便携式多功能智能热水壶设计.doc

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计 便携式多功能智能热水壶设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：工业自动化学院机械电子工程唐威学 号：职 称：160404102483尹新彦讲师中国·珠海二二一年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计便携式多功能智能热水壶设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日便携式多功能智能热水壶设计摘 要烧水壶在我们的日常生活中，是不可缺少的一款小型家电，为我们的日常生活提供了很大的方便，是我们生活中的小能手。但是我们发现仍然有不少烧水壶在结构的设计上存在着很大的不足，对我们的生活质量还是造成了一些影响，所以我的这篇论文通过了解烧水壶的功能、基本特点以及烧水壶的市场前景与未来的发展趋势。对烧水壶的市场进行调研与调查，分析对比三种市面上主流烧水壶的优点与缺点。根据国内外烧水壶的研究动态分析现今烧水壶锁存在的问题。本文设计的新型烧水壶主要优势首先在于选取了最佳的壶盖尺寸，这种尺寸的壶盖人们使用起来非常便利，也成功的避免了使用者可能会被上面的水珠所溅射而造成伤害的隐患。其次是我们将所有的功能开关集成在一起，方便使用者操作的同时，外观看起来也更加的美观大方，使用起来更加顺手。最后在于它采用了创新的自动电压线收纳设计，能够智能化为使用者提供所需的电源线长度，这样就使得烧水壶不再局限于插座旁边，同时也节省了使用者手动收纳电源线的烦恼。关键词：烧水壶；智能；单片机；北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计Portable multi-function intelligent hot water bottle designAbstractKettle in our daily life, is an indispensable small household appliances, for our daily life to provide great convenience, is our life in the small expert. However, we found that there were still many shortcomings in the structure design of the kettle, which had some impact on the quality of our life. Therefore, in this paper, I studied the function and basic characteristics of the kettle, as well as the market prospect and future development trend of the kettle. To investigate and investigate the market of kettle, analyze and compare the advantages and disadvantages of three main types of kettle in the market. Based on the domestic and foreign studies of kettle firing, the current problems of kettle locking are analyzed dynamically.The main advantage of the new type of kettle design in this paper lies in the selection of the best lid size, which is very convenient for people to use and successfully avoids the hidden danger that the user may be sputtered by the water droplets on the lid. Secondly, we integrate