温度可控快热热水器设计

温度可控快热热水器设计周国鑫、黄威、廖春燕摘要：本系统由电源电路、AT89C52单片机控制器、温度检测电路、红外控制电路、LED数码管及指示灯电路、报警电路和加热控制电路组成。电源部分主要有LM7805组成输出5V电压。温度检测电路运用温度传感器DS18B20。加热控制电路部分采用双向可控硅BTA41控制加热功率，单片机通过光耦MOC3023给可控硅发信号，加入继电器保护电路。LED数码管及指示灯电路用于指示电热丝工作状态。本系统可以实现温度（0100度）的实时显示；加热档位（09档）设置并显示；加热温度（0100度）预置并显示；报警功能。一、系统方案选择与论证 DS18B20LED显示At89c52单片机 蜂鸣报警红外模块过零检测加热控制电源图1系统整体框图二、 主要电路模块设计（1）电源模块专用芯片LM7805，实现对系统的基本供电，电路简单，方案易行。（2）红外模块使用专用的红外接收头，实现遥控控制，简化了硬件电路的复杂性，扩展了系统的整体功能。（3）温度检测模块采用专用的测温元件DS18B20，电路简单，能实现精度为0.0625度，测量范围为-55125度的温度测量，符合设计要求。（4）显示模块使用四位LED显示设定功率、设置温度、测量温度，简单易行，节约成本。同时LED实现对温度的实时显示，发光二极管实现功率实时显示。（5）报警模块使用常用的蜂鸣器，简单易行。（6）加热模块主要通过单片机控制继电器从而控制加热部分，同时，使用光藕、可控硅，实现对加热部分功率控制。（7）过零检测模块采用一般的三极管和非门，产生下降沿中断，实时采集电源信息，简单易行。（8）主控模块系统需要使用两个外部中断（红外控制及过零检测）、一个定时器中断、发光二极管与LED/LCD显示、通过I/O口对继电器进行通断，并使用串行通信实现温度实时读取，使用常见的单片机AT89C52，满足设计要求。三、 系统整体设计四、 软件设计初始化红外主控程序功率设置加热温度设置加热比较温度值测温显示子程序1、 红外初始化按键查询按键？NY编码发送2、 DS18B20测温程序发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换命令读取温度3、加热控制结束超温标志开始接通继电器关闭蜂鸣器加热档位全功率加热指示灯全亮外中断加热1#、2#指示灯亮外中断加热1#指示灯亮不加热指示灯不亮蜂鸣器报警关闭可控硅断开继电器0档14档58档9档软件设计总结：系统初始化是开启红外中断INT0，通过红外设定档位，预置加热温度。系统默认加热档位为5档，默认加热温度为30度。最低档位为0，最高档位为9，最高加热温度为100。红外确认加热后，开启过零检测INT1，同时开始温度检测。当加热温度到达预置温度时，停止加热关闭过零检测并报警。加热温度下降到预置温度以下时停止报警。加热温度下降到预置温度1度以下时，系统自动开启默认5档进行加热以保持温度不变。同时，红外可在系统工作时关闭加热器。五、系统测试与结果分析1、测试使用的仪器设备：自制的稳压电源，一台直流稳压电源 TPR3003-3C，万用表 BM8300L，万用表T-830B2、测试方法: (1)模块测试 将系统的各模块分开测试，调通后再进行整机调试，提高调试效率。 (2)系统整体测试 将硬件模块和相应的软件的进行系统整机测试。依据设计要求，进行测试。 3、测试结果与分析：实现遥控对系统的整体控制，对热水器加热起开关作用，能够预置温度（0100度），设置档位（09档），实时显示设定值，工作档位，测量温度，当加热温度到达设置温度时可停止加热，并报警提示。当温度下降到设定温度1度以下时能使用初始档位继续加热。系统默认加热温度为30度，默认加热档位为5档。基本实现要求的功能。有待改进部分：软件实时性不强，硬件衔接不够好，测温存在一定误差(23度)。改进方案：通过实际测试可以发现，加热档位越高时，加热温度与设定温度误差越大。1档误差最小，9档误差最大。可以采取方案如下：加热档位高于1档时，采用递进式加热方式。比如说：设定2档，预置温度为100度，当加热温度到达99.9时，自动调为1档加热；设定3档，预置温度100度，当加热到达99.8度时，自动调为2档，达到99.9度时