家用數(shù)控煤氣熱水器控制設(shè)計.doc

東莞理工學(xué)院城市學(xué)院本科畢業(yè)論文畢業(yè)論文題目：家用數(shù)控煤氣熱水器控制器軟件設(shè)計學(xué)生姓名：鐘浪清_學(xué)號：_200548073337_系別：_計算機(jī)與信息科學(xué)系_專業(yè)班級：_電子信息工程(3)班_指導(dǎo)教師姓名及職稱：劉林泉高級工程師起止時間:2009年3月2009年6月摘要隨著計算機(jī)技術(shù)、測量儀器和控制技術(shù)的高速發(fā)展，在現(xiàn)代自動控制領(lǐng)域中，應(yīng)用了越來越多的先進(jìn)測量控制技術(shù)、設(shè)備和方法。其中，由于單片微處理器的性能日益提高、價格又不斷降低，使其性能價格比的優(yōu)勢非常明顯。因此，如何將單片微處理器應(yīng)用到燃?xì)鉄崴魉疁刈詣涌刂祁I(lǐng)域，為越來越多的燃?xì)鉄崴魃a(chǎn)廠家所重視。本論文的研究正是適應(yīng)了這種發(fā)展趨勢，將單片機(jī)應(yīng)用于燃?xì)鉄崴魉疁刈詣涌刂葡到y(tǒng)中。論文首先簡要介紹了燃?xì)鉄崴鞯挠嘘P(guān)情況,對燃?xì)鉄崴鳒囟瓤刂葡到y(tǒng)軟件功能進(jìn)行了需求分析；然后,根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了PID控制算法的研究；接下來，闡明了系統(tǒng)應(yīng)用軟件所要達(dá)到的技術(shù)要求,重點(diǎn)研究了系統(tǒng)軟件的可靠性問題，并且按照這些要求對基于單片機(jī)的燃?xì)鉄崴鳒囟瓤刂葡到y(tǒng)軟件進(jìn)行了設(shè)計,最后編程實(shí)現(xiàn)并調(diào)試.本論文軟件的設(shè)計成功地實(shí)現(xiàn)了燃?xì)鉄崴魉疁氐膯纹瑱C(jī)智能調(diào)節(jié)，具有很高的實(shí)用價值。關(guān)鍵詞：溫度控制軟件設(shè)計PID算法ABSTRACTWiththehighlyspeedydevelopmentofcomputertechnology,measurementapparatus,andcontroltechnology,moreandmoreadvancedtechnology,equipmentsandmethodsformeasurementandcontrolareappliedinmodernautomationcontrolrealm.Inallofthese,becauseoftheenhancedperformanceandreducedpriceofsinglechipmicrocomputer,makingtheadvantagethatitsratioofperformancetopricebeenobvious.Therefore,howtoapplythesinglechipmicrocomputertothetemperaturecontrolofgaswaterheater,moreandmoreproducersofgaswaterheaterconcernedattachimportancetoit.Theworkofthismonographadaptstothedevelopmenttendency,applyingthesinglechipmicrocomputertothetemperaturecontrolofgaswaterheater.Firstofall,themonographtalkssomethingaboutthegaswaterheater，analyzesthefunctiondemandofallmodulesofthecontrolsystem；then,confirmsthechoiceofthesoftwarearithmeticofPIDaccordingtothesystemfunction；finally,thismonographspecifiesthetechniquerequest.,discussesaboutthereliabilityofthecontrolsystemandlistthemainprogramsoftheware.Inthismonograph,wesuccessfullytakeautomationcontrolofthetemperatureofgaswaterheaterrealmbasedonthesinglechipmicrocomputerintotruth.Ithasawidedevelopmentspace.KeyWords：TemperaturecontrolSinglechipmicrocomputerSoftwaredesignPID目錄1緒論.11.1課題研究的背景.11.2課題研究的目的意義.11.3系統(tǒng)設(shè)置要求.21.4本領(lǐng)域技術(shù)水品比較.32、系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ).32.1RCM5700功能模塊.42.2傳感器的選擇性能的介紹.72.3關(guān)鍵器件選擇與性能介紹.123數(shù)字溫濕度計的軟件設(shè)計.183.1DynamicC程序設(shè)計.183.2RCM5700功能模塊的編程控制.193.3系統(tǒng)主控軟件設(shè)計.193.4I/O接口及通信軟件設(shè)計.204系統(tǒng)調(diào)試.214.1RCM5700功能模塊的測試.214.2系統(tǒng)各軟件功能模塊的測試.224.3系統(tǒng)軟硬件綜合測試295系統(tǒng)總結(jié)與展望.30參考文獻(xiàn).32致謝.33附錄.341家用數(shù)控煤氣熱水器控制器軟件設(shè)計鐘浪清1緒論1.1課題研究的背景針對家庭煤氣熱水器水溫調(diào)節(jié)控制不方便的問題，結(jié)合溫度傳感器、單片機(jī)、電磁閥等器件，設(shè)計水溫調(diào)節(jié)自動控制器軟件，通過檢測水溫、控制供氣量，實(shí)現(xiàn)對水溫的設(shè)定和自動控制。