家用快热式电热水器的设计与制作_毕业论文(编辑修改稿)

家用快热式电热水器的设计与制作_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

温度值。 它的电路如图 32 所示： R4100R 2 41KU 3 C7 4 L S 0 4U 3 A7 4 L S 0 4U 3 B7 4 L S 0 4C1P o r t 图 42 温度传感器及放大电路 过零检测电路图的设计 此电路应用三极管的通断来引发输出脉冲的有无，每当三极管接通时电路输出一个正的脉冲，而当三级管截止时不输出脉冲，以此来控制双向晶闸管的导 通。 它的电路如图 33 所示： 河北师范大学本科生毕业论文 15 R21MR310KR110KT12 2 0 / 9 vU 3 D7 4 L S 0 4Q18050220V1234D 2 ~ D 5I N 4 0 0 7 * 4P o r t+5G N D 图 33 过零检测电路 驱动电路的设计 加热控制驱动电路：通过光耦二极管来控制加热丝的导通，而加热电阻通过发光二极管来显示加热于否，当加热时二极管发光，而不加热时二极管不发光，其中利用热继电器来控制电路的通断，当通电时它的常开触头闭合，电路接通，电热丝加热，否则电路断开。 它的熔断丝选为 110度的热保险丝，控制加热温度。 电路如图 34所示： R7510R82 K / 1 WR 2 22 0 K / 2 WR 2 5h e e t e rQ6B T A 4 1U5M O C 3 0 2 3R 2 3L E D 1D6I N 4 0 0 7Q59012K1220VF1F U S EP o r t P o r t+5 图 43 加热控制驱动电路图 河北师范大学本科生毕业论文 16 报警器驱动电路 ，电路图 如图 35所示 ： U45vR64 . 7 kQ29012+5G N DPort 图 44 报警器驱动电路 路的设计 数码管显示电路的设计是采用双向共阳极串行接口电路，用来显示加热档位，直观性更强。 它的电路图 如图 36所示 ： abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S ?D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD S ?D P Y _ 7 S E G _ D PR 1 1200*8R 1 2R 1 3R 1 5R 1 7R 1 8R 1 6R 1 4R9R 1 0Q?P N P 1Q?P N P 1+5 图 45 显示电路 河北师范大学本科生毕业论文 17 第 5 章 系统的软件设计 程序概括 单片机的快热式家用电热水器的设计主要包括主程序、显示扫描、按键扫描子程序、加热控制子程序和温度检测子程序。 要想实现预设计的功能软件的设计至关重要，必须认真考虑。 快热式电热水器温度控制系统程序是由 MCS51单片机 C语言编写 ,整个程序主要由 8 个子函数组成 ,分别是 2 个延时函数 (毫秒级和微秒级 ),一个写液晶 数据函数 ,一个写液晶指令 (地址 )函数 ,一个写 DS18B20 数据函数 ,一个读 DS18B20 数据函数 ,一个复位 DS18B20的函数 .一个初始化函数 (不包括中断函数 )。 经过组合 :得到如下 3大函数 ,再加上中断函数 (3 个 )一共可分为 4 大函数 .分别如下 : 1:初始化函数 , (void init ())这里面包括了液晶的初始化设置 ,和进入系统后 ,液晶要固定显示的字符 ,中断的设置。 扫描按键和温度 2:显示 DS18B20 温度的函数 ,( void cs18wd())这里面主要包括了要读取温度 ,显示当前温度 ,超温报警 ,控制总中断等 3:设置函数 ,( void sz())这里面包括了按键的扫描 ,设置档位 ,设置设定温度 ,电磁阀的控制 ,液晶的显示 ,蜂鸣器的控制等 4:中断函数 (三个 ),这里面包括了 ,过零检测信号 ,给 T0,T1,赋初值 ,给双向可控硅导通信号等 从控制系统要完成的功能可知软件编程主要由信号的采集输出控制和参数及状态显示三部分组成信号的采集包括了温度流量电压信号的采集参数和状态显示部分实现对温度流量加 热功率和故障的显示输出控制部分是由一系列算法完成图是控制器控制算法的框图 其中包括出水温度反馈的控制可控硅的工作完成对电热水器的输出控制继电器的实现粗调控制可控硅做细调控制控制系统软件的设计采用模块化结构由主程序中河北师范大学本科生毕业论文 18 断服务程序若干功能模块子程序组成 主程序流程图 由于 51 系列单片机没有停机命令，所以可以利用主程序设置死循环反复运行各个任务。 