【毕业设计】快热式家用热水器设计㊣精品文档值得下载

显示断码选通并延时改变位选字消隐完成位扫描结束按键扫描处理子程序按键扫描子程序负责逐个扫描档位键档位键和开关键是否被按下，若有键被按下则作出相应处理。

图为按键扫描子程序程序流程图。

加热控制程序加热控制程序根据用户设定的加热档位和系统当前的状态，来决定是否加热和控制加热的功率并点亮相应的指示灯。

如有超温标志还应打开蜂鸣器报警。

图为加热控制程序程序流程图。

加热控制程序通过控制继电器的通断来决定是否给电热丝通电加热，而加热的功率大小则由双向可控硅的导通角决定。

系统程序利用外中断检测市电的过零点，检测到过零点后，立即根据设定的加热档位给定时器赋个延时参数，并打开定时器，允许其中断。

当定时器计满溢出后触发中断，中断程序就会给可控硅发个触发信号，使其导通。

图分别是过零检测函数程序流程图和可控硅触发信号控制程序程序流程图图按键扫描子程序流程图开始键按下发按键音消抖加热档位加返回值键按下发按键音消抖加热档位减返回值开关键按下发按键音消抖关机，停止输出等待开关键再次按下开机，恢复工作返回值结束图加热控制程序流程图开始有超温标志断开继电器关闭可控硅蜂鸣报警接通继电器关闭蜂鸣器加热档位不加热指示灯不亮外中断控制加热指示灯亮外中断控制加热指示灯亮全功率加热指示灯全亮结束图过零检测程序流程图图可控硅触发信号控制程序流程图温度检测程序温度检测程序的基本原理就是将温度频率转换电路测得的频率与事先建立好的温度频率表进行比较，查找出与该频率相应的温度值。

事先在实验测试后建立的温度频率表是温度所对应的频率值，它是个频率对应于温度递减的非线性函数，我们在语言中用个维数组来表示，下标为温度，数组元素为频率值。

计算温度的方法采用高效准确的二分法查表，查表的过程如下先给定查找的温度的最大值和最小值，即确定查找的范围，我们根据已有的温度表默认最大值，最小值。

假定测得温度为最大值和最小值之中间值即。

将实际测得的频率值与假定温度在表格中对应的频率相比较，如果相等，那么假定温度就是当前实际温度，即完成查找。

④如果，说明实际温度应该在和之间因为递减函数特性，所以修改查找范围令，同理，若，那么重复第④步骤直到完成查找。

温度检测程序完成温度计算后便刷新系统当前温度寄存器，并判断有无超温置位或清除相应的标志位。

图为温度检测程序程序流程图。

开始过零信号根据设定档位给定时器赋延时参数允许定时器中断打开定时器结束开始中断输出可控硅导通信号关闭定时器中断终止定时器运行延时，保证导通信号有足够的宽度结束可控硅导通信号结束图温度检测程序流程图开始打开测频外中断断等待测试完成，置位超温标志清除超温标志结束单片机使用外中断和计时器检测输入的频率大小，为了减少测量的系统误差相对值和随机误差对测量精度的影响，程序中取个方波周期的和作为测量结果。

程序中使用静态变量进行外中断的计数，在测量开始时，我们给赋值是为了让频率测量有准确的起点。

另外，为了区分测频的开始和结束，还使用了测频开始标志位和测频完成标志位。

图为频率测试程序程序流程图。

图频率测试程序流程图调试及性能分析快热式热水器硬件电路不包括任何可调节原件，因此只要器件质量可靠，引脚焊接正确，硬件电路无需测试。

该电路中测温部分的振荡电路对电容才才的容量比较敏感，若此电路要批量生产，可在热敏电阻上再串个可变电阻，以补偿的容量变化。

在初次做本电路或关键硬件参数有调整时，应对系统软件中控制加热功率的可控硅导通角延时参数表和温度频率转换表这两部分进行调试。

开始是起点清除测频起点标志停止计时器计时器清停止测频外中断启动计时器置位测频完成标志结束可控硅导通角延时参数主要由市电的频率和过零检测电路的脉冲宽度决定，可以先根据市电频率，按等功率的要求计算理论值，再根据过零检测电路的脉冲宽度加以调整。

