任務(wù)分配

總體方案設(shè)計(jì)：

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

資料收集：

控制電路設(shè)計(jì)：

軟件編程

加熱電蹈設(shè)計(jì)：

附上整體效果圖【圖片】

目錄

任務(wù)分配........................................................0

第1章緒論....................................................1

1o1設(shè)計(jì)背景.................................................1

1o2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述...................................1

第2章方案設(shè)計(jì)................................................2

2。1性能要求............................2

2.2設(shè)計(jì)思路.............................2

2.3水壺形式的設(shè)計(jì).......................2

2.4水壺材料的選擇.......................2

第3章水壺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).......................3

3.1電水壺尺寸設(shè)計(jì).......................3

3.2水壺加熱管的選擇....................4

第4章電水壺控制電路設(shè)計(jì)................5

4。1總體設(shè)計(jì)思想........................5

4.2單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì).......................5

4O3溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)...................6

4o4LCD1602液晶顯示模塊...............7

4O4.11602LCD的基本參數(shù)及引腳功能....9

4.5ULN2003驅(qū)動(dòng)電路....................10

4.6繼電器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)..................11

第5章軟件控制程序的設(shè)計(jì)................12

5.1總體設(shè)計(jì)思想.........................12

5.2電水壺控制程序設(shè)計(jì)..................12

課程設(shè)計(jì)心得...............................13

附錄1.......................................................................14

參考文獻(xiàn)...................................17

第1章緒論

L1設(shè)計(jì)背景

市場(chǎng)上的電水壺基本可分為兩大類型：非自動(dòng)式普通型和自動(dòng)控溫型電水壺。前一種電

水壺當(dāng)水燒沸后，需要手動(dòng)將電水壺從電源上斷開(kāi)，使用極不方便，當(dāng)人外出遺忘斷電后，

不但會(huì)導(dǎo)致電能的浪費(fèi)和燒壞電水壺，甚至可能會(huì)存在安全隱患；后一種電水壺的溫控裝置

與電水壺都是一體化的，當(dāng)水溫達(dá)到沸點(diǎn)后自動(dòng)斷電，，且維修不易，且價(jià)格比較貴，絕大部分

家庭或單位在出現(xiàn)這種情況后都是將電水壺作報(bào)廢處理，這樣做比較浪費(fèi)資源。

1.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述

以上兩種電水壺都無(wú)法實(shí)現(xiàn)在水燒開(kāi)的情況下低于沸點(diǎn)在一定溫度范圍內(nèi)的自動(dòng)保溫功

能，因此本課設(shè)結(jié)合目前的實(shí)樂(lè)情況，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的，具有保溫功能的智能電水壺.

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4706o4《家用和類似用途電器的安全電水壺的特殊要求》中的有關(guān)規(guī)

定，在非自動(dòng)式普通型電水壺的基礎(chǔ)上，克服以往產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)計(jì)了一種新型的電水壺

自動(dòng)斷電控制器，該產(chǎn)品在電水壺內(nèi)水燒沸后能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷電源，并在加熱完畢后對(duì)水進(jìn)行

保溫，電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理、安全可靠；且該控制器為外接裝置，維修、更換方便，而且價(jià)格相

對(duì)比較便宜。

第2章方案設(shè)計(jì)

2.1性能要求

1、實(shí)現(xiàn)加熱及保溫功能。

2、在達(dá)到100℃時(shí)，自動(dòng)切換到保溫狀態(tài)，當(dāng)水溫低于80℃時(shí)開(kāi)始加熱，當(dāng)加熱至水溫

為90℃時(shí)停止加熱，進(jìn)入保溫循環(huán)程序。

2.2設(shè)計(jì)思路

對(duì)于該電水壺可采用單片機(jī)控制方案，通過(guò)溫度芍感器實(shí)時(shí)采集溫度信息，并根據(jù)相應(yīng)

控制要求，通過(guò)繼電器控制加熱管通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)水壺內(nèi)水的智能加熱。

2.3水壺形式的設(shè)計(jì)

