开题报告___基于单片机的电热水器控制器设计

西安交通大学xx学院本科毕业设计（论文）开题报告题目基于单片机的电热水器控制器设计所在系电气与信息工程系学生姓名XXXXXX专业测控技术与仪器班级测控XXX学号XXXXXXX指导教师XXXXX教学服务中心制表年月开题报告填写要求1、开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会审查学生答辩资格的依据之一。此报告在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、专业负责人审查、主管系主任签字后生效。2、开题报告的内容必须按我院统一设计的电子文档标准格式打印，不得随便涂改，禁止剪贴。3、参考文献应不少于10篇（不包括词典、手册）。文献综述中应用参考文献处应标出文献序号，参考文献目录应按国标GB／Ｔ7714—2005的要求填写。4、系、专业名称应写中文全称，不能用数字代码；学生的学号要写全号。5、有关年月日，应按国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》的规定，一律用阿拉伯数字填写，如“2004年3月15日”或“2004—03—15”。6、指导教师意见、专业和系的意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改。本科毕业设计（论文）开题报告对题目的陈述1.背景及意义：目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商不断追求的目标。快热式家用电热水器无需储水罐，热水即开即用，无需预热，减少了电能的浪费，应用价值极高。另外还具有体积小、使用安全、安装方便等优点。设计采用数码管显示水温，有功率档调节，出水温度自动控制。系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计，系统程序设计包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与温度检测函数程序等的设计。热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器。具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。随着人民生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展,电热水器得到不断普及。目前市场上有两种电热水器,连续水流式和贮水式。前者虽具有加热速度快和体积小等优点,但功率太大,大多数家庭的供电线路难以承受。而市场上贮水式电热水器大多数采用机械式控制器,存在控温精度低、加热时间长、可靠性差、功能单一等不足。针对上述情况,利用先进的单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,可设计出一种多功能的电热水器控制器。根据MOTOROLA公司的MC68HC05系列单片机的资源情况,选用MC68HC05构成电热水器的控制器能够实现对所有功能的控制。对于家用电热水器来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的丛础。热水器控制电路数控部分采用AT89S52单片机作为控制核心。硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。本系统硬件方案论证包括单片机、温度检测传感器、加热控制驱动电路、电源电路、及键盘和显示等电路的选择。一款新型的智能家用电热水器。该热水器采用motarola的MC68HC908GR8系列的单片机作为控制中心，它具有抗干扰能力强，性能稳定等优点。本设计方案较为简单，但只要稍加改进并完善，即可投入批量生产。随着信息技术的发展，智能化的家用电器将逐渐走进人们的家庭。在该设计基础上，利用68HC908GR8丰富的片上资源及SCI、USB模块通过电话线或网线和家用电脑及因特网相连，可实现对家用电器的远程集中控制，从而使人们的生活更加轻松方便。