电锅炉温度控制系统设计硬件子系统(附件)
本课题以AT89S51单片机作为硬件系统控制核心，进行了电锅炉温度控制系统硬件子系统的设计。在本次设计中，充分的考虑了以单片机为控制核心进行电锅炉温度控制系统设计的可能性，还介绍了硬件设计中使用的主要芯片的功能，包括AT89S51、DS18B20等。并且利用雨滴传感器，温度传感器，继电器等完成了硬件电路的设计。硬件电路的设计主要实现了水位控制，温度控制的功能。在进行硬件电路的设计时，主要对单片机控制模块，电源模块，独立按键模块，报警模块，水位检测模块，温度检测模块，液晶显示模块，红外遥控模块进行了详细的介绍。本设计中，硬件电路设计通过了Proteus仿真检验，并且完成了实物的设计。关键词 电锅炉，AT89S51，DS18B20，智能
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景、目的及意义 1
1.2 国内外研究状况和结果 1
2 设计方案选择 2
2.1 本设计要求 3
2.2 可选方案 3
2.3 本设计选用方案 3
3 硬件电路设计 4
3.1 硬件整体设计 4
3.2 硬件电路模块设计 4
4 Proteus电路仿真 13
4.1 仿真电路介绍 13
4.2 模拟加水 14
4.3 模拟加热 15
5 硬件电路调试 16
5.1 硬件电路说明 16
5.2 硬件调试结果 16
5.3 设计电路中出现的问题 17
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
附录I 硬件电路原理图 I
附录II 硬件电路PCB图 II
绪论
选题背景、目的及意义
随着时代的发展，科学技术的发展速度愈发快速，人们所能使用的高科技产品的种类也愈来愈多。在这样的大时代前提下，不仅是人们的工作环境向智能化发展，家居生活的科技化、智能化水平也逐步提高。从以前的手工化操作到现在的电气化、智能化。一些高新技术，逐步的在现实生活中得到应用。在进入电气时代之前，石油、天然气作为社会生活中的主要能源，运用在工业生产生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的各方面，随着时代的发展，太阳能的运用技术愈发成熟，人们对太阳能的利用也逐渐增多，这样的前提下，太阳能热水器逐步走入人们的生活，渐渐取代了燃气锅炉，成为家庭浴室供暖的主要手段之一。但由于太阳能热水器供热受天气影响较大，在连续阴雨时节，会极大影响其使用效果。而电锅炉，自从电能成为社会发展中主要运用能源以来，就因为它供热的稳定性以及时效性，一直受到人们的广泛青睐，成为浴室用水的主要手段，在日常生活中的使用占极大比重。而在锅炉的使用过程中，消费者越来越主要其安全性，再加上人们生活节奏的加快，电锅炉的智能化使用更加受到消费者的关注。而随着微型计算机的广泛使用，在电锅炉的智能化使用这一方面，电锅炉的优越性在几大锅炉产品中愈发突出。正是在这种背景前提下，本次设计选择了以单片机为核心的电锅炉控制系统的研究。
本设计是基于智能家居生活的需要，以微型单片机为运算控制核心设计的智能化电锅炉温度控制系统。
国内外研究状况和结果
根据电锅炉的使用情况来看，在一个电锅炉系统中，排除控制系统不说，电锅炉的内胆是它最重要的组成部分，其它部分的损坏可以通过更换器件来维修，而锅炉内胆的损坏则意味着整机报废。其他家电产品的更新换代很迅速，有的一年一换，有的两年一换，而对电锅炉来说，频繁更换的成本支出太过高昂，这样，锅炉的耐用性就显得尤为重要，换句话说，就是锅炉的内胆的地位尤其突出。目前的内胆，技术繁多，但究其本质，也就以下几点：保温，无垢，无锈，无漏，抗压。在这几方面尤为突出并在市场上广泛使用的首推钛金内胆。