all the function switches together, which is convenient for users to operate, and at the same time, the appearance looks more beautiful and easy to use. Finally, it adopts the innovative design of automatic voltage line storage, which can provide users with the required length of power line intelligently. In this way, the kettle is no longer confined to the socket, and the trouble of manual power line storage is also saved.Keywords: kettle; intelligence; single chip microcomputer;目 录第1章 绪论11.1课题研究背景11.2 烧水壶在国内外的研究现状21.2.1 国内发展情况21.2.2 国外发展情况及对比31.3 烧水壶的发展趋势31.4常用烧水壶比较与分析31.4.1 烧水壶的种类分类41.4.2 三款烧水壶的优缺点51.4.3热水壶产品总结比较71.4.4水壶材料的比较与优化81.5 论文主要研究内容10第2章 底盘线圈收纳112.1新型烧水壶收纳装置设计思路112.2收纳电源线结构分析122.3新型烧水壶收纳对比传统收纳的优点13第3章 改良开关机构143.1设计思路143.2烧水壶开关结构分析173.3新型开关对比传统开关的优点18第4章 模型设计204.1 Solidworks结构图20第5章 烧水壶控制系统设计235.1创新思路和内容235.2主控芯片的选择235.3温度检测方案选型235.4显示系统方案选型245.5.水位检测装置选择245.6.键盘模块245.7报警模块的选择255.8系统总体方案255.9 软件系统主程序设计265.10水位传感器子程序设计265.11显示软件275.12.键盘模块子程序285.13. A/D转换程序流程图306.结论316.1对整个烧水壶设计过程的总结316.2在设计时遇到的难题与解决方法316.3整个设计的创新之处326.4整个设计的不足之处326.5展望未来32参考文献34致 谢34附 录35附录135附录2 英文文献60附录3 英文文献翻译6572第1章 绪论1.1课题研究背景近年来，由于能源的紧缺，国内很多贫穷地区出现生活水平被迫降低的局面，在冬天，还有很多贫困地区出现没有热水洗漱及饮用的情况，所以市面上对热水壶的需要是非常紧迫的，而这个新型产物在诞生以来就备受瞩目和喜爱，在热水壶还没有普及之前，热水壶的前身是饮水机，但由于饮水机的体积庞大，移动不方便，桶装水的搬运麻烦等诸多问题，热水壶开始在人们的生活中普遍的出现，一直到2003年初，热水壶就已经在我国生产了1000万平方米，其价值也高达一百多亿元，这时候专家就说在接下来的十年里，热水壶的产量还会继续增长，到2010年保守都超过1亿平方米，这说明热水壶在生活中的需求量是极大的。由于我国太阳能发展还欠缺很多高新技术，所以一直发展缓慢，很难真正地实现商业化，让各家各户都能使用热水壶的日子还很远，不过随着其他科技的发展，热水壶也逐渐的出现了很多先进的技术，例如体积重量的减小、加热时间的快慢等，在未来，我们有信心可以看到更多完美的热水壶的诞生，而且太阳能热水的供应也将不成问题，太阳能技术不仅能够为资源的节省做出很大贡献，也大大地方便了人们的生活，提高人们生活质量与方便性。本绪论对烧水壶进行简介，了解烧水壶的功能基本特点以及烧水壶的市场前景与未来发展趋势。在我们对于烧水壶市场上的价格及使用占比进行调查及研究的基础上，对目前市场上三种广受人们好评的烧水壶的优点与不足进行了分析比较。再通过我们对国内外烧水壶的各个方面的分析动态来发现目前烧水壶所存在的问题。现在我们市面上可以经常看到的家用电器的控制器一般都是采用单片机进行控制，如今市面上可以见到的家用电器一般都采用单片机作为控制器，例如是加湿器、豆浆机、榨汁机、电风扇、油烟机、烘干机、吸尘器还有音箱等其他音频设备等等，单片机都是无处不在，当然智能热水壶也不会例外。根据单片机的应用范围，可分为两种：普通型和特殊型。