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基于单片机的太阳能热水器的控制原理.docx
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2022-11-10
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电热水器的控制系统设计
应用电子技术专业学生 XXX
指导教师
XX
摘要:目前,电能热水器控制器一直处于研究和开发阶段,功能不断完善中,市面在售的控
制器虽然有的控制器配有电加热辅助装置,但都不是全智能性的,给用户带来许多不便。单
片机控制系统是对其水温与水位的不同进行检测和控制。
系统采用 AT89C52微控制器为数据处理器;采用 Pt100传感器作为温度采集元件;采用
TLC2201集成芯片作为信号处理电路;采用 CS5513转换芯片作为 A/D转换电路为微处理器
提供数字信号;采用 PCF8563芯片作为实时时钟/日历控制电路;选用 IMP813芯片用于看门
狗复位电路;采用以 CH451芯片来实现 LED的驱动设计和键盘扫描控制电路。
关键词:微控制器;看门狗;扫描;信号处理电路;数据采集
引 言
我国是热水器生产大国,伴随着住宅消费和人们对生活品质要求的提高,热
水器已有一个高档的奢侈品成为居民乔迁新居,厨卫装修的必备家庭用具。
热水器按照能源类型分为:电热水器,燃气热水器和太阳能热水器。电热水
器安全记录比燃气热水器好。太阳能热水器安装复杂,但节能环保。燃气热水器
小巧,品种多使用方便。太阳能热水器收到安装场所的限制,不是每个家庭都可
以使用的,北方由于天气的原因使用此类热水器的就更少了;燃气热水器目前较
为常用的热水器产品之一,但如果家里以前没有安装过,重新安装比较麻烦,需
要进行燃气和水的改造;电热水器以其方便,可靠等优点收到了很多人的青睐。
电热水器是指用电加热的热水器,是一种可供洗手间,厨房,浴室使用的加用电
器,具有无污染,安全,保温时间长,使用方便等优势。电热水器看起来简单,
实际上却是难以做好的一种家用电器,他的各个部分的设计如控制系统,水路,
外壳,内丹制造,防烫伤制造等,都制约着电热水器的性能和发展。本章将以电
热水器控制系统为例,详细介绍其设计与实现。
1.设计方案论证
1.1 设计的意义
随着国民经济的快速发展和改革开发的程度进一步扩展,人们的生活水品不
断提高,国内外企业之间的交流不断扩大,国外先进的技术和管理经验逐步被国
人引进,以人为本的理念不断被加强,热水器已有一个高档的奢侈品成为企业公
共生活设施,居民乔迁新居,厨卫装修的必备用具。。它具有无污染、安全、保
温时间长、使用方便等优点。
目前国内市场电热水器已广泛使用,一般电热水器多采用双金属片机械温控
器,这样温控精度不高,用户使用中无法显示水箱中温度,使用非常不便。另外,
电热水器安全也是大问题,普通电热水器多采用外配漏电保护器,有漏电发生时
切断电源,但一般漏电保护器质量参差不齐,漏电保护可靠性差,需要用户人工
定期按键测试保护可靠性,这样用户无法实时知道漏电保护器的可嚣性。这种热
水器已不适应现代生活的需求。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。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MCU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。
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。目前,安
全、节能、多功能、智能化是其主要发展方向。
1.2 设计方案选择
本设计采用单片机为主控芯片设计电热水器控制系统,其主要任务是对电
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。
主要功能如下:
(1) 测量热水器内的温度,并通过显示器显示水温,显示范围为 0~70
摄氏度。
(2) 正常状态下实时显示时钟。
(3) 可手动校正时钟。
(4) 可以人工设定热水器内的烧水的温度,范围在 20~70 摄氏度之
间,也可以无需设定,开关打开后自动烧水,最高温度为 70 摄
氏度。
(5) 可以立即开机或在 24 小时内任意设定开机时间。
(6) 具有一定的定时功能,限定烧水时间。
(7) 当热水器内无水时,有报警提示,并且开关自动关闭。
(8) 要求电热水器控制系统有较强的控制能力。
1.3 总体设计方案框图及分析
电热水器控制系统的整体设计方案包括硬件设计方案和软件设计方案。硬件
设计是指以微控制器为核心,由外界温度测量电路、实时时钟电路、键盘、复位
与看门狗电路、热水器加热开关、LED 显示电路、功能显示电路、报警电路组成,
硬件设计方案如图 1 所示。
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