温度频率转换表可以对照标准温度计实测的办法进行测试。

图所示为用实际电路在实验室测得的温度频率曲线图。

用这个方案设计的快热式家用电热水器，电路简单，成本较低，经试验运行证明工作稳定可靠，在无需改变硬件的条件下，如加入等自动控制程序还可以升级成自定温控的电热水器。

频率图温度频率曲线图控制源程序清单以下是快热式电热水器控制源程序清单，采用编写，在环境下调试通过，并下数送显示带灭零延时函数参数，无返回值延时时间机器周期定义寄存器变量此句编译时以实现，机器周期显示函数无参数，无返回值两位共阳数码管扫描显示，位选赋初值循环扫描两位数码管清除位选送显示段码选通位延时改变位选字消影按键扫描处理函数无参数，返回值无符号字符型，无键按下为，有键按下为其它影响全局变量键打开蜂鸣器发出按键音延时消抖关闭蜂鸣器档位加显示当前档位等待键释放返回有键按下键打开蜂鸣器发出按键音档位减显示当前档位等待键释放返回有键按下开关键打开蜂鸣器发出按键音延时消抖关闭蜂鸣器置位开关键等待键释放暂存中断控制字禁止中断清除端口输出显示等待开关键按下打开蜂鸣器发出按键音延时消抖关闭蜂鸣器确认开关键被按下等待键释放还原中断控制字返回无键按下无任何键按下时由此返回加热控制函数无参数，无返回值判断是否加热加热功率及档位指示灯处理，当没有超温标志时接通继电器关闭蜂鸣器判断加热档位档不加热，指示灯不亮档号指示等亮档号号指示灯亮档全功率，指示灯全亮当有超温标志时断开继电器关闭可控硅蜂鸣报警测温函数无参数，无返回值，影响全局变量，测量并查表计算温度，判断是否超温温度频率表测频中断函数参数置测频程序开始标志打开测频外中断清除测频程序完成标志，等待测试完成若实际值大于假定值，减小查找范围的最大值若实际值小于假定值，增大查找范围的最小值接近最大值取最大值接近最小值取最小值结束查找刷新当前温度寄存器如果温度超过度置位超温标志当温度回落到度以下时清除超温标志测温频率测试函数使用外部中断，寄存器组测出温度频率转换电路的频率找齐起点或计数如果是起点清除测频开始标志取个方波为次测频清除计时器开始计时如果是终点停止计时停止测频外中断置位测频完成标志可控硅触发信号控制函数使用定时器中断，寄存器组向可控硅送出触发信号输出可控硅导通信号关闭定时器中断终止定时器运行延时，保证导通信号有足够的宽度完成可控硅导通信号快热式家用热水器设计快热式家用热水器的现状功能要求当前，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家不断追求的目标。

快热式电热水器与普通电热水器最大的区别在于它取消了储水罐，热水随开随用，无需预热，减少了电能浪费。

另外，它还具有体积小，使用安全，安装方便等优点。

其设计要求如下用位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位。

温度检测显示范围，精确度。

设置个功率档位指示灯，档个灯亮，档两个灯亮，档个灯全亮。

档无功率输出，档位灯不亮。

设置个轻触按钮，分别为电源开关键键和键。

加热功率分档，按键依次递增至档，按键依次递减至。

档功率依次为。

出水温度超过时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到以下时恢复。

内胆温度超过时停止加热，防止干烧。

方案论证按快热式电热水器的功能要求，决定采用如图所示的模块组成系统，主要包括电源电路单片机控制器温度检测电路按键输入电路数码管及指示灯电路报警电路和加热控制电路。

图快热式电热水器系统组成框图快热式电热水器为了达到快热的效果，取消了储水罐，使冷水在在进入加热管后立即被加热，这就要求加热管有较大的功率，家用电热水器般采用方便可靠的电热丝加热方法。

根据热学及流体力学原理，结合实际实验室测试，可以得到水温与流量加热功率之间的关系如表。

表中所列水温值和流量值可以满足大多数家庭用户使用要求。

当最大的加热功率为时，按供电计算电流约为，所以要求专线供电。

表水温与流量加热功率的关系温度︒水流量功率注进水温度为︒，输入电压为。

温度检测单片机按键输入电源显示蜂鸣报警加热控制对于加热功率的控制，最简单的方法是由若干不同功率的电热丝组合得到几种加热功率，但由于快热式热水器的加热功率较普通的大，且档位设置较多，用电热丝组合的方法需要几组电热丝和继电器，成本增高且工作可靠性降低，所以比较理想的是采用可控硅控制功率，电路简单又控制方便。

温度检测的方法较多，最经典的方法就是用热敏电阻或热敏传感器组成电桥来采集信号，再经放大转换后送单片机。

目前比较先进的方法是采用专门的集成测温传感器如，直接将温度转换成数字信号传送给单片机。

为了简化电路又降低成本，本文采用了温度频率转换测温法，直接将温度信息转换成频率信号，用单片机测出频率大小，从而间接测出温度值，温度频率转换电路简单可靠，成本低廉。

控制器的选择系统硬件电路的设计快热式热水器控制系统电路如图，由个部分电路组成单片机系统及外围电路电源电路按键输入电路数码管及指示灯电路报警电路加热控制电路和温度检测电路。

控制器采用成本低廉且工作可靠的或其兼容系列的单片机，采用的晶振。

对电源要求不甚严格，电源电路采用普通的市电降压整流，然后经集成稳压器稳压输出电压。

按键采用轻触小按钮。

显示电路采用两位共阳数码管，由两个三极管驱动，个指示灯用于指示加热功率。

报警电路采用的自鸣式蜂鸣器。

单片机实训许东加热控制电路图所示为加热控制电路原理图，电热丝的加热功率由双向可控制硅控制，单片机通过光耦给可控硅触发信号，控制可控硅的导通角，从而控制电热丝的有效加热功率。

为了在关机和超温保护的状态下能可靠地关断加热电源，电路中设计了继电器来控制加热电源。

其中串联在继电器线圈回路的熔丝为的热保险丝，当温度超过时，热保险丝会熔断，防止加热管干烧。