家用数控煤气热水器控制设计.doc

东莞理工学院城市学院本科毕业论文毕业论文题目：家用数控煤气热水器控制器软件设计学生姓名：钟浪清_学号：_200548073337_系别：_计算机与信息科学系_专业班级：_电子信息工程(3)班_指导教师姓名及职称：刘林泉高级工程师起止时间:2009年3月2009年6月摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。其中，由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。因此，如何将单片微处理器应用到燃气热水器水温自动控制领域，为越来越多的燃气热水器生产厂家所重视。本论文的研究正是适应了这种发展趋势，将单片机应用于燃气热水器水温自动控制系统中。论文首先简要介绍了燃气热水器的有关情况,对燃气热水器温度控制系统软件功能进行了需求分析；然后,根据系统所要实现的功能进行了PID控制算法的研究；接下来，阐明了系统应用软件所要达到的技术要求,重点研究了系统软件的可靠性问题，并且按照这些要求对基于单片机的燃气热水器温度控制系统软件进行了设计,最后编程实现并调试.本论文软件的设计成功地实现了燃气热水器水温的单片机智能调节，具有很高的实用价值。关键词：温度控制软件设计PID算法ABSTRACTWiththehighlyspeedydevelopmentofcomputertechnology,measurementapparatus,andcontroltechnology,moreandmoreadvancedtechnology,equipmentsandmethodsformeasurementandcontrolareappliedinmodernautomationcontrolrealm.Inallofthese,becauseoftheenhancedperformanceandreducedpriceofsinglechipmicrocomputer,makingtheadvantagethatitsratioofperformancetopricebeenobvious.Therefore,howtoapplythesinglechipmicrocomputertothetemperaturecontrolofgaswaterheater,moreandmoreproducersofgaswaterheaterconcernedattachimportancetoit.Theworkofthismonographadaptstothedevelopmenttendency,applyingthesinglechipmicrocomputertothetemperaturecontrolofgaswaterheater.Firstofall,themonographtalkssomethingaboutthegaswaterheater，analyzesthefunctiondemandofallmodulesofthecontrolsystem；then,confirmsthechoiceofthesoftwarearithmeticofPIDaccordingtothesystemfunction；finally,thismonographspecifiesthetechniquerequest.,discussesaboutthereliabilityofthecontrolsystemandlistthemainprogramsoftheware.Inthismonograph,wesuccessfullytakeautomationcontrolofthetemperatureofgaswaterheaterrealmbasedonthesinglechipmicrocomputerintotruth.Ithasawidedevelopmentspace.KeyWords：TemperaturecontrolSinglechipmicrocomputerSoftwaredesignPID目录1绪论.11.1课题研究的背景.11.2课题研究的目的意义.11.3系统设置要求.21.4本领域技术水品比较.32、系统设计技术基础.32.1RCM5700功能模块.42.2传感器的选择性能的介绍.72.3关键器件选择与性能介绍.123数字温湿度计的软件设计.183.1DynamicC程序设计.183.2RCM5700功能模块的编程控制.193.3系统主控软件设计.193.4I/O接口及通信软件设计.204系统调试.214.1RCM5700功能模块的测试.214.2系统各软件功能模块的测试.224.3系统软硬件综合测试295系统总结与展望.30参考文献.32致谢.33附录.341家用数控煤气热水器控制器软件设计钟浪清1绪论1.1课题研究的背景针对家庭煤气热水器水温调节控制不方便的问题，结合温度传感器、单片机、电磁阀等器件，设计水温调节自动控制器软件，通过检测水温、控制供气量，实现对水温的设定和自动控制。