而家用电器一般使用专用的单片机，像日本NEC公司开发的7500系列和75x00系列4位单片机、日本松下公司的mn1400系列，还有美国国家半导体公司的cop400系列4位单片机、美国ZILOG公司Z8系列及日本富士通公司mb88系列。Intel公司的MCS系列产品则是家用电器所使用的通用型单片机。目前的智能热水壶基本上都是采用单片机控制，但各品牌所生产出来的智能热水壶单片机所实现的功能都各不相同。顺应时代的发展趋势，热水壶的创新也必定会朝着越来越多功能化、智能化的方向发展。在我们平常的生活和工业生产的过程当中，控制温度是一件很重要的事，例如；当人们洗漱时，如果温度过高，轻则使人们的生活质量受到影响，重则造成烫伤导致去医院治疗，甚至造成皮肤永久性损伤；当人们游泳使，如果温度过低，则会时人冻伤甚至死亡，这样的结果不仅会使人们的生命安全得不到保障，还会使水资源体现不了它应有的价值，失去它应有的作用，造成水资源的严重浪费。在当前全球水资源极度缺乏的情况下，这种情况更应该避免。所以我们应该要知道怎么更好的控制水的温度，将身边为数不多的水资源更好地利用起来。1.2 烧水壶在国内外的研究现状1.2.1 国内发展情况谈起烧水壶，在国内的研究应用实践其实并不长，中国国内烧水壶的生产时间只有20年左右，但是烧水壶的发展趋势猛烈，这短短几十年的时间却让它在国人生活中占据了非常重要的位置。这是由于它自身的优势非常符合现在这个快节奏的生活状况，比如加热速度快、物美价廉、操作简单、携带较为方便等。尤其是改革开放以后国内经济快速发展，烧水壶市场开始迅猛增长，烧水壶市场年增长率保持在50%。在如今的大时代环境下，百姓已经由物质需求转变成精神需求，顾客也越来越注重小型家电产品的质量，因为饮水机有换水不方便、体积极大、可移动范围小等问题，烧水壶更多的被大众所认可，进入千家万户的生活里。据有关数据显示，近年来的电热水壶市场一直保持着积极快速的增长，烧水壶的零售量增长幅度维持在9%以上，而烧水壶厂家的数量也在连绵不断的增加中，仅烧水壶生产能力和设计局就有几百家之多。即使是国内最发达的地区比如浙江省的慈溪市和浙江省的宁波市，也都有烧水壶的制造商出现。保守数据估计，中国烧水壶生产商的数量至少有1000家。北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.2.2 国外发展情况及对比国外烧水壶的发展比国内快的多，烧水壶最早是于1891年在芝加哥发明的，所以国外对于烧水壶的接触时间比我们早得多，对于烧水壶的使用和改进也是远远超前于国内，所以当国内刚开始使用烧水壶时，烧水壶已经变成欧洲地区的日常用品。接下来我们从各个方面分析国外烧水壶的发展情况。从世界各洲所占的市场份额来看，整个欧洲地区在世界上占据着烧水壶市场最大的份额，其次则是美国。从烧水壶普及情况来看，在法国、美国等欧洲国家，有烧水壶使用的家庭大概在95%左右，日本也有70%的家庭使用着水壶。从烧水壶增长速度来看，中国首当其冲，因为国内烧水壶发展时间太短，紧随其后的则是中东和东南亚国家。从烧水壶的生产质量来看，西欧是全世界高档烧水壶聚集最集中的地方，韩国也拥有许多高档烧水壶市场。 在国外，对壶的诸多方面进行比较剖析，比较了国外常见的两种壶类产品，莫菲和飞利浦。国外对烧水壶的设计要求追求极致。现在外国已经开始研究无绳烧水壶液体加热器，目前已经处于试验阶段，国外的烧水壶还更趋向于智能化与人性化，他们已经开始着手往烧水壶里加入语音功能、远程操控、人工智能等功能，语音识别功能使得烧水保温功能在较远处就能实现，并能根据顾客的要求自动识别控制水温。智能化的烧水壶在满足人们日常生活的同时，又能使人们的生活丰富多彩。 在国内，对比外国烧水壶要求人性化智能化的同时，苏泊尔、美的等国内的烧水壶的发展还停留在较低水平，只能满足人们简单的需求，缺乏创新思维。首先，大部分烧水壶都是差不多的，在不改变功能的情况下只改善外观。其次，国内烧水壶的产品品质也是问题，国内的研究还停留在烧水壶的材料选择和外观设计上。可以通过比较发现国内烧水壶还有很大空间可以改进，在性能与品质上有很大改动空间。1.3 烧水壶的发展趋势随着时代的变迁，技术的发展，烧水壶几乎陪伴着每家每户的生活，它已经成为了人们不可缺少的一部分，随着人们的生活质量的越来越高，人们对烧水壶的要求也随着升高，现在基本的烧水壶已经满足不了人们的需要，所以，各大烧水壶品牌都在追求着创新，技术的日益精进也使远程控制烧水壶，烧水壶保温的时长，烧水壶结构的简化等设想提上了日程。