1、南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校,04屆畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 電熱水器的設(shè)計(jì)和制作 指導(dǎo)教師:吳建林 小組成員:嚴(yán)婷、林雨露、楊月、陳竹君、胡倩婷,紅外線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)與制作,1、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題應(yīng)達(dá)到的目的 2、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 3、對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題成果的要求 4、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題工作進(jìn)度計(jì)劃 5、選題依據(jù)與現(xiàn)有認(rèn)識(shí) 6、控制器選型及P89C61的功能特點(diǎn) 7、電熱水器原理圖及原理 8、設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題及相應(yīng)解決辦法 9、主要參考文獻(xiàn) 10、電路板設(shè)計(jì)制作元件預(yù)算,1、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題應(yīng)達(dá)到的目的,隨著中國(guó)電力基礎(chǔ)設(shè)施不斷建立和完善，儲(chǔ)水式熱水器的普及，電熱水器

2、市場(chǎng)中又一細(xì)分產(chǎn)品即快熱式電熱水器因其更快、更方便、和小巧、時(shí)尚的外形越來(lái)越受到人們的親睞。其作為業(yè)內(nèi)的新生力量在迅速崛起并不斷壯大。其03、04年年增長(zhǎng)速度已超過(guò)50%，雖然市場(chǎng)銷售的總量仍然少于燃?xì)馐胶蛢?chǔ)水式，但它的市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)06年可超過(guò)15%。毋庸質(zhì)疑，即快熱式電熱水器是今后熱水器的發(fā)展方向。隨著氣價(jià)的上漲，相信今后電熱水器市場(chǎng)仍將會(huì)呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。 在現(xiàn)代社會(huì)中，熱水器控制電路的原理不僅應(yīng)用于生活方面，其運(yùn)用也涉及到了生產(chǎn)各個(gè)方面。隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見(jiàn)到熱水器控制電路的影子，其將更好的服務(wù)于社會(huì)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給

3、人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)電熱水器控制器具有新穎、價(jià)廉、安全、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，并且在國(guó)產(chǎn)電熱水器上獲得了成功應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的一些方法也適用于冰箱、空調(diào)等家用電器的電腦控制設(shè)計(jì)中。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的C51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。,本次設(shè)計(jì)的紅外線防盜報(bào)警器是以MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)， 應(yīng)用當(dāng)今最流行的AT89C2051單片機(jī)控制；用紅外

4、線收發(fā)管進(jìn)行檢測(cè)；探測(cè)信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié)能且抗干擾等。利用單片機(jī)讀取控制芯片(AT89C2051)數(shù)據(jù)，利用反向器cc4069芯片接受到紅外端口的脈沖信號(hào),然后記錄數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳送到控制芯片再有控制芯片判斷給警報(bào)系統(tǒng)是否報(bào)警，其中控制部分和紅外接收器兩個(gè)部分是整個(gè)電路課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。,2、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求,3、對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題成果的要求,該電熱水器要做到操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低，同時(shí)免除了令用戶不滿控溫精度低、可靠性差、功能單一等局面。 該熱水器控制器電路主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫、水位的控制，并滿足不同用戶的個(gè)性需求。,4、本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題工作進(jìn)度計(jì)劃,起迄日期

5、工作內(nèi)容 11年5月10日-5月16日 布置任務(wù)書(shū)，熟悉課題，完成開(kāi)題報(bào)告 11年5月17日-5月31日 硬件電路設(shè)計(jì)與制作 11年6月01日-6月07日 編寫(xiě)程序，完成中期匯報(bào) 11年6月08日-6月14日 運(yùn)行調(diào)試 11年6月15日-6月21日 編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 論文答辯 （時(shí)間統(tǒng)一安排）,5、選 題 依 據(jù) 與 現(xiàn) 有 認(rèn) 識(shí),熱水器控制電路有單片機(jī)、鍵盤(pán)、液晶顯示器、水溫傳感器（18B20）、水位傳感器（探針式）等硬件組成，然后和軟件結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)熱水器控制電路的功能。該設(shè)計(jì)的主要原理是：主控制器中的單片機(jī)芯片采用的是P89C61由于芯片內(nèi)部有EEPROM（Flash ROM）存儲(chǔ)器，

