基于单片机简易热水器恒温系统的设计

基于单片机简易热水器恒温系统的设计(任务书,开题报告,外文翻译,论文16000字)
摘要
热水器是人们在生活中必不可少的家电，不管是洗浴用的热水器还是洗手盆中使用的水龙头式热水器，在人们的生活中都得到了广泛的应用。在寒冷的北方，人们更是离不开对热水器的依赖，其中，操作简单，安全便捷的电热水器是目前市场上的主流产品。为了让热水器实现智能控制，即自动开启和停止加热模式，让水温保持在一恒定值，不需要人为干涉，本次设计的主要研究内容是DS18B20温度传感器检测温度，单片机利用检测温度做温度处理，制作出一款不仅经济，而且效率较高的热水器恒温系统。系统中的DS18B20将测量温度传给单片机，由单片机根据温度的情况实时调节固态继电器的开合来控制加热棒是否加热。研究的结果表明：51单片机配合DS18B20传感器可以设计出一套热水器智能恒温系统。这一研究结果对于热水器恒温系统的改进工作具有重要的指导意义。本次设计的特色：虽然热水器恒温系统的实现有很多种方法，但是目前主流的实现方法普遍存在成本高，原理复杂的缺点；本设计所采用的方案无论是硬件还是软件实现起来都非常简单，降低成本的同时还保证了温度控制的准确性。
关键词：单片机；热水器恒温系统；智能恒温
 
Abstract
Water heater is an essential household appliance in people's life. Whether it is a bath water heater or a faucet type water heater used in a wash basin, it has been widely used in people's lives. In the cold north, people are inseparable from the dependence on water heaters. Among them, simple, safe and convenient electric water heaters are the mainstream products on the market. In order to allow the water heater to achieve intelligent control, that is automatically open and stop the heating mode, so that the water temperature is maintained at a constant value, without human intervention, the main research content of this design is the DS18B20 temperature sensor detection temperature, microcontroller temperature detection using the detection temperature, A water heater thermostat system that is not only economical but also highly efficient is produced. The DS18B20 in the system transmits the measurement temperature to the SCM. The SCM controls the opening and closing of the SSR in real time according to the temperature conditions to control whether the heating bar is heated. The result of the research shows that a single-chip microcomputer with DS18B20 sensor can design a water heater intelligent constant temperature system. This research result has important guiding significance for the improvement of the constant temperature system of water heaters. The characteristics of this design: Although there are many ways to implement the water heater thermostat system, the current mainstream implementation methods have the disadvantages of high cost and complicated principle; the solution adopted in this design is very simple to implement both hardware and software. While reducing costs, it also ensures the accuracy of temperature control.
Key Words:MCU;Water heater thermostat system;Intelligent constant temperature
 
课题研究内容
本次毕业设计的是基于单片机简易热水器恒温系统，主要由单片机最小系统、温度检测模块、按键功能模块、温度显示模块、温度控制模块和加热模块六个模块组成。其中单片机的选择较为丰富，可以是8位机也可以是32位机，单片机的程序设计可以丰富化，如加入单片机参数掉电保存功能；温度检测模块有多种测温的选择，包括传统的热电偶测温，以及较为先进的温度传感器测温；温度显示模块既可以采用LCD液晶显示屏，也可以使用简单方便的共阴极数码管来显示温度，要求温度显示精度为0.1℃；按键功能模块要有设置键，参数加键，参数减键。最后，整个系统具有水温参数设置功能（通过设置键进入设置界面，按下参数加和参数减可以设置温度上限报警参数和下限报警参数，H代表上限参数值设置，L代表下限参数值设置）。
 

目录
第1章绪论    1
1.1 研究的背景、目的和意义    1
1.2 国内外研究现状    1
1.3 课题研究内容及预期目标    2
1.3.1 课题研究内容    2
1.3.2 预期目标    3
第2章系统总体方案设计与论证    4
2.1 单片微控制器方案的选择与论证    4
2.1.1 采用STM32F103微控制器    4
2.1.2 采用STC89C52微控制器    5
2.2 温度检测模块方案的选择与论证    5
2.2.1 采用热电偶测温    5
2.2.2 采用温度芯片DS18B20测温    5
2.3 温控模块方案的选择与论证    6
2.3.1 采用PID进行温控    6
2.3.2 采用继电器进行温控    6
2.4 按键功能模块方案的选择与论证    7
2.4.1 采用矩阵键盘    7
2.4.2 采用独立键盘    7
2.5 温度显示模块方案的选择与论证    8
2.5.1 采用LCD显示温度    8
2.5.2 采用数码管显示温度    8
2.6 加热器方案的选择与论证    9
2.6.1 采用“热得快”加热    9
2.6.2 采用加热棒加热    9
第3章系统总体硬件电路设计    10
3.1 系统硬件框图设计    10
3.2 硬件模块电路设计    11
3.2.1单片机最小系统    11
3.2.2 温度检测模块    11
3.2.3 温度控制模块    12
3.2.4 按键功能模块    13
3.2.5 温度报警模块    13
3.2.6温度显示模块    14
第4章单片机程序设计    17
4.1 主程序的设计    17
4.2温度获取并转换子程序    18
4.3温度读取子程序    19
4.4 温度显示子程序    20
4.5温度处理子程序    21
4.6 独立按键扫描子程序    22
4.7定时器中断子程序    23
第5章系统仿真调试    25
5.1 仿真软件Protues    25
5.2系统仿真调试过程    25
5.2.1系统温度控制仿真调试    26
5.2.2 按键功能仿真调试    28
5.3系统仿真调试结果    31
第6章实物制作及演示    32
6.1 实物制作    32
6.2 实物演示    33
6.2.1 温度控制演示    33
6.2.2 按键功能演示    35
第7章结论    37
参考文献    38
附录A 设计程序    40
致谢    47