msp430单片机的电开水炉节能控制的硬件设计
摘 要如今，电开水炉已经广泛用于人们的日常的生活中，为人们生活带来了极大的方便。但是就目前市场的发展来看，市面上大部分电开水炉仅仅具有加热水的功能，并不完全具备自动调控温度以及自动开关的节能功能。解决电开水炉节能控制的方案有许许多多，本次设计所采用的是以MSP430系列的单片机作为产品中央处理器，采用DS18B20数字温度传感器，并由驱动模块，控制模块，显示模块，加热模块组成了整体的设计。本设计是基于单片机技术，温度传感器技术，智能控制技术来实现自动控制电开水炉的开关时间，温度的过程，从而最终达到节能的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外发展现状 1
第二章 设计思路及要求 3
2.1设计目的及意义 3
2.2设计要求 3
2.3设计实现思路及方法 3
第三章 硬件设计 4
3.1硬件系统 4
3.1.1硬件系统结构 4
3.1.2系统工作原理 5
3.2MSP430单片机的选择 5
3.2.1MSP430 F149单片机特点 5
3.2.2 MSP430F149单片机的最小系统 6
3.3温度传感器 10
3.3.1热电阻温度传感器与数字温度传感器的选择 10
3.3.2数字温度传感器DS18B20 11
3.4驱动电路设计 12
3.4.1驱动电路介绍 12
3.4.2驱动电路组成部分及其工作原理 12
3.4.3驱动电路工作原理 13
3.5按键电路设计 14
3.6显示电路设计 14
3.7加热模块 15
第四章 软件设计 16
第五章 总结与体会 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着时代的不断进步，社会的不断发展，我国在追求国民GDP的不断上升的同时，也越来越注重节约能源这一方面的问题，如何节约？值
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
得我们去深思。能源分为很多种，如热能、电能、光能和机械能等等。能源是人类活动的物质基础。能源的应用与环境如何协调的问题，是现阶段社会乃至全球共同关注的问题，如何加速国家的经济发展，能源问题在经济中也起到了举足轻重的作用。我们应该认真严肃地去思考能源这一方面的重要问题。
如果一个人没有水的供给，最多只能活三天，没有食物，却可以活14天，所以水对于人类的生活来说是不可或缺的。因此电开水炉的使用在我们生活中是必不可少的。所谓电开水炉，是通过电力产生热量，从而对装满水的设备加热，产生人们可饮用的开水的装置。在学校图书馆，学生公寓楼，列车上等许多地方，电开水炉随处可见。在当今社会，随着各大型场所的建设，为人们提供舒适、智能化的基础设施必不可少，因此电开水炉的应用也范围越来越广。在以往很长一段时间，我国的科技发展水平还不是那么先进，在运用单片机、计算机程序控制等方面还不是很发达，因此我国过去主要以煤为主要原料来燃烧锅炉把水烧开，这样既消耗了大量的煤源，污染了环境，又增加了成本，浪费了大量的时间与人力。这样的现象就值得我们去深思，用什么样的原料可以去代替煤源，用什么方法烧水可以更环保？对周围环境的污染更少？由此更多的技术人员去研究，去开发新型的设备去替代以往较落后的烧水手段，电开水炉装置的产生对于解决上述的环境问题、成本问题、人力问题给了一个完美的答案。
1.2国内外发展现状
自20世纪90年代以来，由于科学技术水平的不断发展，各种不同型号单片机的出现、控制器以及不同控制算法的研究问世，对于运用程序导入单片机来实现自动控制锅炉自主烧水的过程的方式的技术不断地进步，如今渐渐地形成了优化控制。因此，当今随着电力能源方面的不断发展，用电能转变为热能的控制方式慢慢地替代先前通过煤炭燃烧锅炉的方式，尽可能的把科学技术措施手段用于生活的各个地方。各个生产商也争先恐后的研究开发各种新型的电开水炉。在逐步实现通过单片机、可编程控制器等职能控制算法来替代以消耗煤源来实现锅炉控制的过程。