6、所以不用外加存儲(chǔ)器，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。溫度傳感器18B20將探測(cè)到的水溫的數(shù)據(jù)信號(hào)傳到單片機(jī)中，經(jīng)過(guò)單片機(jī)來(lái)判斷溫度是否達(dá)到我們所需要的預(yù)先設(shè)定的溫度。如果沒(méi)有達(dá)到，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出一個(gè)指令啟動(dòng)熱得快對(duì)水進(jìn)行加熱。如果水溫達(dá)到我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器18B20 接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷，就會(huì)使熱得快停止加熱。如果溫度高于我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)也會(huì)通過(guò)溫度傳感器18B20 接受到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷，使熱得快不加熱，等水溫慢慢的冷卻下來(lái)到達(dá)我們預(yù)先設(shè)定的溫度值。如果溫度要稍許的低于（高于）我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)會(huì)馬上給控制熱得快電路一個(gè)指令，啟動(dòng)（停止）加熱電路，從

7、而實(shí)現(xiàn)了溫度的控制。當(dāng)然控制水溫主要用到了PID算法，這樣實(shí)現(xiàn)了精確的控制水的溫度。,6、控制器選型及P89C61的功能特點(diǎn),P89C60X2/61X2Flash存儲(chǔ)器增加了EPROM所沒(méi)有的在線擦除和編程特性。對(duì)芯片的擦除操作將整個(gè)程序存儲(chǔ)區(qū)都擦除。塊擦除功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意Flash塊進(jìn)行擦除。在系統(tǒng)編程和標(biāo)準(zhǔn)的并行編程都是可行的。片內(nèi)產(chǎn)生的擦除和寫(xiě)入時(shí)序?yàn)橛脩籼峁┝肆己玫木幊探涌凇?P89C6,P89C60X2 和P89C61X2 分別包含512 字節(jié)和1024 字節(jié)RAM、32個(gè)I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6中斷源-4中斷優(yōu)先級(jí)-嵌套的中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)增強(qiáng)型UART、看門(mén)狗定時(shí)器以及片

8、內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。,P89C60X2/61X2特性,(1)Flash EPROM 帶塊擦除的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器； (2)內(nèi)部固化了1K 字節(jié)的Boot ROM 包含了一個(gè)低級(jí)的在系統(tǒng)編程子程序和一個(gè)默認(rèn)的串行裝載程序； (3)如果內(nèi)部程序存儲(chǔ)器被禁止( EA=0)外部程序空間最多可達(dá)64k字節(jié)； (4)編程和擦除電壓為+5V(可承受+12V)； (5)使用ISP 進(jìn)行讀/編程/擦除； (6)并行編程的硬件接口與87C51兼容； (7)可對(duì)Flash 程序代碼進(jìn)行編程加密； (8)每個(gè)字節(jié)至少10,000 次擦除/編程周期； (9)數(shù)據(jù)至少可保存10 年；,7、紅外線防到器設(shè)計(jì)原理圖及原理,電熱水

9、器設(shè)計(jì)電路原理,熱水器控制電路有單片機(jī)、鍵盤(pán)、液晶顯示器、水溫傳感器（18B20）、水位傳感器（探針式）等硬件組成，然后和軟件結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)熱水器控制電路的功能。該設(shè)計(jì)的主要原理是：主控制器中的單片機(jī)芯片采用的是P89C61由于芯片內(nèi)部有EEPROM（Flash ROM）存儲(chǔ)器，所以不用外加存儲(chǔ)器，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。溫度傳感器18B20將探測(cè)到的水溫的數(shù)據(jù)信號(hào)傳到單片機(jī)中，經(jīng)過(guò)單片機(jī)來(lái)判斷溫度是否達(dá)到我們所需要的預(yù)先設(shè)定的溫度。如果沒(méi)有達(dá)到，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出一個(gè)指令啟動(dòng)熱得快對(duì)水進(jìn)行加熱。如果水溫達(dá)到我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)通過(guò)溫度傳感器18B20 接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷，就會(huì)使熱得快停

10、止加熱。如果溫度高于我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)也會(huì)通過(guò)溫度傳感器18B20 接受到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行判斷，使熱得快不加熱，等水溫慢慢的冷卻下來(lái)到達(dá)我們預(yù)先設(shè)定的溫度值。如果溫度要稍許的低于（高于）我們預(yù)先設(shè)定的溫度值，單片機(jī)會(huì)馬上給控制熱得快電路一個(gè)指令，啟動(dòng)（停止）加熱電路，從而實(shí)現(xiàn)了溫度的控制。當(dāng)然控制水溫主要用到了PID算法，這樣實(shí)現(xiàn)了精確的控制水的溫度?？刂扑恢饕ㄟ^(guò)水位傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制器實(shí)現(xiàn)了四段水位的控制 (洗頭、冬天洗臉、洗澡、燒開(kāi)水等)。主要是根據(jù)不同的需要來(lái)設(shè)置水位的，當(dāng)水位達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，探針就會(huì)通過(guò)光電耦合把信號(hào)傳到單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的處理判斷來(lái)給水位控制電路指令