1.4常用烧水壶比较与分析1.4.1 烧水壶的种类分类烧水壶种类繁多，我们按照价位、销量等因素把烧水壶分为三类，图1.1分别是三种生活中最典型的烧水壶，表1.2为3种水壶月销售量。图1.1常见的三种烧水壶产品类型苏泊尔SWF12P1A-150苏泊尔SWF18E09A象印CV-DSH50价格/元80-90130-1503900-4400淘宝、天猫等网站销售量（月/件）43218136517苏宁易购8003000表1.2烧水壶数据统计表根据表1.2和图1.1的分析，数据显示，第一和第二种烧水壶是市场上最受欢迎的，市场趋于饱和，销量较高，三种烧水壶的销量呈阶梯式下降。第2种与第3种烧水壶呈现断层现象，原因是第3种水壶价格太高了。由此我们得出结论，市面上缺少一种价格合理但性价比高的烧水壶，所以我们设计了第4种烧水壶来弥补第1种与第3种之间的空白。1.4.2 三款烧水壶的优缺点下面我们来分析三款烧水壶各自的优点和缺点，通过这三款热水壶优缺点的比较来确定我们设计的水壶的方向。一、苏泊尔SWF12p1A-150 图1.3 传统烧水壶 苏泊尔SWF12p1A-150如图1.3是日常生活中最常见的一种烧水壶，机构简单实用，满足人们的烧水需求，而且价格便宜，从销量看出，绝大多数家庭都在使用此类烧水壶，不过它的缺点也异常明显，分别有以下几点：l 缺点1烧水壶的功能太过于简单，仅仅只能满足烧水的需求，除此之外没有其他功能，在当今时代已经不能跟的上人们的生活质量。l 缺点2壶盖开关的设计上存在不足之处，使用时得一只手拿着壶，另一只手拿着盖子，往壶中注水时需要一直拎着壶盖，当水烧开需要注入水时手容易被烫到。各种操作需要用到双手来实行。 l 缺点3电源线选用底座绕线设计，还需要将底盘拿起人工收线，收纳线不方便，不能实现自动收纳。二、苏泊尔SWF18E09A苏泊尔SWF18E09A 如图1.4是在年轻群体中很常见并且属于适合试验改进的一种类型。优点是结构简单，实用性强，价格也很亲民、在拆卸修理方面比较容易，所以比较耐用，这款烧水壶也解决了苏泊尔SWF12p1A-150需要两只手操作的缺点，采用了扭转弹簧开盖的方式，这也是他比苏泊尔SWF12p1A-150价钱稍贵的原因之一。图1.4中端烧水壶但他的设计也有以下不足：l 缺点1此类烧水壶虽然采用了扭转弹簧来开启壶盖，但是由于壶盖过大，以至于扭转弹簧需要很大的弹力才可以弹起，这样会使附着在壶盖表面的水珠抛洒出来，将手烫伤，具有安全隐患。l 缺点2烧水壶的功能太简单，仅仅只能满足烧水的需求，而且开关分散，使用起来不方便，看起来也不美观大方。l 缺点3电源线采用底座绕线设计，收线时需要将底盘拿起，手动收线，不太方便。三、象印CV-DSH50象印CV-DSH50如图1.5所示，它价格昂贵，缺点较少。优点是解决了两只手操作一只手提壶一只手拿壶盖，防止水烧开再次装水，容易被蒸汽烫到的问题，使人们更放心的去使用，安全得到保障，并且它的壶口较大，使清洗时比较容易，还有它的密封性特别好，不会漏水，而且设计师专门对它烧水的声音进行了独特的设计，使烧水时噪音小，方便使用。图1.5 高端烧水壶缺点如下：l 缺点1关太多不简洁，也不实用。开关太多会使人们使用时造成误触的现象，使用起来不方便，有可能有生命危险。l 缺点2壶采用捆绑式收纳电源线，即不美观又不实用 ，这个缺点在前面两款烧水壶也存在，这样会使得烧水壶移动不方便。l 缺点3不插电就没办法打开壶盖倒水1.4.3热水壶产品总结比较 根据3种烧水壶的优缺点对比，我们所设计的烧水壶应该在价格实惠的基础上再来使以上三款烧水壶的缺点得到优化，我们以第二种产品为模板，解决以下问题：l 1、壶盖开关设计上的不足以及水烧开再次装水时打开壶盖容易被水珠溅射烫伤的问题。l 2. 解决底盘线圈采用底座绕线设计，收纳线不方便，电源线不够长，只能在插座附近烧水的问题。l 3.开关设计分布零散的问题。l 4.解决温度的保持问题。在我国，虽然目前饮水机的使用率还未降至预期的水准，使用饮水机的人数还很多，但是由于饮水机自身存在的问题还比较多，像体积巨大、换水麻烦、不能携带等，这使得烧水壶的发展前景无比巨大。而电热水壶市场价在通常在几百元左右，贵一点的几千元。经济型的更是几十元就能买到。以上数据表明，目前市场上电热水壶的消费需求仍然以一般电热水壶为主，顾客更喜欢功能单一的电热水壶。功能单一的烧水壶产品被顾客选择的主要原因，还是由于这些烧水壶拥有便捷、节能这两个优点。l 通过消费人群分析：烧水壶群体呈现年轻化。