将实用的子程序放在内部。 根据 CPU 的运行时间计算总的运行时间。 程序流程图如图 所示： 图 51 主程序流程图 河北师范大学本科生毕业论文 19 显示扫描子程序 显示扫描子程 序完成两位共阳数码管的扫描显示任务。 下图即为显示扫描子程序流程图如图 42 所示： 图 52 显示扫描子程序 加热控制子程序 加热控制子程序通过控制继电器的通断来决定是否给电热丝通电加热，而加热的功率大小则由双向可控硅的导通角来决定。 系统程序利用外中断 INT1 检测市电的过河北师范大学本科生毕业论文 20 零点，检测到过零点后，立即根据设定的加热档位给定时器 T1 赋一个延时参数，并打开定时器 T1，允许其中断如图 43 所示： 图 53加热控制子程序 按键扫描处理子程序 按键扫描子程序负责逐个扫描档位 +键、 键和开关键是否 被按下，若有键被按下，则作出相应处理。 按键扫描处理子程序流程图如 44所示： 河北师范大学本科生毕业论文 21 图 54按键扫描处理子程序 温度检测子程序 此程序的目的是用来检测水温并传给相应的控制机构进行控制，它的可靠性直接关系到整个控制系统的精密程度。 它的程序流程图如图 45 所示： 河北师范大学本科生毕业论文 22 图 55 温度检测子程序流程图 河北师范大学本科生毕业论文 23 第 6 章 系统的调试 硬件测试 Protues 仿真结束并成功后，在焊接板上完成了硬件组装。 在调试硬件时遇到过很多问题，但只要细心、认真检查这些问题都是可以避免的，主要问题及解决办法现列如下： 接通电源后 LCM1602 没有正确的显示。 电路通电后液晶屏幕只亮但是不显示数据，后来经过电路的检查，发现电路连接中有两根线接反了，通过修改，电路显示正常。 电路工作一段时间之后有的芯片发热严重。 经查发现原来是有尖锐的管脚刺破邻近的漆包线造成短路，断掉该线并再次连接可解决问题。 软件测试 由于本系统涉及到多个子程序，多个芯片的编程。 首先必须对可编程芯片的控制字即其控制指令要熟记于心。 其次，芯片很多都有时钟输入端，需要晶振支持。 对芯片的读写都需要在相应的触发沿到来时才能进行。 图 61 程序编译 河北师范大学本科生毕业论文 24 第 7 章 系统的仿真与制作 在这次设计中，应用到了两个比较常用的软件 Protues 仿真软件和 keil 编译软件，首先我通过对电路要求编写了 C 语言程序，通过 keil 编译软件进行检测，通过多次的修改，终于完成了电路程序的编译，同时通过 keil 编译软件生成 *.HEX 的一个文件，然后根据要求通过 protues 仿真软件做出相应的电路图来，将各个元器件连接好后，将生成的 *.HEX 文件写到单片机中，然后进行仿真，在这个过程中，所有元器件都处于一种理想的状态，所以，只要程序和电路连接正确，仿真便很容易实现。 结束语 本次设计 的快热式家用电热水器采用单片机对电路进行简单的控制，因此系统的稳定性比较高。 本方案着重体现在较热速度之快上，它采用双向晶闸管（即可控硅）对价热电路进行控制，这样系统的可靠性就大大增强，因为晶闸管能够根据门极电压可靠的接通或断开，而且采用发光二极管来及时的检测电路的加热情况。 而设记得另一个优势还在于它采用了温度 /频率检测电路，通过电路频率的变化来及时的反应出当时的温度，这样就避免了因为热敏电阻的变化不能及时的传给单片机而带来的滞后问题。 频率的变化受到外界的干扰要远远小于电阻变化所带来的干扰，因此准确性，可靠性 大大提高。 在这次设计中还采用了两位共阳数码管来反映功率档位，通过它门的量灭数量来反映加热时功率输出，及时的提醒人们当时的水温变化情况，更加清晰。 而在设计中还采用轻触式按钮来调节功率的档位，其中一个按钮时逐渐增加功率档位，而另一个按钮时逐渐减小功率档位，还有一个是控制电源开关的通断，即总开关。 设计中还采用报警器来及时的反应温度是否超标，提示操作者是否将继续加热热水器。 尽管这次设计中我还不能做到尽善尽美，一些内容还有待于进一步的研究，因为必定我们的知识有限，而且以前还没有接触过单片机，但为了这次课程设计，我 提前翻阅了很多资料，特别是了很多有关单片机的书籍，这给我以后学习单片机课程打下了基础，也开拓了我的视野，是我了解到了单片机的用。