智能熱水器電路的設(shè)計(jì)目錄摘要1第一章概述31.1研究概述31.2研究?jī)?nèi)容31.3擬解決的問題31.3.1主要技術(shù)指標(biāo)41.3.2擬解決的主要問題41.4總體設(shè)計(jì)41.4.1設(shè)計(jì)思路概述51.4.2系統(tǒng)各個(gè)模塊方案論證51.4.351芯片及其外圍電路71.4.4其他說明7第二章硬件設(shè)計(jì)82.1整體電路82.2.1溫度傳感器AD590介紹82.2.2AD590的連接方法92.2.3AD590防水封裝102.3單片機(jī)80C51102.4單片機(jī)外圍電路142.4.1時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)142.4.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)152.5數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)152.6下限水位控制電路172.7加熱管控制電路192.8電源電路的設(shè)計(jì)24第三章軟件設(shè)計(jì)263.1數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊263.2溫度的測(cè)量與獲取283.3鍵盤掃描程序293.4主程序34第四章仿真結(jié)果分析364.1電路工作步驟364.2仿真結(jié)果分析36致謝38結(jié)束語(yǔ)39007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要通過溫度傳感器采集水溫、51單片機(jī)處理數(shù)據(jù)、可控硅調(diào)節(jié)水溫、555電路實(shí)現(xiàn)下限水位的控制，從而實(shí)現(xiàn)電熱水器的智能控制過程。文中首先對(duì)溫度采集技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后對(duì)51單片機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)的概述，對(duì)設(shè)計(jì)過程中所采用的技術(shù)和方法進(jìn)行了闡述，并對(duì)溫度采集與控制過程中的多種方法進(jìn)行了比較，確定了最后的方案。在硬件部分，本設(shè)計(jì)采用80C51單片機(jī)及溫度傳感器AD590來測(cè)量與控制溫度，并介紹了著兩款芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要特征，對(duì)芯片的工作原理和控制方式進(jìn)行了闡述。同時(shí)本設(shè)計(jì)采用了繼電器控制，單片機(jī)發(fā)送信號(hào)控制繼電器開閉，控制加熱管是否進(jìn)行加熱。在軟件部分，本文給出了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的流程圖。隨著系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)完成，本文最后部分對(duì)給系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真和分析。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基于80C51單片機(jī)的智能熱水器電路性能穩(wěn)定、工作可靠、所具有的功能達(dá)到了課題的功能要求。關(guān)鍵詞：溫度采集80C51繼電器AD590TLC549007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ABSTRACTThisgraduationdesignstomainlymeasurewatertemperaturebythetemperaturesensor,controlwatertemperaturebyrelay,thenrealizethewholewaterheatersystem.Intext,itmakesasimpleintroductionoftechnologyofseveraltemparaturesignalfirstofall,then,introduces51-MCUsystemicly.Andthen,itcompareswitheachothermethodinthemeasureandcontrolwatertemperatureofdesigning,atlast,itdecidestheproject.Inthepartofhardware,basingontheneedofthetask,itmakesuseofthe80C51andAD590tomeasureandcontrolthetemperature,aswell,thistextisdetailedtointroducetheinternalstuctureandmaincharscteristicsofthetwochipandcarryingonelaboratingtotheworkprinciple.Theheatingpipeiscontrolledbytherelay,theMCUgiveasignaltorelay,andcontroltheonoroffoftherelay,thencontroltheheatingpoweroftheheatingwire.Inthepartofthesoftware,itshowstheflowchartoftheprocessingdatas.Alongwiththesystenisdebugedsuccessfully,thistextpartcarriesonthetestandanalysistothefunctionofthatsystemintheend.Theexperimentexpreessthatwhatisdoneisprovidedwithfunctionstabilityandworkcredibility,thefunctionhavereachedthetopicatfirstofthefunctionrequest.Keywords：getttingtemperature；80C51；AD590；RELAY；TLC549007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章概述1.1研究現(xiàn)狀當(dāng)今市場(chǎng)上，電熱水器的種類一般按其控制方式劃分為機(jī)械控制和電腦板控制兩種，按其儲(chǔ)水方式劃分為貯水式和即熱式。