除开硬件而言，在电锅炉的生产设计中，智能化发展是大势所趋。在以前燃气锅炉的运用中，就已经实现了部分自动化，比如说恒温控制，超水温泄压，停气关机，这些智能化技术的运用，使锅炉的运用更加安全可靠。同时，当因为供气不足而停止燃气供应时，仍然保证还有足够的热水可以运用。随着智能化在锅炉技术中的发展，有两大优势逐渐体现出来：节能以及方便。首先，你可以通过微型单片机的程序控制，实现锅炉的预加热，这样，人们等待的时间大大减少；其次，热水加热完成后可以启动恒温保护功能，这样可以减少锅炉加热的次数和时间，节约大量的能源避免浪费和损耗，节约了大量的成本。
在传统的电锅炉行业中，其发展已经到达了一个瓶颈，在材料和能源的发展取得重大突破之前，电锅炉的发展想要迎来新的突破，只有实现其功能的多元化，人性化。而在这方面，国外同行已经走在了前列，出现了大量的成果值得借鉴：
西门子作为老牌的电气集团，它在智能化技术的运用方面走在了国内外同行的前列，处于领先地位。现阶段西门子公司为了实现出水温度的均衡，它生产的电锅炉，不仅运用了先进的微机温度控制技术，而且还采用了独特的安全控制，在其他同类锅炉安全保护的基础上，新增加了电流自检，将电源单独分离开来，减小了事故发生的可能性。与传统的节能模式相比，它也实现了节能模式的重大突破，变“单时间”为“三时间预热和七方式供水”。并且自动分析用户的用水习惯，计算出何时为用户提供热水才能够更加节能，在这个基础上，实现一天24小时随时供应热水的目标不再是奢望。
就中国的技术发展现状来看，技术成果较国外而言略逊一筹，但是新的技术突破在专家们的努力中不断实现。比如说海尔集团推出的A6智能专家该款锅炉在国内实现了技术突破，它具备记忆和计算双重智能。部分其他系列的电锅炉，在突发断电锅炉停止工作时，其计算机内的运算参数丢失，需要重新设定。而A6会在断电的瞬间将参数保存，这样在恢复供电后恢复原有状态，省去了重新设定这一步骤。相比其他电锅炉，A6还有一大突出优势，那就是在预热方面更加智能。只要预先设定好洗浴时间，A6就会根据实时水温判断加热时间，做到精确加热，节能方便。
设计方案选择
电锅炉温度控制系统的基本功能可分为控制、检测、保护三大模块。具体来看，包括数据采集，状态检测，安全保护等功能。从功能上看，就是通过单片机控制整个系统，对温度、水位的控制及信息的采集来保证整个系统的合理运行，同时对电锅炉系统运行过程中超过控制要求的状态进行报警[1,2]。
本设计要求
本设计要求以单片机为核心，设计电锅炉温度控制系统，该系统要求实现以下几个方面功能：
目 录
1 绪论 1
1.1 选题背景、目的及意义 1
1.2 国内外研究状况和结果 1
2 设计方案选择 2
2.1 本设计要求 3
2.2 可选方案 3
2.3 本设计选用方案 3
3 硬件电路设计 4
3.1 硬件整体设计 4
3.2 硬件电路模块设计 4
4 Proteus电路仿真 13
4.1 仿真电路介绍 13
4.2 模拟加水 14
4.3 模拟加热 15
5 硬件电路调试 16
5.1 硬件电路说明 16
5.2 硬件调试结果 16
5.3 设计电路中出现的问题 17
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
附录I 硬件电路原理图 I
附录II 硬件电路PCB图 II
绪论
选题背景、目的及意义
随着时代的发展，科学技术的发展速度愈发快速，人们所能使用的高科技产品的种类也愈来愈多。在这样的大时代前提下，不仅是人们的工作环境向智能化发展，家居生活的科技化、智能化水平也逐步提高。从以前的手工化操作到现在的电气化、智能化。一些高新技术，逐步的在现实生活中得到应用。在进入电气时代之前，石油、天然气作为社会生活中的主要能源，运用在工业生产生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的各方面，随着时代的发展，太阳能的运用技术愈发成熟，人们对太阳能的利用也逐渐增多，这样的前提下，太阳能热水器逐步走入人们的生活，渐渐取代了燃气锅炉，成为家庭浴室供暖的主要手段之一。但由于太阳能热水器供热受天气影响较大，在连续阴雨时节，会极大影响其使用效果。而电锅炉，自从电能成为社会发展中主要运用能源以来，就因为它供热的稳定性以及时效性，一直受到人们的广泛青睐，成为浴室用水的主要手段，在日常生活中的使用占极大比重。而在锅炉的使用过程中，消费者越来越主要其安全性，再加上人们生活节奏的加快，电锅炉的智能化使用更加受到消费者的关注。而随着微型计算机的广泛使用，在电锅炉的智能化使用这一方面，电锅炉的优越性在几大锅炉产品中愈发突出。正是在这种背景前提下，本次设计选择了以单片机为核心的电锅炉控制系统的研究。