随着我国各大煤矿被挖空报道的出现，我们在努力实现用电代替煤来烧水的过程，进一步节约能源。因此各大企业就研究开发了许多节能可控的电开水炉。当前西门子公司在对研究水温自动控制方面比较杰出的一家公司，它采用了DS18B20的数字式检测及控制，然后将数据通过无限传输系统进行传输，达到节约能源的目的。
本毕业设计就是基于MSP430单片机的电开水炉节能控制。其中电开水炉自动控制系统中采用的以单片机作为控制中心，将电力作为供能的来源，这样一来，不仅能够实现以往以煤为主要原料来燃烧锅炉没有的精度高、功能强、经济性好的特点，同时还非常的环保，还实现了节约能源这一主要目标。另外该设计的控制系统还可以实现自由设定电开水炉的开关时间，设定每周和每天的开始时间、结束时间，从而进一步达到节能的目的。
第二章 设计思路及要求
2.1设计目的及意义
本设计可实现自动控制，节约能源的目的。本次设计的电路相对简单，不会太复杂，同时，方便用户操作，水温控制灵活，性价比高，可靠性强。采用成本相对较低廉的单片机以及实用性很强的数字温度传感器，从而达到电开水炉自由控制开关时间，自主调控温度这些既节能又有人性化的功能。喝水与健康和生活息息相关，因此，本装置能够很好地满足市场发展的需要，具有很大的发展空间及价值。
2.2设计要求
（1）首先了解MSP430单片机原理，根据设计要求进行单片机选型。
（2）控制系统具有手动功能和自动控制功能。
（3）电开水炉具有水温显示功能。
（4）可自由设定每周和每天的开始时间，结束时间。
（5）接水时若温度低于实际所需温度，可启动加热装置进行加热。若水温高于实际所需温度，加热装置自动断开，实现节能目的。
2.3设计实现思路及方法
要实现自由设定每周，每天的开始时间和结束时间，本设计需要由几大模块组成。有中心元器件MSP430系列的单片机及其最小系统、数字温度传感器、驱动模块、控制模块、显示模块、加热模块。通过这几大模块的共同协作，可实现本设计的基本要求。首先通过按键模块设定电开水炉的开始时间和结束时间以及所需温度，通过单片机的定时器控制时间，到规定的时间之后，继电器控制电路的通断，实现电开水炉的节能功能。
第三章 硬件设计
3.1硬件系统
3.1.1硬件系统结构
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外发展现状 1
第二章 设计思路及要求 3
2.1设计目的及意义 3
2.2设计要求 3
2.3设计实现思路及方法 3
第三章 硬件设计 4
3.1硬件系统 4
3.1.1硬件系统结构 4
3.1.2系统工作原理 5
3.2MSP430单片机的选择 5
3.2.1MSP430 F149单片机特点 5
3.2.2 MSP430F149单片机的最小系统 6
3.3温度传感器 10
3.3.1热电阻温度传感器与数字温度传感器的选择 10
3.3.2数字温度传感器DS18B20 11
3.4驱动电路设计 12
3.4.1驱动电路介绍 12
3.4.2驱动电路组成部分及其工作原理 12
3.4.3驱动电路工作原理 13
3.5按键电路设计 14
3.6显示电路设计 14
3.7加热模块 15
第四章 软件设计 16
第五章 总结与体会 17
致 谢 18
参考文献 19
附录 20
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
随着时代的不断进步，社会的不断发展，我国在追求国民GDP的不断上升的同时，也越来越注重节约能源这一方面的问题，如何节约？值
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
得我们去深思。能源分为很多种，如热能、电能、光能和机械能等等。能源是人类活动的物质基础。能源的应用与环境如何协调的问题，是现阶段社会乃至全球共同关注的问题，如何加速国家的经济发展，能源问题在经济中也起到了举足轻重的作用。我们应该认真严肃地去思考能源这一方面的重要问题。
