【正文】 摘 要 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們對(duì)燃?xì)鉄崴?的要求越來(lái)越高。而現(xiàn)今大多數(shù)熱水器還是處于手動(dòng)調(diào)溫階段，熱水溫度不能實(shí)時(shí)顯示 ，水量和氣量不能實(shí)時(shí)顯示和控制，洗浴過(guò)程中調(diào)溫困難等等情況。 根據(jù)以上情況，設(shè)計(jì)了合理的燃?xì)鉄崴骱銣?控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用 8 位單片機(jī) 89S51 和 DS18B20 溫度傳感器構(gòu)成溫度采集系統(tǒng)的方案，較之采 用 16位的單片機(jī)和熱敏電阻加 A/D 轉(zhuǎn)換器的溫度采集系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比；單片機(jī)根據(jù)溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)程 序處理，發(fā)送數(shù)據(jù)指令給0832，通過(guò) DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出不同的電流來(lái)控制 燃?xì)獗壤y的開(kāi)度，達(dá)到控制火力的大小，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制； 為了提高溫度控制精度，采用數(shù)字 PID程序控制，可實(shí)現(xiàn)溫度的連續(xù)可調(diào)，用液晶顯 示器 LCD1602 顯示出水溫度；為加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性能，設(shè)計(jì)中 還加入了看門(mén)狗和聲光報(bào)警電路；最后，制作出了工程樣板并進(jìn)行硬件模 擬調(diào)試。 實(shí)際調(diào)試結(jié)果顯示硬件設(shè)計(jì)基本達(dá)到了要求的 技術(shù)指標(biāo)，對(duì)比分析可知此設(shè)備具有良好的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度轉(zhuǎn)換； DS18B20 ； DAC0832 ABSTRACT WITH THE CONTINUOUS PROGRESS AND DEVELOPMENT, PEOPLE ARE INCREASINGLY DEMANDING GAS WATER HEATER. AND NOW MOST OF THE WATER HEATER THERMOSTAT STAGE OR IN THE MANUAL, HOT WATER TEMPERATURE CAN NOT BE REALTIME DISPLAY, WATER AND GAS CAN NOT BE REALTIME DISPLAY AND CONTROL THE PROCESS BATH THERMOSTAT, ETC. DIFFICULT SITUATION. ACCORDING TO THE ABOVE, THE DESIGN OF A REASONABLE GAS WATER HEATER TEMPERATURE CONTROL SYSTEM ARCHITECTURE: 8BIT MICROCONTROLLER 89S51 AND TEMPERATURE SENSOR DS18B20 PROGRAMS CONSTITUTE THE TEMPERATURE ACQUISITION SYSTEM, COMPARED WITH 16BIT MICROCONTROLLER AND THE THERMISTOR PLUS A / D CONVERTER TEMPERATURE ACQUISITION SYSTEM HAS A HIGH PRICE。 MICROCONTROLLER ACCORDING TO THE TEMPERATURE SENSOR TO THE DATA, AFTER PROCEDURES TO SEND COMMANDS TO THE 0832 DATA, THROUGH THE DAC0832 DIGITALANALOG CONVERTER OUTPUT CURRENT TO CONTROL THE DIFFERENT GAS PROPORTIONAL VALVE OPENING, TO CONTROL THE SIZE OF FIREPOWER TO ACHIEVE AUTOMATIC TEMPERATURE CONTROL。 