热水器毕业设计

快热式电热水器的设计湖南工业职业技术学院Hunan Industry Polytechnic课题实践类 别： 项目承接与技术服务 题 目： 快热式家用电热水器的设计 系 名 称： 电气工程系 专业及班级： 电气自动化技术电气 S2008-8 班 学生 姓名： 蒋 鹏 祥 学 号： 24 号 指导 老师： 彭志刚 罗红 完成时间 2010 年 12 月 21 日快热式电热水器的设计湖南工业职业技术学院课题实践任务书系 名 称： 电气工程系 专业及班级： 电气自动化电气 S2008-8 班 学 生 姓 名 ： 蒋鹏祥 学 号： 2 4 号 毕业实践题目：快热式家用电热水器的设计 指 导 教 师： 彭志刚 罗红 教研室主任： 何其文 系 主 任： 李德尧 2010 年 6 月 28 日快热式电热水器的设计课题实践课题及任务课题简介热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂家不断追求的目标。快热式电热水器与普通电热水器最大的区别在于它取消了储水罐，热水随开随用，无须预热，减少了电能浪费。另外，它还具有体积小，使用安全，安装方便等优点。本设计要求用 2 位数码管显示出水温度和功率档位，设置 3 个按键分别为电源开关键、档位上调和下调键，出水温度超过 65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降低到 45以下时恢复加热。内胆温度超过 105时停止加热，防止干烧。课题任务要求1系统采用 51 系列单片机控制,显示采用 LED 数码管显示。2画出该系统的硬件电路图，包括电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、LED 数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路。3画出主程序流程图和各个子程序流程图，编写该系统的程序（用 C51 语言编写） 。4分别进行软件、硬件和系统调试。5按“课题实践规范” ，撰写课题实践报告进程安排暑 假: 根据课题要求，查阅相关资料、参考书，进一步加深对课题实践课题的理解和认识；完成开题报告，并写出课题实践的摘要及目录；第 17 周：根据课题要求，设计硬件电路，并写出工作原理；设计软件流程及编写程序，并对程序进行注释；第 18 周：进行硬件及软件安装、调试及软硬件联调；第 19 周：课题资料的整理、修改、完善、装订，并参加答辩。参考资料1、楼然苗.单片机工程实训指导.北京航空航天大学出版社，2007 年.2、彭为.单片机典型系统设计.电子工业出版社，2006 年.3、吴国经.单片机应用技术.中国电力出版社，2004 年.4、戴佳.51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲.电子工业出版社，2007 年.5、朱清慧.PROTEUS 教程.清华大学出版社，2008 年.快热式电热水器的设计湖南工业职业技术学院课题实践开题报告书电气工程 系 电气自动化技术 专业 学生姓名 蒋鹏祥 班级 电气 S2008-8 学号 24课题名称 快热式家用电热水器课题准备情况通过上网和图书馆查阅资料，参考电子工业出版社出版、彭为编写的单片机典型系统设计 ，北京航空航天大学出版社出版、楼然苗编写的单片机工程实训指导 ，中国电力出版社、吴国经编写单片机应用技术 ，电子工业出版社、戴佳编写的51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲 ，清华大学出版社、朱清慧编写的PROTEUS 教程等资料，并与指导老师和同学的共同讨论，我初步了解了本课题单片机技术、模糊控制理论、PID 控制、传感器技术、C 语言编程等相关知识。思路和方法运用单片机技术、PID 控制、LED 数码显示等技术、传感器技术等技术，硬件采用 ATMEL 单片机 AT89S52、LED 数码显示管、温度传感器、热敏传感器等技术，软件利用 protel99 绘制原理图，并利用 C 语言书写程序，使整个系统实现自动加热、温度检测、按键输入、LED 数码管及指示灯显示、报警和调功率档控制等功能。拟重点解决的问题本系统采用 ATMEL 单片机 AT89S52 作为核心部件，需克服 PID 控制方式中存在的进入恒温状态所需时间长、控制精度低、PID 参数设置方法复杂的问题，以及如何防止内胆干烧、如何实现温度检测、如何编写控制程序等问题。计划进度暑 假: 根据课题要求，查阅相关资料、参考书，进一步加深对课题实践课题的理解和认识；完成开题报告，并写出课题实践的摘要及目录；第 17 周：根据课题要求，设计硬件电路，并写出工作原理；设计软件流程及编写程序，并对程序进行注释；第 18 周：进行硬件及软件安装、调试及软硬件联调；第 19 周：课题资料的整理、修改、完善、装订，并参加答辩。指导教师意见签名：年 月 日快热式电热水器的设计湖南工业职业技术学院课题实践考核表电气工程 系 电气自动化技术 专业 学生姓名 蒋鹏祥 班级 电气 S2008-8 学号 24课题名称 快热式电热水器的设计课题完成情况及自我评价通过自身将近一个学期的努力与探索，基本上完成了此次工程实训的设计，虽然本实训在完成过程当中并不是很顺利，但通过不断的学习与探索，让我学会了求知，学会了在面对困难时能够迎难而上，在遇到不懂得地方能够仔细琢磨，这次工程实训的设计让我受益匪浅。