用单片机模块分路控制继电器、发光二极管，可分别控制三路发光二极管，能设定温度和时间。主要由温度传感器、电磁阀、温度设定机构和冷热切换装置组成。其控制原理是设置某个温度数值，用温度传感器测量水温，当出水阀的水温高于用户选择的温度时，经过温度控制系统的比较，输出一个高电平信号控制多个出气阀，降低煤气管的出气孔大小，从而使出水阀的水温降低，当出水阀的水温低于用户选择的温度时，经过温度控制系统的比较，输出一个低电平信号控制出气阀，升高煤气管的总出气孔大小，从而使出水阀的水温升高，通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“用户调节水温不方便”等问题。111.2课题研究的目的意义针对家庭煤气热水器水温调节控制不方便的问题，拟采用温度传感器和单片机控制系统的多个电磁阀，控制供气量的大小，实现水温控制，温度调节。数字式温度传感器能把温度物理量，通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。这样就方便我们选择适合的水温。所以这个方案有很好的实际运用方面，在家庭使用中，往往由于出水冷热不均而导致很多麻烦，也带给人们很多烦恼，在冲凉过程中，水压是随着周围家庭用水量而起伏变化的，周围家庭用水少，自来水管的压强就大，反之，自来水管2压强就小，但现在的家用热水器却是手动调整。当冷热不均时，会导致用户感冒生病，在这基础下，我们研究的课题有着很大意义。家用数控煤气热水器控制器设计，它能直接控制水温的变化，用户可以选择适合的水温，温度将在屏幕显示出来，当水压小时，系统会自动调节煤气的出气量，使温度控制在用户选择的温度中。通过硬件电路设计和软件程序设计的数字式温度计具有智能化、高精度、高可靠性等优势。温度传感器由相对温度传感器，单片机，电磁阀，信号放大器和总线接口构成。设计水温调节自动控制器软件，通过检测水温、控制供气量，实现对水温的设定和自动控制。用单片机模块分路控制继电器、发光二极管，可分别控制三路发光二极管，能设定温度和时间。1.3系统设置要求针对家庭煤气热水器水温调节控制不方便的问题，结合温度传感器、单片机、电磁阀等器件，设计水温调节自动控制器电路，通过检测水温、控制供气量，实现对水温的设定和自动控制。用单片机模块分路控制继电器、发光二极管，可分别控制三路发光二极管，能设定温度和时间。图2.1系统结构框图电磁阀交流电源温度传感器DS18B20控制RCM57001602显示设定温度继电器直流电源31.4本领域技术水品比较智能化已成为热水器发展的主导趋势之一。智能控制燃气热水器控制器采用智能控制思想，将智能控制技术与微电脑控制技术有机的结合，构成一个高智能的机电一体化产品。该产品涉及到多种控制因素，它将水、电、气和火融为一体。形成了智能控制燃气热水器的新概念，它具有以下特点：(1)自动恒温根据水气状态控制器可自动调节水阀和气阀的开度使出水温度保持在设定的温度上。(2)超低水压启动本控制器的水气阀仅存有逻辑关系而无物理制约，因而有效地解决了高楼层低水压用户使用一般全自动热水器不能正常洗浴的困难。(3)数码显示鸣响提示采用两位LED数码管显示器，可显示设定温度、出水温度、工作状态（如无水、无气、打火、火灭等），同时，有声音提示。(4)自动记忆可自动记忆上次的洗浴温度（与断电无关）。(5)安全程度高采用两套电磁阀与多种安全保护措施，可防干烧，无火漏气现象。(6)操作方便只需供电、供水、供气、设定洗浴温度即可正常工作。市场前景及效益分析精确恒温。根据国家对燃气热水器恒温标准的有关规定：恒温效果关键看采用什么样的“燃气比例阀”及其反应的速度。当水压发生波动的时候，其出水温度的波动范围不能超过±3°C。新型恒温燃气热水器可以将水温的波动范围控制在±1°C，这样会让您在沐浴的过程中更舒适。高效节能。在节能方面不仅仅体现在节约用气上，而且还要节约用水。操作智能化。一款好的新型恒温燃气热水器还得操作简单方便，设计人性化。应具备以下基本功能：1）遥控技术，2）定水流量提示和定时功能；3）宽频调温功能；4）CALL（呼叫）功能等等。该控制器适用于各种容量的天然气热水器，是新一代热水器的主流产品，具有极大的市场前景。62、系统设计技术基础