TO IMPROVE THE ACCURACY OF TEMPERATURE CONTROL, DIGITAL PID PROCESS CONTROL, ENABLING THE TEMPERATURE OF THE CONTINUOUSLY ADJUSTABLE, LCD1602 DISPLAY WITH WATER TEMPERATURE。 TO ENHANCE THE SAFETY PERFORMANCE OF THE SYSTEM, THE DESIGN WATCHDOG ALSO ADDED SOUND AND LIGHT ALARM CIRCUIT。 FINALLY, THE PROJECT PRODUCED A SIMULATION MODEL AND HARDWARE DEBUGGING. THE RESULTS SHOWED THAT THE ACTUAL HARDWARE DESIGN DEBUG BASICALLY REACHED THE REQUIREMENTS OF THE TECHNICAL INDICATORS, COMPARATIVE ANALYSIS SHOWS THAT THIS DEVICE HAS A GOOD PROSPECT. KEYWORDS: MICROCONTROLLER。 TEMPERATURE CONVERSION。 DS18B20。 DAC0832 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 I 頁(yè) 目 錄 1緒論 1 1 燃?xì)鉄崴骱?jiǎn)介 1 燃?xì)鉄崴鞯陌l(fā)展趨勢(shì) 2 現(xiàn)有燃?xì)鉄崴鳒囟日{(diào)節(jié)方案及不足 3 2燃?xì)鉄崴?方案設(shè)計(jì) 3 3 設(shè)計(jì)要求 3 4 5 6 3熱水器控制器系統(tǒng)分析 6 6 PID溫度控制 7 PID算法控制的實(shí)現(xiàn) 7 PID控制器的參數(shù)整定 8 4燃?xì)鉄崴飨到y(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 10 單片機(jī)的選擇 10 11 數(shù)字溫度傳感器的選擇 13 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換的選擇 15 比例閥的選擇 17 風(fēng)機(jī)的選擇 19 19 變壓器的選擇 20 20 20 21 21 22 計(jì) 22 22 23 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 II 頁(yè) 5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 25 27 PID控制器的實(shí)現(xiàn) 28 6系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 軟件的調(diào)試 29 硬件的調(diào)試 29 29 29 7總結(jié)和體會(huì) 30 謝 辭 31 參考文獻(xiàn)： 31 附錄一 32 附錄二 33 附錄三 34 附錄四 35 附錄五（程序）： 36 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 1 頁(yè) 1 緒論 選題的意義 燃?xì)鉄崴骱?jiǎn)介 所謂燃?xì)鉄崴骶褪侵敢詺怏w燃料燃燒為熱源的熱水器的統(tǒng)稱，是一種小型的熱力設(shè)備。它的工作原理大體是這樣：燃?xì)庠谌紵?內(nèi)完全燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔饬鹘?jīng)換熱器，把換熱器中的冷水加熱為所需的衛(wèi)生熱水。燃?xì)鉄崴饔羞@些分類方式，按使用氣種可以分為使用天然氣、人工煤氣和液化石油氣 3 種。按結(jié)構(gòu)可分為容積式和直流式。按給排氣方式可分為：直排式、煙道式、平衡式、強(qiáng)排式、強(qiáng)制給排氣式等。 相對(duì)于其它類型熱水器而言，燃?xì)鉄崴骶哂羞@樣一些優(yōu)勢(shì)：不需預(yù)熱；節(jié)能；不結(jié)垢、壽命長(zhǎng)；使用成本低；款式超薄纖細(xì)，外觀時(shí)尚。 第一臺(tái)燃?xì)鉄崴髡Q生已經(jīng)超過(guò)了 100 年。而燃?xì)鉄崴骷夹g(shù)的發(fā)展主要是二戰(zhàn)之后 50 多年的時(shí)間內(nèi)完成的。我國(guó)的燃?xì)鉄崴?器生產(chǎn)也有近 30 年的歷史。