如果一个人没有水的供给，最多只能活三天，没有食物，却可以活14天，所以水对于人类的生活来说是不可或缺的。因此电开水炉的使用在我们生活中是必不可少的。所谓电开水炉，是通过电力产生热量，从而对装满水的设备加热，产生人们可饮用的开水的装置。在学校图书馆，学生公寓楼，列车上等许多地方，电开水炉随处可见。在当今社会，随着各大型场所的建设，为人们提供舒适、智能化的基础设施必不可少，因此电开水炉的应用也范围越来越广。在以往很长一段时间，我国的科技发展水平还不是那么先进，在运用单片机、计算机程序控制等方面还不是很发达，因此我国过去主要以煤为主要原料来燃烧锅炉把水烧开，这样既消耗了大量的煤源，污染了环境，又增加了成本，浪费了大量的时间与人力。这样的现象就值得我们去深思，用什么样的原料可以去代替煤源，用什么方法烧水可以更环保？对周围环境的污染更少？由此更多的技术人员去研究，去开发新型的设备去替代以往较落后的烧水手段，电开水炉装置的产生对于解决上述的环境问题、成本问题、人力问题给了一个完美的答案。
1.2国内外发展现状
自20世纪90年代以来，由于科学技术水平的不断发展，各种不同型号单片机的出现、控制器以及不同控制算法的研究问世，对于运用程序导入单片机来实现自动控制锅炉自主烧水的过程的方式的技术不断地进步，如今渐渐地形成了优化控制。因此，当今随着电力能源方面的不断发展，用电能转变为热能的控制方式慢慢地替代先前通过煤炭燃烧锅炉的方式，尽可能的把科学技术措施手段用于生活的各个地方。各个生产商也争先恐后的研究开发各种新型的电开水炉。在逐步实现通过单片机、可编程控制器等职能控制算法来替代以消耗煤源来实现锅炉控制的过程。
随着我国各大煤矿被挖空报道的出现，我们在努力实现用电代替煤来烧水的过程，进一步节约能源。因此各大企业就研究开发了许多节能可控的电开水炉。当前西门子公司在对研究水温自动控制方面比较杰出的一家公司，它采用了DS18B20的数字式检测及控制，然后将数据通过无限传输系统进行传输，达到节约能源的目的。
本毕业设计就是基于MSP430单片机的电开水炉节能控制。其中电开水炉自动控制系统中采用的以单片机作为控制中心，将电力作为供能的来源，这样一来，不仅能够实现以往以煤为主要原料来燃烧锅炉没有的精度高、功能强、经济性好的特点，同时还非常的环保，还实现了节约能源这一主要目标。另外该设计的控制系统还可以实现自由设定电开水炉的开关时间，设定每周和每天的开始时间、结束时间，从而进一步达到节能的目的。
第二章 设计思路及要求
2.1设计目的及意义
本设计可实现自动控制，节约能源的目的。本次设计的电路相对简单，不会太复杂，同时，方便用户操作，水温控制灵活，性价比高，可靠性强。采用成本相对较低廉的单片机以及实用性很强的数字温度传感器，从而达到电开水炉自由控制开关时间，自主调控温度这些既节能又有人性化的功能。喝水与健康和生活息息相关，因此，本装置能够很好地满足市场发展的需要，具有很大的发展空间及价值。
2.2设计要求
（1）首先了解MSP430单片机原理，根据设计要求进行单片机选型。
（2）控制系统具有手动功能和自动控制功能。
（3）电开水炉具有水温显示功能。
（4）可自由设定每周和每天的开始时间，结束时间。
（5）接水时若温度低于实际所需温度，可启动加热装置进行加热。若水温高于实际所需温度，加热装置自动断开，实现节能目的。
2.3设计实现思路及方法
要实现自由设定每周，每天的开始时间和结束时间，本设计需要由几大模块组成。有中心元器件MSP430系列的单片机及其最小系统、数字温度传感器、驱动模块、控制模块、显示模块、加热模块。通过这几大模块的共同协作，可实现本设计的基本要求。首先通过按键模块设定电开水炉的开始时间和结束时间以及所需温度，通过单片机的定时器控制时间，到规定的时间之后，继电器控制电路的通断，实现电开水炉的节能功能。
第三章 硬件设计
3.1硬件系统
3.1.1硬件系统结构
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