1、1 毕业论文 （ 设计 ） 文献综述 电气 工程及自动化 浅谈恒温水箱及其收费系统 摘要 ：随着现代工业的飞速发展，温度控制已成为工业控制中必不可少的一部分。智能控制系统理论的快速发展及广泛应用，使恒温控制的智能温控的实现成为可能。以 51 单片机为控制核心，由 DS18B20 为测温单元，单片机的输出量通过继电器控制恒温控制设备的加热与制冷，来实现水箱里的水温恒定 1。收费系统体现了恒温水箱的商用价值。通过单片机接口电路的合理扩展系统可以根据误差范围自动调节控制量，从而提高温度控制精度，同时具有人工设定、显示报警等功能。 关键 词 ： 温度控制； 51 单片机； DS18B20 1 恒温水箱
2、及其收费系统的基本功用 恒温控制系统在很多领域都有广泛的应用，例如恒温水箱，大棚恒温控制，暖房及其电热水器等。一般要求控制系统能够准确的进行温度检测并显示，并设定温度上下限采取相应的措施：当温度达到温度的上限或者下限是分别控制继电器采取不同措施实现对外部加热设备以及制冷设备的控制， 能根据温度变化的情况进行有序地升温或降温 2。 2 恒温水箱及其收费系统的应用背景 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现在温度控制系统发 展的主流方向 3。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。温度是科学技术中最基
3、本的物理量之一，物理，化学，生物等学科都离不开温度。在工业生产和科学研究中，像电力，冶金，粮食种植和储藏，酿酒技术等各个领域中，温度常常是表征对象和过程状态的必不可少的参数之一 4。比如发电厂锅炉的温度必须控制在一定范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油和柴油等产品。没有合 适的温度环境，许多电子设备不能正常工作，粮仓的储量就会变质霉烂，酒的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见温度测量和控制是非常重要的。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了温度检测和温
4、度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用不同场合的智能温度控制器应运而生 5。比较成熟的产品就由水温测控温度控制系统和语音报警的温度监控仪等。其中水温测控温度控制系统的功能可以实现常温开始对自来水加温，加热到人工设定的温度的恒温控制。而语音报警的温度监2 控仪可以 通过控制晶闸管对温度进行自动调节，使被控环境的温度达到要求的范围，并能实现对所控区域环境温度的自动监控的远程调控系统。 3 恒温水箱及其收费系统的研究现状 恒温水箱及其收费系统实际上就是市面上流行的商用电热水器，它是一种可供学校、医院、候车室等公共场所使用的用电器。具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。随着人
5、民生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展，电热水器得到不断普及。目前市场上有两种商用电热水器，即热式和储水式 6。 3.1 即热式电热水器 即热式电热水器 (行业里亦称作快热式电热水器或速热式电热水器）一般需 20、甚至 30 安培以上的电流，即开即热，水温恒定，制热效率高，安装空间小。内部低压处理，可以在安装的时候增加分流器，功率较高的产品安装在浴室，即能用于淋浴，也能用于洗漱，一般家庭使用节能又环保 7。根据市场的需求，即热式电热水器又进一步分化为淋浴型和厨用型 。 3.2 储水式电热水器 储水式电热水器又分为敞开式和封闭式两类。早期的储水式电热水器多为敞开式或 开口式的，其结构简单，
6、体积不大，靠吊在高处的压力喷淋，水流量较小，但价格较低，适合于人口少，家境不很富裕，仅做洗浴使用的家庭购买。敞开式电热水器由于没有对内胆设计承压性能，故不能向其他 管路 多处供水，功能有限。封闭式电热水器的内胆是密封的， 水箱 内水压很大，其内胆可耐压，故可多路供水，既可用于淋浴，也可用于盆浴，还可用于洗衣、洗菜，价格相对较贵，一般在千元左右。储水式电热水器可自动恒温保温，停电时可照样供应热水。目前国内市场上的电热水器主要是封闭储水式电热水器，它不必分室安装，不产生有害气体，干净卫生，且可方便地调温 8。 3.3 优缺点比较 电热水器和燃气热水器各有优、缺点，消费者购买时应根据自己的实际情况权
7、衡选择。 以下从性能方面对热水器作些对比：燃气热水器具有热效率高、加热速度快、温度调节稳定、可连续使用的优点。不便之处是使用者不能 在洗浴过程中自己调节温度，而必须在进入浴室前先将温度调好，热水到达龙头前有一些冷水浪费，且国家对其使用年限有规定，适合在低气价地区使用。电热水器具有寿命较长、高效节能、安全、环保等优点，还可隐藏在壁柜中、阳台上，不外露、不占地。不足之处是使用前需预热，还不能连续使用超出该电热水器容量的水量。适合在低电价地区使用。如果家庭人口多，则需买大容量的。 电热水器是今后热水器市场的发展方向。因为气价涨了，而电价却降了；电热水器使用安全、卫生、又无污染。今后几年我国电热水器市
8、场将呈现强劲增长势头，其产品质量、技术 水平、服务规范将不断提升，价格也会下降。 3 4 恒温水箱及其收费系统的发展 随着 微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动化控制理论和设计方法发展，温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定方面取得一定成果。而当今，随着电子行业的迅猛发展，计算机技术和传感器技术的不断改进，计算机和传感器的价格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技术来实现水温控制并提高控制的精确度不仅是可以达到的而且是容易实现的。用高新技术来解决工业生产问题，排除生活用水问题，实施对水温的控制已成为我们的任务，以此来加强工业化建设，提高人 民的生活水平。 采用单片机对温度进行控
9、制，不仅具有控制翻遍、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，目前这种温控技术在工农业的科研生产和日常生活中得到广泛应用。 参考文献 1 刘天 .基于单片机的恒温控制系统的设计研究 J.IT 技术， 2009（ 3）： 29-34. 2 刘迎春，叶湘滨 .传感器原理设计与应用 M.第 4 版 .北京：国防科技大学出版社， 2002：17-33. 3 陶永华，新型 PID 控制及其应用 M.第二版 .机械工业出版社 ,2002. 4 王福瑞， 单片微机测控系 统设计大全 M.北京：电子工业出版社， 2005. 5 孙洪程，过程控制工程设计 M北京：化学工业出版社， 2001 6 何希才 , 薛永毅，传感器及其应用实例 M.北京 : 机械工业出版社 , 2001. 7 康光华 .电子技术基础（数字部分） M.华中理工大学出版社， 2002. 8 胡学海 .单片机原理及应用系统设计 M.北京：京电子工业出版社， 2005.