燃?xì)鉄崴鞯陌l(fā)展迄今為止經(jīng)歷了三個(gè)階段： （ 1）以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能為目的的第一階段：作為第一階段代表的燃?xì)鉄崴魇菬崴髁繛? 5L/min 的小型熱水器。采用壓電陶瓷點(diǎn)火方式，小火先著，水氣聯(lián)動(dòng)控制閥、控制點(diǎn)火，互相獨(dú)立的氣、水調(diào)節(jié)閥門(mén)，熱電偶式的熄火保護(hù)裝置。這種類型的熱水器具有初步的安全性保證，滿足基本功能，操作也不復(fù)雜，但很快顯現(xiàn)出的問(wèn)題在于：點(diǎn)火裝置的可靠性與壽命；熄火保護(hù)裝置的壽命；操作的相對(duì)煩瑣。特別是熱電偶式熄火保護(hù)裝置在點(diǎn)火初期的時(shí)間延遲操作，令使用者倍感不便。因此 ，這一階段的后期，熱水器在此基礎(chǔ)上做了一些更新：點(diǎn)火裝置由壓電陶瓷變?yōu)殡娒}沖式，引入了內(nèi)置電源，同時(shí)取消了熄火保護(hù)裝置，水 — 氣聯(lián)動(dòng)閥是熱水器上唯一的安全裝置。 （ 2）以完善使用特性為目的的第二階段：自吸閥的引入是對(duì)完善使用特性的重要貢獻(xiàn)，而以水驅(qū)式自動(dòng)點(diǎn)火作為主要特征，這一進(jìn)步使燃?xì)鉄崴鞯募夹g(shù)品質(zhì)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。雖然這種類型的熱水器仍然由電脈沖點(diǎn)火裝置、水 — 氣聯(lián)動(dòng)閥、自吸閥、獨(dú)立的水 — 氣調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成，但其使用性能有了很大的提高，表現(xiàn)為：操作極為方便，使用更為安全。一開(kāi)水點(diǎn)火便自動(dòng)進(jìn)行，在一般情況下，熱水 器安裝在浴室外成為可能，這使燃?xì)鉄崴魇褂玫陌踩[患大大減低。自吸 閥靈敏的熄火保護(hù)特性，使熱水器非燃燒狀態(tài)的燃?xì)庑孤┈F(xiàn)象幾乎不會(huì)出現(xiàn)。有別于自吸閥的一些安全裝置也有出現(xiàn)，目前采用自吸閥的燃?xì)鉄崴饕廊皇鞘袌?chǎng)的主流。此外，熱水器的大流量化進(jìn)一步興起，出水量超過(guò) 8L/min 的品種增加，市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大。 （ 3）以追求高品質(zhì)為目的的第三階段，目前正處在第三階段的興盛期，亦是競(jìng)爭(zhēng)最激烈的時(shí)期。從事熱水器研究與生產(chǎn)的業(yè)內(nèi)人士，同時(shí)在追求燃?xì)鉄崴鞯母咂焚|(zhì)。這主要表現(xiàn)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁(yè) 在先進(jìn)控制技術(shù)的引入，目的是解決燃?xì)鉄崴魇褂弥?仍然存在的主要矛盾：出水溫度調(diào)節(jié)給使用者帶來(lái)的問(wèn)題，水溫度的調(diào)產(chǎn)品，線控?zé)崴?、恒溫?zé)崴?、智能型熱水器亦有出現(xiàn)。同時(shí)，在安全節(jié)范圍不能滿足其使用要求，盡管這種感覺(jué)是錯(cuò)誤的，只是由于調(diào)節(jié)過(guò)程的復(fù)雜性以及使用者對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程的理解障礙所導(dǎo)致，但為解決這一問(wèn)題，似乎能用熱水器本身提供的裝置自動(dòng)解決更為合適。這便是追求熱水器更高品質(zhì)的原因。作為特征性保障方面，缺氧保護(hù)裝置、防止不完全燃燒裝置的使用更是使燃?xì)鉄崴鞯木C合性能有了極大的提高。 燃?xì)鉄崴鞯陌l(fā)展趨勢(shì) 隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展以及人們生活水平的提高 ，燃?xì)鉄崴饕苍诓粩喔?、發(fā)展，以滿足人們對(duì)較高生活品質(zhì)的追求。而今燃?xì)鉄崴髡韵逻@些方向發(fā)展： （ 1）安全性能不斷完善 燃?xì)鉄崴鲗?duì)人體的安全威脅主要是燃燒所產(chǎn)生的煙氣。隨著排氣方式不斷地改革，熱水器的安全使用已基本得到解決。而安全問(wèn)題在燃?xì)鉄崴鏖_(kāi)發(fā)過(guò)程中始終是處于重要的位置。 （ 2）舒適性的提高 燃?xì)鉄崴魇褂玫氖孢m性便是人們關(guān)心的重要問(wèn)題。作為淋浴用熱水器要實(shí)現(xiàn)舒適沐浴有兩個(gè)基本要求：一是水溫，二是水量。