智能热水器设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着高科技的蓬勃发展，为适应时代需要，如何更好得进行节约能源，实现智能化家居是个值得研究的课题。热水器是日常生活中不可或缺的电器产品，用于家庭，宾馆等多种场合。据不完全统计，我市城镇居民家庭以电热水器为主，占总量的60％以上；从前风光无限的燃气热水器渐渐地黯然失色，市场份额仅剩不足20％；新兴的太阳能热水器虽然受到安装条件的限制，但其安全、环保的性能广受消费者青睐，发展态势迅猛，市场占有率已达到15％左右。于安全方面的考虑是城镇居民更多选择电热水器和太阳能热水器的主要原因。时下的商品房通风效果并不好，燃气产生的污染无法及时消除，而电热水器和太阳能热水器则基本没有这方面的忧虑。三大热水器：燃气热水器廉颇老矣；电热水器风头正劲；太阳能热水器后劲十足。电热水器的优点：易安装，不受天气的影响，不受楼层和供水管道的限制，投入小。随着技术进步和新品的开发，下置式、嵌入式等多种安装形式的电热水器先后上市，彻底摆脱了房间空间的限制。中央供水和数码智能的电热水器也已进入市场。电热水器的安全问题涉及到消费者的生命，又加上近些年的能源危机，人们生活节奏的加快，智能化电热水器越来越受到消费者的青睐。在当今社会，科技日新月异，热水器技术飞速发展，越来越多的科技成果被运用到热水器的制造中。如今的热水器产品已经绝对不是一个简单的加热器，而是科技含量高的现代化家电产品。随着我国人民生活水平的逐渐提高，其生活条件有了很大的改善，智能化电器在人们日常生活中占有比重越来越大，与家庭生活密切相关的热水器品种层出不穷，花样翻新。正是在这样的背景下，本设计选择基于STC89C51单片机的智能电热水器的设计研究。

本选题目的是基于人们对现代家庭舒适、便利、安全以及多元化信息服务的需要，基于STC89C51单片机设计具有智能特征的电热水器控制器。本课题设计以单片机芯片为主控芯片，利用水位监测装置、温度传感器等装置实现了水位检测以及对水温进行测量、预定加热水温、检测水温，如果超出预定水温即停止加热，超出阈值可报警，从而达到对热水器的智能控制。选用STC89C51单片机作为控制芯片，就是为了实现电热水器的智能化，持续稳定的热水供应，自动断电的安全功能，使人们洗浴时能放心享受，利于人们的身体健康，其务实性能快速满足人们对现代生活快节奏的需求。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

1、单片机控制模块。

2、水位监测。

3. 国内外研究现状（文献综述）

目前市场上的电热水器有连续水流式，虽具有加热速度快和体积小的优点，但需要的功率大，大多数家庭供电线路难以承受。而且市场上传统的机械式电热水器控制功能不完善，而且精度低、可靠性差，因此电热水器的智能化成为必然趋势。采用单片机来实现电热水器的智能化，主要是因为其采用面向控制的指令系统，实时控制功能特别强。cpu可以直接对i/o口进行输入、输出操作及逻辑运算，并且具有很强的位处理能力，能有针对性的解决由简单到复杂各类控制任务。单片机做为嵌入式应用的微型计算机，由于其出色的性价比，极强的实用性，它取得了巨大的发展^[1]。

智能化技术^[2]运用是今后技术发展的一个普遍趋势。燃气热水器设有自动恒温控制，停气自动关机，超水温泄压等安全保护功能，即使临时停气，仍有储存的热水使用。智能化技术的运用有两个好处，一是更方便，二是更节能，按照用户的使用习惯提前预先加热，让使用者随心享用热水。而在非用水时间则启动中温保温方程式，根据设定温度计算出最节能的保温温度，减小热水器内外温差，因而大大减少保温加热次数，真正做到不拔插头更省电。在节能上冰箱等家电产品已经走在了前面，热水器这种用电量很大的产品更加应该推进节能技术的普及。

对于传统的电热水器行业而言，要想出现本质性的突破几乎是不可能的，而在功能上不断提升，抓住人性化需求，却是一条可行之路。而事实正是如此。阿里斯顿、比利奇、史密斯、海尔、美的争先恐后推出了超大液晶屏、电子线控^[3]、超薄时尚、双管加热、漏电保护器、防电墙、多口出水等新技术，尤其是海尔，甚至在电热水器上增加了按摩功能，专门的喷雾按摩喷嘴，让消费者可以足不出户就感受按摩的快乐。国外对智能电热水器的主要研究成果有：

4. 研究方案

设计方案：以STC89C51单片机为控制中心的智能电热水器

STC89C51单片机具有结构简单、控制能力强、可靠性高、体积小、价格低等优点，在许多行业都得到了广泛的应用。以STC89C51单片机为核心，配以外围电路如时钟电路、复位电路、按键、显示器件即可构成交通灯系统，结构框图如图1：

本设计采用STC89C51单片机为核心来设计智能电热水器。本设计也对单片机控制电热水器实现智能化的可能性进行了分析，利用温度传感器、和继电器等来完成本设计。在硬件设计方面，主要对单片机最小系统及其扩展、电源电路、键盘显示及接口电路、水温检测电路、报警电路进行了详细介绍。还详细介绍了设计中应用到的主要芯片的性能和特点，包括STC89C51、DS18B20等。在软件设计方面如图图2 主程序流程框图，采用C语言编程。该智能电热水器设计完善，实现方案简单易行。采用软件设计来控制，可以实现智能检测水温，智能加热，并且提高了整机的可靠性及准确性。

5. 工作计划

第1周：接受任务书，领会课题含义，查找和阅读相关资料，理解课题，掌握单片机和温度和水位检测的工作原理；翻译不少于3000字的外文文献。

第2周：论证设计的可行性，研究设计方案和设计思路，关键技术；撰写毕业设计开题报告初稿；

第3周：指导教师审阅开题报告，提出修改意见，学生整改并提交毕业设计开题报告；