用單片機(jī)模塊分路控制繼電器、發(fā)光二極管，可分別控制三路發(fā)光二極管，能設(shè)定溫度和時間。主要由溫度傳感器、電磁閥、溫度設(shè)定機(jī)構(gòu)和冷熱切換裝置組成。其控制原理是設(shè)置某個溫度數(shù)值，用溫度傳感器測量水溫，當(dāng)出水閥的水溫高于用戶選擇的溫度時，經(jīng)過溫度控制系統(tǒng)的比較，輸出一個高電平信號控制多個出氣閥，降低煤氣管的出氣孔大小，從而使出水閥的水溫降低，當(dāng)出水閥的水溫低于用戶選擇的溫度時，經(jīng)過溫度控制系統(tǒng)的比較，輸出一個低電平信號控制出氣閥，升高煤氣管的總出氣孔大小，從而使出水閥的水溫升高，通過觸摸鍵和液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，冷熱切換自動完成，運(yùn)算放大電路和開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)雙位調(diào)節(jié)。這類智能空調(diào)溫控器產(chǎn)品改善了人機(jī)交互界面，解決了“用戶調(diào)節(jié)水溫不方便”等問題。111.2課題研究的目的意義針對家庭煤氣熱水器水溫調(diào)節(jié)控制不方便的問題，擬采用溫度傳感器和單片機(jī)控制系統(tǒng)的多個電磁閥，控制供氣量的大小，實(shí)現(xiàn)水溫控制，溫度調(diào)節(jié)。數(shù)字式溫度傳感器能把溫度物理量，通過溫度敏感元件和相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換成方便計算機(jī)、plc、智能儀表等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接讀取得數(shù)字量的傳感器。這樣就方便我們選擇適合的水溫。所以這個方案有很好的實(shí)際運(yùn)用方面，在家庭使用中，往往由于出水冷熱不均而導(dǎo)致很多麻煩，也帶給人們很多煩惱，在沖涼過程中，水壓是隨著周圍家庭用水量而起伏變化的，周圍家庭用水少，自來水管的壓強(qiáng)就大，反之，自來水管2壓強(qiáng)就小，但現(xiàn)在的家用熱水器卻是手動調(diào)整。當(dāng)冷熱不均時，會導(dǎo)致用戶感冒生病，在這基礎(chǔ)下，我們研究的課題有著很大意義。家用數(shù)控煤氣熱水器控制器設(shè)計，它能直接控制水溫的變化，用戶可以選擇適合的水溫，溫度將在屏幕顯示出來，當(dāng)水壓小時，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)煤氣的出氣量，使溫度控制在用戶選擇的溫度中。通過硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計的數(shù)字式溫度計具有智能化、高精度、高可靠性等優(yōu)勢。溫度傳感器由相對溫度傳感器，單片機(jī)，電磁閥，信號放大器和總線接口構(gòu)成。設(shè)計水溫調(diào)節(jié)自動控制器軟件，通過檢測水溫、控制供氣量，實(shí)現(xiàn)對水溫的設(shè)定和自動控制。用單片機(jī)模塊分路控制繼電器、發(fā)光二極管，可分別控制三路發(fā)光二極管，能設(shè)定溫度和時間。1.3系統(tǒng)設(shè)置要求針對家庭煤氣熱水器水溫調(diào)節(jié)控制不方便的問題，結(jié)合溫度傳感器、單片機(jī)、電磁閥等器件，設(shè)計水溫調(diào)節(jié)自動控制器電路，通過檢測水溫、控制供氣量，實(shí)現(xiàn)對水溫的設(shè)定和自動控制。用單片機(jī)模塊分路控制繼電器、發(fā)光二極管，可分別控制三路發(fā)光二極管，能設(shè)定溫度和時間。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖電磁閥交流電源溫度傳感器DS18B20控制RCM57001602顯示設(shè)定溫度繼電器直流電源31.4本領(lǐng)域技術(shù)水品比較智能化已成為熱水器發(fā)展的主導(dǎo)趨勢之一。智能控制燃?xì)鉄崴骺刂破鞑捎弥悄芸刂扑枷耄瑢⒅悄芸刂萍夹g(shù)與微電腦控制技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，構(gòu)成一個高智能的機(jī)電一體化產(chǎn)品。該產(chǎn)品涉及到多種控制因素，它將水、電、氣和火融為一體。形成了智能控制燃?xì)鉄崴鞯男赂拍?，它具有以下特點(diǎn)：(1)自動恒溫根據(jù)水氣狀態(tài)控制器可自動調(diào)節(jié)水閥和氣閥的開度使出水溫度保持在設(shè)定的溫度上。(2)超低水壓啟動本控制器的水氣閥僅存有邏輯關(guān)系而無物理制約，因而有效地解決了高樓層低水壓用戶使用一般全自動熱水器不能正常洗浴的困難。(3)數(shù)碼顯示鳴響提示采用兩位LED數(shù)碼管顯示器，可顯示設(shè)定溫度、出水溫度、工作狀態(tài)（如無水、無氣、打火、火滅等），同時，有聲音提示。(4)自動記憶可自動記憶上次的洗浴溫度（與斷電無關(guān)）。(5)安全程度高采用兩套電磁閥與多種安全保護(hù)措施，可防干燒，無火漏氣現(xiàn)象。(6)操作方便只需供電、供水、供氣、設(shè)定洗浴溫度即可正常工作。市場前景及效益分析精確恒溫。根據(jù)國家對燃?xì)鉄崴骱銣貥?biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定：恒溫效果關(guān)鍵看采用什么樣的“燃?xì)獗壤y”及其反應(yīng)的速度。當(dāng)水壓發(fā)生波動的時候，其出水溫度的波動范圍不能超過3C。新型恒溫燃?xì)鉄崴骺梢詫⑺疁氐牟▌臃?