為提高使用舒適性，國(guó)內(nèi)正在研究的課題有： a）擴(kuò)大熱水器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比，要求不小于 20％～ 100％（即冬夏型功能），國(guó)外熱水器負(fù)荷調(diào)節(jié)均在 30％～ 100％； b）發(fā)展良好恒溫性能的智能化熱水器，滿足使用過(guò)程中水溫波動(dòng)在設(shè)定值177。 1℃范圍內(nèi)； c）實(shí)現(xiàn)低的水流阻力，大的水量并維持使用過(guò)程中水量相對(duì)穩(wěn)定且不低于 7L/min； d）熱水器低的運(yùn)行噪音，希望維持在 50～ 60 分貝； e）快速加熱功能，減少開(kāi)始使用或關(guān)機(jī)后重新啟動(dòng)時(shí)的冷水量； f）快速水溫恒定功能，以避免淋浴水時(shí)冷時(shí)熱現(xiàn)象。 （ 3）更加環(huán)保 我國(guó)燃?xì)鉄崴鳂?biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)在除規(guī)定了對(duì)排煙 CO 含量的限制外，即限制燃燒不完全程度，還對(duì)排煙 NOx 含量作 了要求。 （ 4）向更為節(jié)能的方向發(fā)展 發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)燃?xì)鉄崴魈岢龅臀廴经h(huán)保要求的同時(shí)也提出進(jìn)一步節(jié)能的要求，即鼓勵(lì)支持高效低污染燃?xì)鉄崴鞯难兄?。?jié)能的深遠(yuǎn)意義不僅是節(jié)約開(kāi)支而是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。 （ 5）功能的多元化 從單一淋浴發(fā)展為多功能的熱水器： a）供暖 /淋浴兩用； b）制冷（空調(diào)） /淋浴兩用； c）其它多功能多用途的熱水器。燃?xì)鉄崴麟m然容量小，但分布量大面廣，其發(fā)展和社會(huì)的千家萬(wàn)戶有著密切的關(guān)系。目前燃?xì)鉄崴髡谙蛑笕萘?、高效?jié)能和減少環(huán)境污染的方向發(fā)展，其發(fā)展目標(biāo)主要包括燃燒系統(tǒng)高效率低污染 的自動(dòng)控制燃燒和熱交換部件傳熱效率的提桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁(yè) 高、公眾安全性以及滿足現(xiàn)代生活的舒適感。 現(xiàn)有燃?xì)鉄崴鳒囟日{(diào)節(jié)方案及不足 目前市場(chǎng)上燃?xì)鉄崴鳟a(chǎn)品的溫度控制基本上采取兩種方案： （ 1）機(jī)械旋鈕式： 熱水器的溫度調(diào)節(jié)是通過(guò)機(jī)械式旋鈕實(shí)現(xiàn)的，有火力調(diào)節(jié)旋鈕和水量調(diào)節(jié)旋鈕共同控制?；鹆φ{(diào)節(jié)旋鈕按標(biāo)識(shí)調(diào)小時(shí)，熱水溫度降低；調(diào)大時(shí)，熱水溫度升高。水量調(diào)節(jié)旋鈕按標(biāo)識(shí)調(diào)小時(shí)，水流量減少，熱水溫度升高；調(diào)大時(shí)，水流量增大，熱水溫度降低。用戶可以調(diào)節(jié)合適的熱水溫度（推薦沐浴溫度范圍為 38℃～ 42℃）洗浴。 （ 2）數(shù)字式 這種方式下，水溫的調(diào)節(jié)是通過(guò)數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)需要出水溫度升高時(shí)，則微電腦控制比例閥開(kāi)大，燃?xì)鈮毫ι?，水溫升高；反之，則比例閥開(kāi)小，水溫降低。 在實(shí)際生活中，我們發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的中、低檔產(chǎn)品都采用機(jī)械旋鈕式方案，而這些產(chǎn)品恰恰式市場(chǎng)的主流。但是，此類熱水器還存在許多不盡如人意的地方，因?yàn)樵擃惾細(xì)鉄崴魇褂玫氖敲簹夂脱鯕膺M(jìn)行燃燒產(chǎn)生熱量，需要安裝在室外通風(fēng)良好的地方，否則氧氣不足會(huì)造成煤氣不完全燃燒而產(chǎn)生一氧化碳對(duì)人的生命構(gòu)成威脅，而對(duì)熱水器的控制調(diào)節(jié)都在機(jī)體上 ，以致洗浴時(shí)需要預(yù)先調(diào)節(jié)好水溫，有時(shí)候遇到水 壓不正常就造成水溫浮動(dòng)不定，使洗浴者又要出來(lái)調(diào)節(jié)水溫，