生活质量的提高使得消费者对电热水器的要求越来越趋向于智能化和数字化，因此我们采用motorola的ＭC68HC908单片机作为控制中心设计了这款智能家用电热水器，型号暂定为ＭＨL—Ｉ。它抗干扰能力强，工作可靠稳定，完全满足高性能的电热水器的控制要求[][[]2]。基于$3F9488单片机的热泵热水器控制器是了一款以三星$3F9488单片机为核心的控制器。该控制器由主控板和液晶操作板构成，主控制板由多路温度与压力数据采集、开关量输入／输出控制、缺相与相序检测等硬件模块构成；液晶操作板具有系统参数显示、按键输入、故障报警等人机交互操作功能，主控制板和液晶操作板之间通过串口通讯进行数据交换。采用IARforSamsungSAM8开发环境完成了软件设计。实际使用表明，该控制器可以安全可靠地控制家用、小型商用热泵热水器正常运行，操作简便、功能完善，具有较高的性价比。为了满足对热泵热水器智能控制的需求，本研究采用双$3F9488单片机开发了一款热泵热水器控制器。实际使用结果表明，该控制器工作安全可靠、操作简易、成本低廉，能够满足家用和小型商用热泵热水器的控制应用需求[[4]][4]。模糊控制技术是一种具有广阔应用前景的技术,采用16位高性能单片机SPCE061A结合模糊控制技术,设计了家用电热水器模糊控制系统,完成了系统硬件和软件设计计,增强了系统功能,提高了系统的安全性。目前市场上有两种电热水器,连续水流式和储水式。前者虽然具有加热速度快和体积小等优点,但需要功率大,储水式电热水器大多数采用机械式,存在温度控制简单、精度低、加热时间长、可靠性差且功能单一等不足。针对上述情况,基于单片机电热水器模糊控制系统设计是利用先进的16位SPCE061A单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,设计了一种多功能家用电热器模糊控制器[[5]][5]。基于单片机AT89瞵2电热水器控制系统，该系统的功能是对电热水器进行温度采集与显示、时钟的显示、热水器的开机方式控制等。设计了系统硬件以微控制器为控制核心，由外围温度检测电路、实时时钟电路、键盘、热水器加热开关、LED显示电路、功能指示电路、报警电路等组成。其中温度测量是电热水器控制系统的重要组成部分，主要采用的是Ptl000铂电阻温度传感器进行温度采集。基于单片机控制的电热水器，具有反应灵敏，抗干扰能力强，稳态温度波动小，达到设定的温度时间短，节省电能等要求[[8]][8]。温度控制器用于自制家用电热水器的控制,目前市场上出售的家用电热水器虽然性能日趋完善,但都有一个共同的缺点即用过之后仍保留一箱热水暂时用不上电子爱好者不妨自己动手做一个家用电热水器不但解决了这个问题,而且由于本电路具有防干烧、水位指示、恒温及漏电自动切断电源等功能因此使用起来安全感倍增[[11]][11]。智能型电热水器的控制系统设计是利用PIC16C27单片机实现了对智能型电热水器的控制。其主要控制功能除了通常的控制加热和保护外，还具有较强的智能，包括根据用户设定的温度自动调节冷热水的混水比例，给出恒定温度的出水等*同时介绍了系统的结构、硬件和软件设计。由于电热水器进入市场的时间不长，所以在功能和控制方面还远没有达到成熟的程度。目前，安全、节能、多功能、智能化是其主要发展方向。现在市场上一部分电储水式电热水器甚至还采用可靠性较差的机械式温度控制，同时由于没有S-H芯片的参与,一般只有简单的测量和控制，难以满足人们对现代电器的要求。利用目前微电子的最新成果改善电热水器的性能已经完全可能和必要。本文利用PIC16C27单片机作为热水器的控制器核心，给出了一种智能型家用电热水器的设计，不但具有水胆温度的自动加热控制功能，而且可以实现出水温度的自动控制。其水胆温度和出水温度可以由用户自行设定，然后由单片机实现记忆和控制。在安全性方面，可以实现上水停电（用水切断加热管的电源）、漏电保护等功能。此外，具有24h内的开机设定等智能功能[[14]][14]。电热水器是一种可供浴室洗手间及厨房使用的家用电器,市场上传统的机械式电热水器控制精度低、可靠性差,随着人们生活质量的提高,人们对电热水器的要求越来越趋向于智能化和数字化,笔者采用AT89C51单片机作为控制器设计了一款智能家用电热水器,基本实现了智能控制功能。