這款電水壺整體采用了流暢曲線造型，手柄采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)，具有防滑設(shè)計(jì)，不管是

擺放在廚房還是客廳甚至是辦公室都起到了不小的美化作用。水壺的主體使用鋁制材料折彎

而成的然后再在接口處用焊接焊制成一體，壺嘴部分也是用鋁制材料折彎而成然后和水壺的

主體部分焊接成一體同理水壺的把手也使用此種方式連接而成的。

圖2T電水壺外觀設(shè)計(jì)圖

2.4水壺材料的選擇

水壺是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡纳钣闷泛腿祟惖慕】涤兄艽蟮穆?lián)系，所以從

健康的角度考慮，水壺的主題材料用鋁制品制成。而水壺的底部因?yàn)橐?jīng)受高溫，所以

在鋁材料中加入了耐溫材料。使水壺的底部更耐高溫.

第3章水壺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1電水壺尺寸設(shè)計(jì)

圖3-2電水壺結(jié)構(gòu)左視圖

圖3-3電水壺結(jié)構(gòu)俯視圖

3.2水壺加熱管的選擇

電水壺是應(yīng)用電熱管來(lái)加熱水.電熱管的加熱部分位于壺內(nèi)，目前市場(chǎng)上電熱水壺使用的

加熱芯主要為兩種，一種是圓圈型，在壺體上的開(kāi)口是兩個(gè)小洞；還有一種就是本文這樣的，

在壺體上的開(kāi)口是一個(gè)大圓。水芯的尺寸都是統(tǒng)一的，正常情況下只要是同形狀的就可以配

用，但市場(chǎng)上也有很少一部分水壺是使用的非標(biāo)尺寸水芯。

本文選用的為：220V,1500W。防水膠墊是耐高溫的優(yōu)質(zhì)透明膠墊（外觀上是透明的，而

不是那種白色或黑色如下圖3—4所示。水壺上開(kāi)孔圓洞的直徑是在38毫米到40毫米之間。

圖3-4加熱管示意圖

第4章電水壺控制電路設(shè)計(jì)

4.1總體設(shè)計(jì)思想

電水壺的控制系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制中心單元，采用DS18B20溫度傳感器，

LCM1602液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)了溫度檢測(cè)、狀態(tài)顯示與控制功能.控制系統(tǒng)可以根據(jù)加熱裝置（電

加熱器）電水壺內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到在加熱后保溫的目的。實(shí)際應(yīng)用結(jié)

果表明，該控制器具有性價(jià)比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

圖4—1單片機(jī)系統(tǒng)圖

4.2單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)系統(tǒng)由STC89C52和一定功能的外圍電路組成，包括為單片機(jī)提供復(fù)位電壓的復(fù)位

電路，提供系統(tǒng)頻率的晶振。這部分電路主要負(fù)責(zé)程序的存儲(chǔ)和運(yùn)行。圖4-2中MCS—51內(nèi)部

時(shí)鐘方式電路外接晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)

外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、諧振器的穩(wěn)定

性、起振的快速性和穩(wěn)定性。晶體可在2MHz之間任選，電容C1和C2的典型值在

20pF?10OpF之間選擇，但在60pF~70pF時(shí)振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定性。典型值通常選擇為

30pF左右，但本電路采用33pFo

為了顯示電水壺的工作情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了三盞LED指示燈如圖4—2所示，分別為加熱指

示燈、保溫指示燈及工作狀態(tài)指示燈.在系統(tǒng)正常工作時(shí)，工作指示燈0.5秒一次不停閃爍；

當(dāng)系統(tǒng)處于加熱模式時(shí)，加熱指示燈點(diǎn)亮，當(dāng)系統(tǒng)處于保溫模式時(shí)，保溫指示燈點(diǎn)亮。

在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片靠近，以減

少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性

能好的NPO高頻電容。STC89c52的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上

電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)中所用到的是上電按鈕復(fù)位。

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圖4

設(shè)計(jì)

模塊

檢測(cè)