智能电水壶资料

任务分配

总体方案设计：

产品结构设计：

资料收集：

控制电路设计：

软件编程

加热电蹈设计：

附上整体效果图【图片】

目录

任务分配........................................................0

第1章绪论....................................................1

1o1设计背景.................................................1

1o2系统总体方案设计概述...................................1

第2章方案设计................................................2

2。1性能要求............................2

2.2设计思路.............................2

2.3水壶形式的设计.......................2

2.4水壶材料的选择.......................2

第3章水壶结构设计.......................3

3.1电水壶尺寸设计.......................3

3.2水壶加热管的选择....................4

第4章电水壶控制电路设计................5

4。1总体设计思想........................5

4.2单片机系统设计.......................5

4O3温度检测模块设计...................6

4o4LCD1602液晶显示模块...............7

4O4.11602LCD的基本参数及引脚功能....9

4.5ULN2003驱动电路....................10

4.6继电器驱动电路设计..................11

第5章软件控制程序的设计................12

5.1总体设计思想.........................12

5.2电水壶控制程序设计..................12

课程设计心得...............................13

附录1.......................................................................14

参考文献...................................17

第1章绪论

L1设计背景

市场上的电水壶基本可分为两大类型：非自动式普通型和自动控温型电水壶。前一种电

水壶当水烧沸后，需要手动将电水壶从电源上断开，使用极不方便，当人外出遗忘断电后，

不但会导致电能的浪费和烧坏电水壶，甚至可能会存在安全隐患；后一种电水壶的温控装置

与电水壶都是一体化的，当水温达到沸点后自动断电，，且维修不易，且价格比较贵，绝大部分

家庭或单位在出现这种情况后都是将电水壶作报废处理，这样做比较浪费资源。

1.2系统总体方案设计概述

以上两种电水壶都无法实现在水烧开的情况下低于沸点在一定温度范围内的自动保温功

能，因此本课设结合目前的实乐情况，设计了一种实用的，具有保温功能的智能电水壶.

根据国家标准GB4706o4《家用和类似用途电器的安全电水壶的特殊要求》中的有关规

定，在非自动式普通型电水壶的基础上，克服以往产品的设计缺陷，设计了一种新型的电水壶

自动断电控制器，该产品在电水壶内水烧沸后能实现自动切断电源，并在加热完毕后对水进行

保温，电路设计结构合理、安全可靠；且该控制器为外接装置，维修、更换方便，而且价格相

对比较便宜。

第2章方案设计

2.1性能要求

1、实现加热及保温功能。

2、在达到100℃时，自动切换到保温状态，当水温低于80℃时开始加热，当加热至水温

为90℃时停止加热，进入保温循环程序。

2.2设计思路

对于该电水壶可采用单片机控制方案，通过温度芍感器实时采集温度信息，并根据相应

控制要求，通过继电器控制加热管通断，实现对水壶内水的智能加热。

2.3水壶形式的设计

这款电水壶整体采用了流畅曲线造型，手柄采用人体工学设计，具有防滑设计，不管是

摆放在厨房还是客厅甚至是办公室都起到了不小的美化作用。水壶的主体使用铝制材料折弯

而成的然后再在接口处用焊接焊制成一体，壶嘴部分也是用铝制材料折弯而成然后和水壶的

主体部分焊接成一体同理水壶的把手也使用此种方式连接而成的。

图2T电水壶外观设计图

2.4水壶材料的选择

水壶是人们日常生活中不可或缺的生活用品和人类的健康有着很大的联系，所以从

健康的角度考虑，水壶的主题材料用铝制品制成。而水壶的底部因为要经受高温，所以

在铝材料中加入了耐温材料。使水壶的底部更耐高温.

第3章水壶结构设计

3.1电水壶尺寸设计

图3-2电水壶结构左视图

图3-3电水壶结构俯视图

3.2水壶加热管的选择

电水壶是应用电热管来加热水.电热管的加热部分位于壶内，目前市场上电热水壶使用的

加热芯主要为两种，一种是圆圈型，在壶体上的开口是两个小洞；还有一种就是本文这样的，

在壶体上的开口是一个大圆。水芯的尺寸都是统一的，正常情况下只要是同形状的就可以配

用，但市场上也有很少一部分水壶是使用的非标尺寸水芯。

本文选用的为：220V,1500W。防水胶垫是耐高温的优质透明胶垫（外观上是透明的，而

不是那种白色或黑色如下图3—4所示。水壶上开孔圆洞的直径是在38毫米到40毫米之间。

图3-4加热管示意图

第4章电水壶控制电路设计

4.1总体设计思想

电水壶的控制系统以STC89C52单片机为控制中心单元，采用DS18B20温度传感器，

LCM1602液晶显示器，实现了温度检测、状态显示与控制功能.控制系统可以根据加热装置（电

加热器）电水壶内的水温达到预先设定的温度，从而达到在加热后保温的目的。实际应用结

果表明，该控制器具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。

图4—1单片机系统图

4.2单片机系统设计

单片机系统由STC89C52和一定功能的外围电路组成，包括为单片机提供复位电压的复位

电路，提供系统频率的晶振。这部分电路主要负责程序的存储和运行。图4-2中MCS—51内部

时钟方式电路外接晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对

外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定

性、起振的快速性和稳定性。晶体可在2MHz之间任选，电容C1和C2的典型值在

20pF〜10OpF之间选择，但在60pF~70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常选择为

30pF左右，但本电路采用33pFo

为了显示电水壶的工作情况，我们设计了三盏LED指示灯如图4—2所示，分别为加热指

示灯、保温指示灯及工作状态指示灯.在系统正常工作时，工作指示灯0.5秒一次不停闪烁；

当系统处于加热模式时，加热指示灯点亮，当系统处于保温模式时，保温指示灯点亮。

在设计印刷电路板时，晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装的与单片机芯片靠近，以减

少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性

能好的NPO高频电容。STC89c52的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路通常采用上

电自动复位和按钮复位两种方式。本设计中所用到的是上电按钮复位。

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