该智能热水器具有以下功能使用高清晰度数码管实时显示水温,范围0~100C。可用键盘方便地设定水温,并显示设定的温度。按设定温度加热到相应水温,并具有保温功能。系统利用集成温度传感器AD590完成温度测量并转换成模拟电压信号,经由A/D转换器ADC0804转换成数字信号送到AT89C51单片机中,单片机将采集到的温度值与通过键盘设定的温度值进行比较。根据比较结果,控制加热器的开断,同时将温度值实时显示在LED显示器上。家用电热水器模糊控制器的设计是针对情况利用其缺点是温控简单、精度低、加热时间长、可靠性差且功能单一等情况,利用先进的单片机作为控制器的核心结合模糊控制技术,设计的一种多功能电热水器控制器。控制器的主要目的是对贮水式热水器进行水温控制。热水器的开机方式应具有立即开机和定时开机功能。除此之外,本控制器还具有以下特点:1、可实时显示水温,其显示范围为0～99℃;2、可在20～80℃的范围内任意设定水温;3、可在24小时内任意设定开机时间;4、可随时查看和校正实时时钟;5、具有漏电保护功能,，一旦对外漏电电流超过15mA,漏电保护器可在1/10秒内自动切断电源,保证人身安全;6、具有超温断电保护并报警提示的功能;7、出现传感器故障时,可迅速切断加热丝电源并报警提示;8、系统掉电时能够保持设定数据。基于单片机的数据采集系统的硬件组成及相关的接口电路设计。采用VisualBasic编写上位机监测软件，对数据进行实时的远程监测记录。鉴于上述系统功能要求以及智能仪表的体积小、成本低、功能强、抗干扰并尽可能达到更高精度的要求，本系统在硬件设计方面具有如下特点：(1)控制主板采用ATMEL89S52作为核心芯片。作为与MCS-51系列兼容的单片机，无论在运算速度，还是在内部资源上均可胜任本系统的要求。根据日常温度测量范围的要求，本系统采用DS18B20作为温度传感器，采用ADC0831芯片对电压进行测量。（2）整个系统遵循冗余原则以及模块化原则，并尽可能选用典型、常用、易于替换的芯片和电路，为系统的开放性、标准化、模块化打下了良好的基础。2.课题研究的方案设计（方法、手段、技术路线、可行性论证）本论文（设计）要研究或解决的问题：设计家用电热水器控制器，有功率档调节，使控制器控制的热水器功率为2000W，采用两个加热棒。可以显示热水器当前水温和设置水温；可以进行水温设置；设计也要实现可以进行速热整桶水、低功率等加热模式的选择等功能。利用LCD显示屏对加热、保温和低功率三种加热模式进行显示。系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计，系统程序设计包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与温度检测函数程序等的设计。本论文（设计）采用的研究手段和方法：对于收集的文献资料进行学习和总结，通过使用观察法，文献研究法两种方法进行研究比较，实践证明文献研究法使我能直观的对研究的课题有更多的了解。直流稳压电源由整流桥，滤波电路，稳压电路组成。稳压电路采用CW7805芯片，电热水器控制电路由时钟电路，复位电路，单片机，按键，LCD1602，传感器，继电器等部分组成。运行程序，传感器检测水温，水温低于设置温度时，单片机控制继电器对电热水器加热。当水温高于设置温度时，单片机控制继电器断电，停止加热。3.主要进度安排3月4日至3月13日：写出开题报告；3月14日至3月29日：组建单片机电热水器控制器设计总体结构框图；3月30日至4月10日：根据设计要求，通过理论分析和计算选择电路参数；4月11日至4月25日：根据操作功能要求，确定键盘控制功能，按要求确定显示方式、指示类型和单位；4月26日至5月10日：采用单片机编写应用程序并调试通过；5月18日至5月20日：对系统进行测试和结果分析；5月30日至5月30日：写出论文；6月14日至6月10日：论文答辩；6月15日：提交毕业设计成绩。4.参考文献目录[1]关健成,何碧霞.基于单片机的温度检测系统设计[J].自动化应用,2010(10):64-68[2]张平川,许兴广.基于单片机电热水器模糊控制系统设计[J].2007（10）：145-146[3]季晓芳,张春来.家用电热水器控制系统的实验研究[J].电子测试,200