11、的，使進(jìn)水電磁閥或出水電磁閥停止工作。當(dāng)水位少于或多于我們?cè)O(shè)定的水位時(shí)，單片機(jī)也會(huì)通過(guò)水位傳感器所接收的信號(hào)進(jìn)行判斷，從而給水位控制電路發(fā)出一個(gè)指令，使進(jìn)水電磁閥開(kāi)始或停止工作和出水電磁閥停止或開(kāi)始工作，從而實(shí)現(xiàn)了水位的控制。鍵盤(pán)是動(dòng)態(tài)掃描的方式，總共有16個(gè)鍵，其中“09”數(shù)字鍵是“溫度設(shè)置和水位設(shè)置”鍵，其中在水溫設(shè)置模式時(shí)，“09”數(shù)字鍵是設(shè)置水溫鍵；當(dāng)在設(shè)置水位模式時(shí)，“AD”數(shù)字鍵是設(shè)置水位的功能鍵；剩余的鍵中有兩個(gè)鍵，一個(gè)鍵是“進(jìn)入水溫設(shè)置模式”鍵， 一個(gè)鍵是 “進(jìn)入水位設(shè)置模式”鍵，還有兩個(gè)鍵一個(gè)是當(dāng)水溫、水位設(shè)定后“確認(rèn)”模式，另一個(gè)是清除所設(shè)定的水溫和水位值的“清零”鍵；最后

12、兩個(gè)鍵，一個(gè)是“進(jìn)水“控制鍵，一個(gè)鍵是“出水”控制鍵。所以我們只要使用鍵盤(pán)和觀察液晶顯示器的溫度和水位狀態(tài)就可以控制整臺(tái)熱水器工作，從而實(shí)現(xiàn)水溫水位的控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了熱水器的智能化控制。,二、電熱水器軟件設(shè)計(jì),該控制器的功能實(shí)現(xiàn)是通過(guò)鍵盤(pán)掃描和溫度傳感器以及水位傳感器（探針式）循環(huán)掃描，把信息傳遞給單片機(jī)。通過(guò)單片機(jī)中已編的程序來(lái)控制外部加熱裝置和進(jìn)、出水裝置的。該控制器的所有功能只需要在鍵盤(pán)上操作就可以完成。 首先單片機(jī)一直在循環(huán)檢測(cè)溫度和水位以及在循環(huán)掃描鍵盤(pán)。循環(huán)檢測(cè)溫度和水位就是要適時(shí)地把當(dāng)前的水溫和水位反映出來(lái)。鍵盤(pán)掃描主要是便于適時(shí)的接受用戶的操作信息，從而就可以達(dá)到我們控制和設(shè)

13、置水溫水位的目的。,主程序流程圖,8、設(shè)計(jì)中遇到問(wèn)題及相應(yīng)解決辦法,1.設(shè)計(jì)、只做該課題遇到的問(wèn)題 （1）理論知識(shí)方面 （2）單片機(jī)控制調(diào)節(jié)時(shí)存在的問(wèn)題 （3）利用單片機(jī)讀取反相器數(shù)據(jù)時(shí)存在的問(wèn)題 2.解決該問(wèn)題的方法 （1）多看一些有關(guān)單片機(jī)理論和控制方面的書(shū)籍 （2）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢相關(guān)資料 （3）向指導(dǎo)老師咨詢,9、主要參考文獻(xiàn),1 康華光. 電子技術(shù)M. 第四版. 北京：高等教育出版社，2000. 2 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 M. 第二版. 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2000. 3 胡乾斌, 李光斌. 單片微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用 M . 武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001. 4 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 5 李光飛，李良兒，樓然苗. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 6 郁有文, 常健, 程繼紅. 傳感器原理及工程應(yīng)用M . 西安：西安電子科技大學(xué)出版社, 2003. 7張倫譯傳感器和信號(hào)調(diào)節(jié) M（第2版）. 北京： 清華大學(xué)出版社,2003. 8高峰. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M北京：北京科學(xué)出版社，2003. 9 10 甘賢海,丁國(guó)清. 基于PIC單片機(jī)的熱水控制器設(shè)計(jì)J . 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用.上海交通大