1、學校代碼：11517 學 號：201150712220 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 文獻綜述 題 目 基于單片機的家用熱水器控制器的設計學生姓名 王明慧 專業班級 電氣工程及其自動化1122班 學 號 201150712220 系 （部） 電氣信息工程學院 指導教師(職稱) 李小魁（講師） 完成時間 2013年1月2日 基于單片機的家用熱水器控制器的設計摘要目前熱水器已成為日常生活中不可缺少的家用電器，設計制造更實用、更方便、更安全、更節能的熱水器是產品設計師和生產廠商不斷追求的目標。本系統硬件方案論證包括單片機、溫度檢測傳感器、加熱控制驅動電路、電源電路、及

2、鍵盤和顯示等電路的選擇。而本文對基于單片機的家用熱水器的設計思想及硬件結構的實現進行了簡要的分析，對各種方案的發展現狀和趨勢進行了論述，對國內外研究現狀及研究意義做了簡要的總結和闡述。關鍵字：熱水器、單片機、發展前景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。市場上傳統的機械式電熱水器控制精度低、可靠性差，甚至存在一定的危險隱患。太陽能熱水器雖然在眾多鄉鎮廣泛應用，但是在當今高速發展的時代，太陽能熱水器在大城市里卻有著其局限性，因此，隨著社會的發展、人們生活質量的提高，人們對電熱水器的要求越來越高，并且趨向于智能化和數字化，一些老式而簡

3、單的電熱水器和太陽能已經不能夠滿足人們的需要了。而快熱式家用電熱水器無需儲水罐熱水即開即用無需預熱減少了電能的浪費應用價值極高。另外它還具有體積小、使用安全、安裝方便等優點。因此設計制造更實用、更方便、更安全、更節能的熱水器是產品設計師和生產廠商不斷追求的目標。也是我們研究和發展的方向。2 主要內容文獻【1】【2】主要介紹了單片機、家用熱水器的的基礎知識。文獻【1】介紹了單片機開發軟件的快速入門，以及AT89C51單片機的結構和原理，C51語法簡介，匯編指令的使用，定時器中斷，串行通信，LED顯示等相關基礎內容，為本設計奠定了扎實的基礎。文獻【2】介紹了家用電熱水器和太陽能熱水器的區別。以及各

4、自的優缺點，并著重分析了太陽能熱水器在中國的發展現狀，太陽能熱水器一般在中小城市里發展比較好，并且政府通過家電下鄉等政策促進太陽能熱水器的利用。相反，在相對較大的城市里，因為一些地域的限制以及周圍的高層，太陽能不能很好地被應用，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奏的快速化，讓我們也漸漸習慣了電熱水器。因此也是我們發展的方向。 文獻【3】以單片機為核心，結合模糊控制技術，設計出一種多功能的熱水器，通過短時加熱判斷其溫度變化率，再根據這一溫度變化率和初始溫度與給定溫度的差值大小，判斷出加熱時間的提前量，使用戶在設定時間到來時能及時用到熱水。文獻【4】本文介紹了目前國內的太陽能熱水

5、器還處于研發階段，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。由于加熱時間不能控制而導致過燒，從而浪費大量電能。本設計是以89c51單片機為檢測控制中心，采用ds12887實時時鐘，實現了溫度，水位，時間三種參數的實時顯示功能。文獻【5】基于單片機控制電路的微波熱水器的設計，本設計詳細介紹了一種以單片機為核心控制電路的微波熱水器，通過對該微波熱水器進行控制電路設計和結構設計，可實現漏電、超溫和干燒保護等功能。文獻【6】本系統以STC89C51RC單片機為核心、采用數字式溫度傳感器DS18B20、水溫采集控制電路、水位控制電路、溫度、水位顯示模塊和報警電路實現了家用熱水器水溫水位的

6、自動控制。該系統實現對水溫和水位的檢測、顯示、報警等功能,利用金屬棒和水的導電性采集水位信號,并以單片機端口的輸出電平控制繼電器的動作來實現上水、關閥;并輔以發光二極管顯示相應的水位狀態。整個系統成本低廉,耐高溫性強,易于調整,測試方便。測試結果表明,誤差小于2%,滿足家用要求。文獻【7】本設計提出的基于單片機的快熱式家用電熱水器的設計采用電源電路、單片機控制器、溫度檢測電路、按鍵輸入電路、LED數碼管及指示燈電路、報警電路和加熱控制電路還采用了熱敏電阻、放大電路以及轉換電路等。文獻【8】對現在的快熱式家用熱水器進行了分析，本文介紹了一種以Atmel公司的低功耗高性能CMOS單片機為核心，以P