機(jī)械控制方式的熱水器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，操作也較為方便，但是其對(duì)電能的使用控制方面較為落后，是一種耗能比較嚴(yán)重的熱水器控制方式，這種控制方式一般出現(xiàn)在低端產(chǎn)品中，通過價(jià)格優(yōu)勢(shì)來獲得市場(chǎng)。電腦板控制的電熱水器在安全、節(jié)能、健康等反面都進(jìn)行了較大的改進(jìn)。根據(jù)用戶對(duì)加熱時(shí)間、加熱水量、熱水溫度等方面要求的不同，同時(shí)通過當(dāng)?shù)厮疁亍⒂脩粝丛×?xí)慣等數(shù)據(jù)的采集分析，綜合以各個(gè)因素后，熱水器通過控制不同功率的加熱棒來獲得不同的加熱模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱進(jìn)程的精確控制，以此來達(dá)到對(duì)電能使用的精確控制，從而使電熱水器的使用更加節(jié)能。在安全方面，通過智能防電墻技術(shù)的應(yīng)用，可使熱水器外部保證低于人體安全的電流、電壓值，使用戶用的安心，同時(shí)通過使用各種防電絕緣材料，可以使熱水器在通電時(shí)能夠安全使用。另外，在健康方面，當(dāng)今的熱水器也有所關(guān)注，通過對(duì)將各地的水質(zhì)監(jiān)察后得到的數(shù)據(jù)輸入電腦芯片后，可以及時(shí)對(duì)內(nèi)膽內(nèi)的水垢含量進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，當(dāng)水垢含量超過健康安全值時(shí)，熱水器會(huì)及時(shí)提醒用戶進(jìn)行清洗，以保證獲取更加健康的熱水。就貯水式與即熱式熱水器的劃分方式來看，其主要的區(qū)別在于加熱功率的不同，即熱式熱水器要求的功率較高，多數(shù)家庭電路不能承受。正因?yàn)殡姛崴鞯倪@些諸多優(yōu)點(diǎn)，多數(shù)廠家都在加快創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)，以獲取在熱水器市場(chǎng)上的一席之地。除了對(duì)控制方式上的不斷提升，對(duì)電熱水器耐用性的追求也從未停止。內(nèi)膽的損害意味著電熱水器壽命的終結(jié)，如今各個(gè)電熱水器生產(chǎn)廠商都在注重內(nèi)膽材質(zhì)的改良，諸如不銹鋼搪瓷內(nèi)膽等先進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)使得電熱水器內(nèi)膽向著更加耐用的方向發(fā)展。1.2研究?jī)?nèi)容本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)智能熱水器的水溫控制電路。設(shè)計(jì)要求：接通電源指示燈亮，開始加熱，同時(shí)工作指示燈亮（綠色）。溫度升高到設(shè)定值時(shí)，工作指示燈變?yōu)榧t色，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，約一分鐘后自動(dòng)切斷電源。要求有下限水位自動(dòng)保護(hù)功能，當(dāng)水箱中的水位低于設(shè)定值時(shí)，接通電源，電源指示燈不亮，熱水器不能加熱。允許設(shè)定溫度范圍：2060；工作電壓22010.1.3擬解決的主要問題007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.3.1主要技術(shù)指標(biāo)（1）顯示設(shè)定水溫，測(cè)量水溫。（2）溫度檢測(cè)顯示范圍2060攝氏度。（3）繼電器控制。（4）當(dāng)水箱中水位低于限定水位時(shí)，發(fā)出報(bào)警，整機(jī)電路不工作，防止加熱管干燒。（5）使用矩陣鍵盤進(jìn)行溫度的設(shè)定與測(cè)得溫度的顯示，電路的啟停。1.3.2擬解決的主要問題1、找到合適的溫度傳感器找到一款精確符合本畢業(yè)設(shè)計(jì)的性價(jià)比高的溫度傳感器，比較傳統(tǒng)的溫度傳感器與模擬集成溫度傳感器AD5901以及智能數(shù)字溫度傳感器如DS18B20等，并選取適合的傳感器用于本畢業(yè)設(shè)計(jì)。2、利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的控制使用單片機(jī)控制加熱管的啟停，以獲取合適溫度的熱水，同時(shí)通過單片機(jī)與數(shù)碼管的連接顯示當(dāng)前的水溫。主要是找出一種相對(duì)于本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求相符的性價(jià)比較高的一種單片機(jī)，并學(xué)習(xí)運(yùn)用單片機(jī)的功能。3.、編寫控制程序通過軟件編程，將設(shè)定的溫度與測(cè)得的水溫顯示于數(shù)碼管上，并實(shí)現(xiàn)加熱管的啟停控制，同時(shí)注意編程語(yǔ)言的合理性與簡(jiǎn)潔性。1.4總體設(shè)計(jì)智能熱水器控制電路是一種集溫度采集、溫度控制于一體的系統(tǒng)，其工作原理是先對(duì)溫度進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)，通過I/O口傳送到MCU，然后由MCU處理并輸出一定的數(shù)據(jù)，從而控制繼電器，繼而控制加熱管的啟停。智能電熱水器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成框圖如圖1-1所示。007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖1-1原理框圖1.4.1設(shè)計(jì)思路概述本設(shè)計(jì)首先設(shè)定預(yù)加熱的溫度，然后對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量、轉(zhuǎn)換得到數(shù)字型號(hào)，通過I/O口傳送到中央處理器，然后由中央處理器進(jìn)行測(cè)得溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較，從而控制繼電器的開閉，繼而控制加熱絲是否進(jìn)行加熱。水位下限控制電路與開關(guān)同時(shí)控制整體電路的工作與否，保證使用的安全。1.4.2系統(tǒng)各個(gè)模塊方案論證1、微控制器部分方案方案一：采用FPGA2來作為控制器。FPGA是超大規(guī)模可編程邏輯器件，邏輯支援很多，具有極大的靈活性和通用性，使用方便，硬件測(cè)試和實(shí)現(xiàn)快捷，開發(fā)效率