本设计是基于智能家居生活的需要，以微型单片机为运算控制核心设计的智能化电锅炉温度控制系统。
国内外研究状况和结果
根据电锅炉的使用情况来看，在一个电锅炉系统中，排除控制系统不说，电锅炉的内胆是它最重要的组成部分，其它部分的损坏可以通过更换器件来维修，而锅炉内胆的损坏则意味着整机报废。其他家电产品的更新换代很迅速，有的一年一换，有的两年一换，而对电锅炉来说，频繁更换的成本支出太过高昂，这样，锅炉的耐用性就显得尤为重要，换句话说，就是锅炉的内胆的地位尤其突出。目前的内胆，技术繁多，但究其本质，也就以下几点：保温，无垢，无锈，无漏，抗压。在这几方面尤为突出并在市场上广泛使用的首推钛金内胆。
除开硬件而言，在电锅炉的生产设计中，智能化发展是大势所趋。在以前燃气锅炉的运用中，就已经实现了部分自动化，比如说恒温控制，超水温泄压，停气关机，这些智能化技术的运用，使锅炉的运用更加安全可靠。同时，当因为供气不足而停止燃气供应时，仍然保证还有足够的热水可以运用。随着智能化在锅炉技术中的发展，有两大优势逐渐体现出来：节能以及方便。首先，你可以通过微型单片机的程序控制，实现锅炉的预加热，这样，人们等待的时间大大减少；其次，热水加热完成后可以启动恒温保护功能，这样可以减少锅炉加热的次数和时间，节约大量的能源避免浪费和损耗，节约了大量的成本。
在传统的电锅炉行业中，其发展已经到达了一个瓶颈，在材料和能源的发展取得重大突破之前，电锅炉的发展想要迎来新的突破，只有实现其功能的多元化，人性化。而在这方面，国外同行已经走在了前列，出现了大量的成果值得借鉴：
西门子作为老牌的电气集团，它在智能化技术的运用方面走在了国内外同行的前列，处于领先地位。现阶段西门子公司为了实现出水温度的均衡，它生产的电锅炉，不仅运用了先进的微机温度控制技术，而且还采用了独特的安全控制，在其他同类锅炉安全保护的基础上，新增加了电流自检，将电源单独分离开来，减小了事故发生的可能性。与传统的节能模式相比，它也实现了节能模式的重大突破，变“单时间”为“三时间预热和七方式供水”。并且自动分析用户的用水习惯，计算出何时为用户提供热水才能够更加节能，在这个基础上，实现一天24小时随时供应热水的目标不再是奢望。
就中国的技术发展现状来看，技术成果较国外而言略逊一筹，但是新的技术突破在专家们的努力中不断实现。比如说海尔集团推出的A6智能专家该款锅炉在国内实现了技术突破，它具备记忆和计算双重智能。部分其他系列的电锅炉，在突发断电锅炉停止工作时，其计算机内的运算参数丢失，需要重新设定。而A6会在断电的瞬间将参数保存，这样在恢复供电后恢复原有状态，省去了重新设定这一步骤。相比其他电锅炉，A6还有一大突出优势，那就是在预热方面更加智能。只要预先设定好洗浴时间，A6就会根据实时水温判断加热时间，做到精确加热，节能方便。
设计方案选择
电锅炉温度控制系统的基本功能可分为控制、检测、保护三大模块。具体来看，包括数据采集，状态检测，安全保护等功能。从功能上看，就是通过单片机控制整个系统，对温度、水位的控制及信息的采集来保证整个系统的合理运行，同时对电锅炉系统运行过程中超过控制要求的状态进行报警[1,2]。
本设计要求
本设计要求以单片机为核心，设计电锅炉温度控制系统，该系统要求实现以下几个方面功能：
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