7、ID算法控制以及PID參數整定相結合的控制方法來實現的水溫控制系統，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。該系統可實現對溫度的測量，并能根據設定值對溫度進行調節，實現控溫的目的。 文獻【9】介紹了家用電熱水器控制系統的實驗研究。他是基于單片機AT89C51電熱水器控制系統，該系統的功能是對電熱水器進行溫度采集和顯示，時鐘的顯示，熱水器的開機方式控制。設計了系統硬件以微控制器為控制核心，由外圍溫度檢測電路，實時時鐘電路，鍵盤，熱水器加熱開關，LED顯示電路，功能指示電路，報警電路等組成。其中溫度測量是電熱水器控制系統的重要組成部分，組要采用的是Pt100

8、0鉑電阻溫度傳感器進行溫度采集，基于單片機控制的電熱水器，具有反應靈敏，抗干擾能力強，穩態溫度波動小，達到設定溫度時間短，節省電能等要求。文獻【10】介紹了單片機在電熱水器中的應用。利用MC68HC05系列單片機可構成一功能較為完善的電熱水器控制器，控制器的設計可按總體方案設計，軟件設計，調試，固話四個步驟進行。為了節電和避免等用熱水情況的出現，應用了模糊控制技術，定義溫度偏差和溫度變化率為輸入模糊量，并通過模糊控制算法推斷出加熱時間的提前量。文獻【11】介紹了單片機的智能家用熱水器控制系統設計。為實現對家用熱水器低成本、性價比高的控制，設計了以AT89C52單片機為核心，采用DS28B20溫

9、度傳感器、水位監測模塊、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。該系統通過水位的監測，實現了被測系統水位超標的報警提示及對送水系統的控制。文獻【12】為實現對家用熱水器低成本、高性價比的控制，設計了以AT89S52單片機為核心，采用DS18820溫度傳感器、水位監測模塊、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。該系統通過對溫度的檢測、分析和處理，實現了對當前溫度的顯示及對加熱系統的控制。通過對水位的監測，實現了被測系統水位超標的報警提示及對送水系統的控制。文獻【13】【14】介紹了基于單片機的太陽能熱水器。文獻【13】是以AT89C51為檢測核心，采用DS12877

10、實時時鐘，設計了一種太陽能熱水器智能控制器，該控制器有時間、溫度、水位設定與控制功能，及良好的抗干擾功能。文獻【14】則是以AT89C2501單片機為核心，根據用戶的設定溫度和測得出水口溫度。以脈沖寬度調制方式調整冷熱水的進水閥門，使得出水溫度在冷熱水或壓力發生變化時也能保持基本恒定。文獻【15】本文采用 AT 89C 52 單片機作為控制器，使用C語言編寫程序,設計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。當所需溫度高于當前采集的水溫時，使

11、用MOC3041芯片觸發加熱，當所需溫度低于當前采集的水溫時，則停止加熱。基本實現了智能控制功能。結語：通過對文獻的認真閱讀和總結，通過與太陽能熱水器，燃氣式熱水器等的比較了解到家用熱水器在中國發展前景.并且通過文獻對自己設計基于單片機的家用熱水器控制器有了軟硬件的指導，我對自己的設計有了大體思路。我的該設計主要以AT89C51單片機為核心，通過溫度芯片DS18B20采集溫度并且以數字信號的方式傳送個單片機，通過LED顯示，加之有按鍵、加熱系統，報警系統。同時由二極管來顯示出是在加熱狀態或是在保溫狀態，超過設定溫度由蜂鳴器報警。在硬件設計上主要有溫度檢測電路模塊，顯示電路模塊，按鍵電路模塊，報

12、警電路模塊，復位電路模塊組成。在軟件設計上主要有溫度檢測子程序，顯示子程序，按鍵子程序，復位子程序等。通過此設計來實現家用熱水器實用，安全，節能，經濟的要求。我也相信新一代更加節能，便捷的熱水器將很快應用到生活中。參考文獻1 翁嘉民,陶春明等.單片機應用開發技術M.中國電力出版社，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.單片機在

13、電熱水器中的應用.常德師范學院學報（自然科學版）J.2000 4 李光飛單片機課程設計實例指導M.北京:北京航空航天大學出版社,20005 黃美美,趙婷婷. 基于單片機控制電路的微波熱水器的設計.山東省內燃機研究所.2501006 李美鳳,賈偉偉.基于單片機的熱水器的設計.徐州工業職業技術學院,江蘇徐州,2211407 周斌.電熱水器單片機控制器的設計J.南京東南大學（210096）8 吳麗琴,徐勝.基于PLC的太陽能集熱供水控制裝置的設計J.2010.24(2):84-879 季曉芳.家用熱水器控制系統的實驗研究J.中國電子科技集團公司第38研究所 2009年 10月第十期10 楊婷婷,方賢德.直膨式太陽能熱泵熱水器及其熱經濟性分析J. 2008（4）:78-81.11 譚浩強. C程序設計M. 北京:清華大學出版社,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