评语 评分指导教师评价签名： 年 月 日评语 评分评阅教师评价签名： 年 月 日评语 评分答辩小组评价组长签名： 年 月 日课题实践评审组审核经综合考核该学生课题实践成绩评定为 组长签名：年 月 日快热式电热水器的设计快热式家用电热水器的设计摘 要热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂家不断追求的目标。快热式电热水器与普通电热水器最大的区别在于它取消了储水罐，热水随开随用，无须预热，减少了电能浪费。另外，它还具有体积小，使用安全，安装方便等优点。本设计要求用2位数码管显示出水温度和功率档位，设置3个按键分别为电源开关键、档位上调和下调键，出水温度超过65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降低到45以下时恢复加热。内胆温度超过105时停止加热，防止干烧。本文首先介绍了系统的总体组成，硬件中先描述了整体结构和各模块的相互关系。对于较新的可编程芯片又进一步介绍了其内部结构及外部特征。本软件采用模块化设计。在主程序模块下分成若干彼此独立的分模块，在各模块适当位置设置软件陷阱，进行冗余设计，在信号采集与处理程序中采用多种数字滤波的方法，以消除随机的尖脉冲千扰。本系统可以实现对热水器水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推广、应用价值。性能达到目前国内的同类设备水平，且价格低廉。关键字： 51系列单片机控制，LED数码显示，单片机，温度传感器，热敏传感器快热式电热水器的设计1目 录第一章 热水器功能介绍 .21.1 功能要求 .2第二章 方案论证 .3第三章 系统硬件电路的设计 .53.1 加热控制电路 .53.2 温度检测电路 .63.3 键盘与显示电路 .73.4 核心部件单片机 .83.5 整流和稳压电路 .83.6 报警电路 .9第四章 系统程序的设计 .104.1 主程序 .104.2 显示扫描子程序 .104.3 按键扫描处理子程序 .134.4 加热控制程序 .134.5 温度检测程序 .16第五章 调试及性能分析 .20第六章 系统的抗干扰措施 .216.1 系统干扰的来源 .216.2 硬件方面的抗干扰措施 .216.3 软件方面的抗干扰措施 .226.3.1 数字滤波消除数据采集误差 .226.3.2 利用“看门狗”技术来实现 PC 的快恢复 .226.3.3 指令冗余 .22心得与总结 .24参考文献 .25附录一 快热式电热水器硬件原理图 .26附录二 程 序 .27快热式电热水器的设计2第一章 热水器功能介绍1.1 功能要求当前，热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用更方便更安全更节能的热水器是产品设计师和生产厂家不断追求的目标。快热式电热水器与普通电热水器最大的区别在与它取消了储水罐，热水随开随用，无需预热，减少了电能浪费。另外，它还具有体积小，使用安全，安装方便等优点。其设计要求如下： 温度检测显示范围为 0099，精确度为1。 设置 3 个功率档位指示灯，14 档 1 个灯亮，58 档 2 个灯亮，9 档 3 个灯全亮。0档无功率输出，档位灯不亮。 设置 3 个轻触按钮，分别为电源开关键、 “+”键和“-”键。加热功率分 09 档，按“+”键依次递增至 9 档，按“-”键依次递减至 0。09 档功率依次为019P、29P、39P、49P、59P、69P、79P、89P、和 P。 出水温度超过 65时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到 45以下时恢复。 内胆温度超过 105时停止加热，防止干烧。快热式电热水器的设计3第二章 方案论证按快热式电热水器的功能要求，决定采用如图 2.1 所示的模块组成系统，主要包括电源电路、单片机控制器、温度检测电路、按键输入电路、LED 数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路。图 2.1 快热式电热水器系统组成框快热式电热水器为了达到“快热”的效果，取消了储水罐，使冷水在进入加热管有较大的功率。家用电热水器一般采用方便、可靠的电热丝加热方法。根据热学及流体力学原理，结合实际实验室测试，可以得到水温与流量、加热功率之间的关系如表 1.1 所例。表 1.1 中所列水温值和流量值可以满足大多数家庭用户使用要求。当最大的加热功率为7.5KW 时，按 220V 供电计算，电流约为 34A，所示要求专线供电。水流量/(L/mi n)温度/ 2.0 2.5 3 3.5 4.04.5 47 42 36 34 325.5 54 48 41 38 356.5 62 54 46 42 387.5 70 60 51 46 41温度检测加热控制蜂鸣报警按键按钮LED 显示电源单片机表 1.1 水温与流量、加热功率的要求快热式电热水器的设计4对于加热功率的控制，最简单的方法是由若干不同功率的电热丝组合得到几种加热功率，但由于快热式热水器的加热功率较普遍的大，且档位设置较多，用电热丝组合的方法需要几组电热丝和蓄电器，成本增高且工作可靠性降低，所以