前采集的水溫時(shí)，使

11、用MOC3041芯片觸發(fā)加熱，當(dāng)所需溫度低于當(dāng)前采集的水溫時(shí)，則停止加熱。基本實(shí)現(xiàn)了智能控制功能。結(jié)語(yǔ)：通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的認(rèn)真閱讀和總結(jié)，通過(guò)與太陽(yáng)能熱水器，燃?xì)馐綗崴鞯鹊谋容^了解到家用熱水器在中國(guó)發(fā)展前景.并且通過(guò)文獻(xiàn)對(duì)自己設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的家用熱水器控制器有了軟硬件的指導(dǎo)，我對(duì)自己的設(shè)計(jì)有了大體思路。我的該設(shè)計(jì)主要以AT89C51單片機(jī)為核心，通過(guò)溫度芯片DS18B20采集溫度并且以數(shù)字信號(hào)的方式傳送個(gè)單片機(jī)，通過(guò)LED顯示，加之有按鍵、加熱系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)由二極管來(lái)顯示出是在加熱狀態(tài)或是在保溫狀態(tài)，超過(guò)設(shè)定溫度由蜂鳴器報(bào)警。在硬件設(shè)計(jì)上主要有溫度檢測(cè)電路模塊，顯示電路模塊，按鍵電路模塊，報(bào)

12、警電路模塊，復(fù)位電路模塊組成。在軟件設(shè)計(jì)上主要有溫度檢測(cè)子程序，顯示子程序，按鍵子程序，復(fù)位子程序等。通過(guò)此設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)家用熱水器實(shí)用，安全，節(jié)能，經(jīng)濟(jì)的要求。我也相信新一代更加節(jié)能，便捷的熱水器將很快應(yīng)用到生活中。參考文獻(xiàn)1 翁嘉民,陶春明等.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)M.中國(guó)電力出版社，20092 Suyama,Kyozo;Nakanishi,Takeo.The aldol condensation reaction of alknal catalyzed by amino group of glycineJ.Agric.Biol.Chem,1978,42(3):507-513.3 周鮮成.單片機(jī)在

13、電熱水器中的應(yīng)用.常德師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）J.2000 4 李光飛單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20005 黃美美,趙婷婷. 基于單片機(jī)控制電路的微波熱水器的設(shè)計(jì).山東省內(nèi)燃機(jī)研究所.2501006 李美鳳,賈偉偉.基于單片機(jī)的熱水器的設(shè)計(jì).徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇徐州,2211407 周斌.電熱水器單片機(jī)控制器的設(shè)計(jì)J.南京東南大學(xué)（210096）8 吳麗琴,徐勝.基于PLC的太陽(yáng)能集熱供水控制裝置的設(shè)計(jì)J.2010.24(2):84-879 季曉芳.家用熱水器控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究J.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第38研究所 2009年 10月第十期10 楊婷婷,方賢德.直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器及其熱經(jīng)濟(jì)性分析J. 2008（4）:78-81.11 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)M. 北京:清華大學(xué)出版社,200212 Wolf,Friedrich;Losse,Annerose;Muek,Jahen Cas-phase conversion of satuerated aliphatic aldehydes on basic and acidic catalyst Preparation of 2-methyl-2-pe