基于单片机的家用热水器控制器的设计开题报告

毕业论文（设计）开题报告

论文题目：基于单片机的家用热水器控制器的设计

系部名称：信息工程系专业班级：自动081 学生姓名：xxx 学号：............指导教师：xxx 教师职称：讲师

20 年月日

毕业论文（设计）开题报告

一、文献综述：

一、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。

二、主题

热泵热水器是继电热热水器、燃气热水器以及太阳能热水器之后出现的新型热水器，它避免了电热水器漏电、干烧及燃气热水器使用时易产生煤气中毒等安全隐患，克服了太阳能热水器受天气影响大等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等优点[1]。

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]。

太阳能热水器作为三大热水器之一，因其无污染、使用方便、长期投入成本低等特点，而越来越受到人们的青睐，但与之配套的控制器却还一直处于研究和开发阶段，为解决水温水位的自动控制问题，本电路专门设计水温的实时监测，并在设计中将水位多级化，实现更精确的测量。本次设计运用AT89C52单片机，设计一种自动控制电路，该电路用于太阳能热水器。当使用热水器时，可以自动进行温度检测和液位检测，使太阳能自动补水或排水，真正做到最简单化。并且该电路易于扩展，可实现多点的温度检测，或者更多点的液位检测。文章详细介绍基于单片机的太阳能热水器自动控制系统组成、硬件设计。太阳能热水器自动控制电路采用AT89S52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、数码显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等。数码管实时切换显示当前温度与当前液位。当液位过高时，蜂鸣器报警，并且电机反转进入排水过程：当液位过低时，蜂鸣器报警，并且电机正转进入进水过程。本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性[3]。

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IAR for Samsung SAM8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]。

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]。

随着现代工业和城镇建设的快速发展，自然资源不断地被开采，能源需求日趋紧张，特别是经济的快速增长和人们对居住舒适环境的渴望，空调以迅猛的速度走入千家万户。因此，空调的节能性显得尤为重要。陈刚，吴长菊在《空调控制技术及发展方向的探讨》中详细介绍了当前各类型空调压缩机控制技术的基本原理和优缺点，并对空调控制技术的发展方向进行了探讨[1]。中央空调在为人们营造舒适环境的同时也带来了能耗问题,如何既满足空调舒适度、又最大限度地节约能源,已日益为人们所关注。在影响空调系统能耗的诸多因素中,空调系统的优化控制是很重要的方面。孟华，龙惟定，王盛卫的《中央空调水系统优化控制研究的发展及现状》介绍了优化控制的发展及优化控制基本思想。

家用空调的内在品质指标有很多，但最关键的除了能效比外，就是噪声。分体式空调室外机内装置的压缩机，是整个制冷系统的动力源，是整台空调的心脏，其消耗的功率占整台空调的97.80%。压缩机的振动及由振动引起的噪声，也成为空调特别是室外机噪声的主要来源。传统的对室外机振动、噪声的研究有很多，但多是以实验为手段，靠积累经验的方法取得的。传统的设计是在半理论、半经验和试验验证的基础上进行的，即“设计-----试制-----试验----改进”的过程，存在着研制开发周期长、成本高、走弯路的问题。李保泽，范颖涛在《空调室外机减振垫对振动和噪声影响的研究》中介绍利用有限元法对某型空调器室外机压缩机、减振垫、四通阀配管系统的几何模型和有限元模型，对模型进行模态分析，研究系统的振型和固有频率，研究三种硬度减振垫压缩机配管结构的振动情况。通过振动和噪声的实际测试，验证理论分析的正