家用數(shù)控煤氣熱水器控制設計.doc

東莞理工學院城市學院本科畢業(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計學生姓名：鐘浪清_學號：_200548073337_系別：_計算機與信息科學系_專業(yè)班級：_電子信息工程(3)班_指導教師姓名及職稱：劉林泉高級工程師起止時間:2009年3月2009年6月摘要隨著計算機技術、測量儀器和控制技術的高速發(fā)展，在現(xiàn)代自動控制領域中，應用了越來越多的先進測量控制技術、設備和方法。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用到燃氣熱水器水溫自動控制領域，為越來越多的燃氣熱水器生產廠家所重視。本論文的研究正是適應了這種發(fā)展趨勢，將單片機應用于燃氣熱水器水溫自動控制系統(tǒng)中。論文首先簡要介紹了燃氣熱水器的有關情況,對燃氣熱水器溫度控制系統(tǒng)軟件功能進行了需求分析；然后,根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能進行了PID控制算法的研究；接下來，闡明了系統(tǒng)應用軟件所要達到的技術要求,重點研究了系統(tǒng)軟件的可靠性問題，并且按照這些要求對基于單片機的燃氣熱水器溫度控制系統(tǒng)軟件進行了設計,最后編程實現(xiàn)并調試.本論文軟件的設計成功地實現(xiàn)了燃氣熱水器水溫的單片機智能調節(jié)，具有很高的實用價值。關鍵詞：溫度控制軟件設計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)設置要求.21.4本領域技術水品比較.32、系統(tǒng)設計技術基礎.32.1RCM5700功能模塊.42.2傳感器的選擇性能的介紹.72.3關鍵器件選擇與性能介紹.123數(shù)字溫濕度計的軟件設計.183.1DynamicC程序設計.183.2RCM5700功能模塊的編程控制.193.3系統(tǒng)主控軟件設計.193.4I/O接口及通信軟件設計.204系統(tǒng)調試.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)總結與展望.30參考文獻.32致謝.33附錄.341家用數(shù)控煤氣熱水器控制器軟件設計鐘浪清1緒論1.1課題研究的背景針對家庭煤氣熱水器水溫調節(jié)控制不方便的問題，結合溫度傳感器、單片機、電磁閥等器件，設計水溫調節(jié)自動控制器軟件，通過檢測水溫、控制供氣量，實現(xiàn)對水溫的設定和自動控制。用單片機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，能設定溫度和時間。主要由溫度傳感器、電磁閥、溫度設定機構和冷熱切換裝置組成。其控制原理是設置某個溫度數(shù)值，用溫度傳感器測量水溫，當出水閥的水溫高于用戶選擇的溫度時，經過溫度控制系統(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，當出水閥的水溫低于用戶選擇的溫度時，經過溫度控制系統(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現(xiàn)人機交互界面，冷熱切換自動完成，運算放大電路和開關電路實現(xiàn)雙位調節(jié)。這類智能空調溫控器產品改善了人機交互界面，解決了“用戶調節(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節(jié)控制不方便的問題，擬采用溫度傳感器和單片機控制系統(tǒng)的多個電磁閥，控制供氣量的大小，實現(xiàn)水溫控制，溫度調節(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電路轉換成方便計算機、plc、智能儀表等數(shù)據(jù)采集設備直接讀取得數(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際運用方面，在家庭使用中，往往由于出水冷熱不均而導致很多麻煩，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，自來水管的壓強就大，反之，自來水管2壓強就小，但現(xiàn)在的家用熱水器卻是手動調整。當冷熱不均時，會導致用戶感冒生病，在這基礎下，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，當水壓小時，系統(tǒng)會自動調節(jié)煤氣的出氣量，使溫度控制在用戶選擇的溫度中。通過硬件電路設計和軟件程序設計的數(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，電磁閥，信號放大器和總線接口構成。設計水溫調節(jié)自動控制器軟件，通過檢測水溫、控制供氣量，實現(xiàn)對水溫的設定和自動控制。用單片機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，能設定溫度和時間。1.3系統(tǒng)設置要求針對家庭煤氣熱水器水溫調節(jié)控制不方便的問題，結合溫度傳感器、單片機、電磁閥等器件，設計水溫調節(jié)自動控制器電路，通過檢測水溫、控制供氣量，實現(xiàn)對水溫的設定和自動控制。用單片機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，能設定溫度和時間。圖2.1系統(tǒng)結構框圖電磁閥交流電源溫度傳感器DS18B20控制RCM57001602顯示設定溫度繼電器直流電源31.4本領域技術水品比較智能化已成為熱水器發(fā)展的主導趨勢之一。智能控制燃氣熱水器控制器采用智能控制思想，將智能控制技術與微電腦控制技術有機的結合，構成一個高智能的機電一體化產品。該產品涉及到多種控制因素，它將水、電、氣和火融為一體。形成了智能控制燃氣熱水器的新概念，它具有以下特點：(1)自動恒溫根據(jù)水氣狀態(tài)控制器可自動調節(jié)水閥和氣閥的開度使出水溫度保持在設定的溫度上。(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）。(5)安全程度高采用兩套電磁閥與多種安全保護措施，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)國家對燃氣熱水器恒溫標準的有關規(guī)定：恒溫效果關鍵看采用什么樣的“燃氣比例閥”及其反應的速度。當水壓發(fā)生波動的時候，其出水溫度的波動范圍不能超過3C。新型恒溫燃氣熱水器可以將水溫的波動范