烧水壶大多被25岁到45岁的年龄群体所接受，他们是购买烧水壶的主要人群，而较老的年龄群体对新事物接受能力弱，烧水壶并未在这类群体中普及。l 通过购买烧水壶的原因分析：烧水壶一方面节省时间，另一方面还可以节省能源，烧水壶的热效率高达百分之九十以上而且费用方面，它相对于传统烧水方式，减少了一半之多，烧水最快只需要2分钟。第一阵营美的 东菱第二阵营飞利浦 西门子第三阵营科骏第四阵营老板 苏泊尔表1.6烧水壶生产商市场的组成部分电热水壶出现的场所厨房办公室宾馆其他所占百分比5030155场所出现电热水壶的百分比609098表1.7 烧水壶出现场所分布根据表1.6、1.7网上了解与实地走访，发现烧水壶市场较分散，烧水壶出现的场所说明有人生活的地方就有烧水壶的存在，毫不夸张的说烧水壶的质量影响着我们的生活品质。时代在进步，科学在发展，人们的生活品质愈来愈好，与此同时，人们对生活的要求也会愈来愈高，那烧水壶的性能也应该跟着与时俱进，如果现在有一款性能卓越，安全可靠，价格实惠的烧水壶，那一定能吸引广大的市场。1.4.4水壶材料的比较与优化本章节主要介绍常见三种烧水壶材料：塑料，不锈钢，陶瓷，并对这几种材料的优点和缺点进行分析，根据所得结论来为我们设计的热水壶选择材料。l 塑料烧水壶Pp食品级材料具有耐高温耐磨损防毒性的特点，这种材料与传统塑料有很大区别，塑料烧水壶使用的正是pp食品级材料。塑料烧水壶的主要优点：1.价格便宜2.塑料制品容易清洗3.颜色款式丰富4.PP其材料质量轻。PP塑料因为塑化剂风波的影响以及自身存在的一些问题，如今没有多少烧水壶厂家生产塑料烧水壶，烧水壶市场也逐渐见不到pp食品级烧水壶产品的存在。l 不锈钢烧水壶烧水壶市场中使用最频繁的就是不锈钢材质的烧水壶。不锈钢烧水壶有以下优点：1.不锈钢简单大方坚固耐用，易清洁。2当今市场流行彩钢型水壶，办公室酒店更喜欢此类型的烧水壶，而通过表1.7可以看出，办公室出现烧水壶的概率极高。3.不锈钢材质与塑料材质相比来说比较安全，没有味道，这使得顾客使用起来更放心。缺点方面：1.不锈钢材质的烧水壶经过长期使用后会产生水垢。2.顾客对于小家电产品质量的成见。近几年国内豆浆机由于有存在工业机油问题的出现，导致了许多顾客对于小家电产品质量产生了成见，认为这会对健康造成危害。l 陶瓷烧水壶 陶瓷制品可以采用复古设计，在所有材料中陶瓷烧水壶装饰性最高。陶瓷烧水壶的优点：1.陶瓷烧水壶可以制为高当工艺品，能为家中增加一份情调。2.陶瓷烧水壶色彩可以随意搭配造型可以丰富多彩，当今青花陶瓷烧水壶、仿紫砂壶烧水壶的设计很受消费者青睐。但是陶瓷烧水壶产品也有一些缺点：陶瓷制品本身质脆制成烧水壶更是如此，应该要避免撞击一旦有所撞击烧水壶陶瓷外壳或多或少受到损坏，影响整个烧水壶的美观与功能。还有一点就是陶瓷类烧水壶的价格要贵于塑料烧水壶的价格。而且陶瓷类烧水壶的原料是没有导电性的，所以现在买来的烧水壶许多的内胆仍是金属制品，不能被当作真正的紫砂壶使用，不能独成一体，维修起来也很麻烦。l 烧水壶选择的材料通过上述的分析，我们可以看出，并没有哪一个材质是十全十美的，都会有好和坏的一面，所以我们得出结论，我们的烧水壶各个部分应该采用不同的材质来制作，这样就能放大各种材质的优点，缩小缺点。我们决定烧水壶大机构使用不锈钢，因为这是整个烧水壶的核心，使用不锈钢可以使烧水壶的寿命变得更长，且坚固耐用，受人喜爱。而壶把手则可以选用陶瓷进行装饰，这样显得既漂亮又大方。最后底盘选用自动收纳装置，电源线在有一定的弹性时自动回收，为了防止烧水壶底盘转动，上下两个底盘应该选用陶瓷材料，以增加底盘重量。而自动收纳装置的设计方面，为了方便收纳电源线，电源线由原来的圆形截面，变成扁截面。北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1.5 论文主要研究内容本文通过对国内外的烧水壶发展情况做了简介，并且对市面上三种常见的烧水壶产品进行了分析，通过比较分析三种烧水壶各自的优缺点，由此我们初步确定了我们烧水壶设计的任务以及方向，即结合各种烧水壶的优点，改正他们的缺点，又通过对烧水壶材料的比较分析，确定烧水壶各个部分的所用材料，达到多功能化，美观大方的要求，而产品的价格定位则通过市场价格、品牌、出现场所来确定，这样可以更好的满足客户的需求和期望，使烧水壶的发展能更进一步。整个的设计过程我们从五个方面去展开：原理、技术、造型、材料、结构，设计紧紧贴合市场的需求并且开发大脑，大胆想象，小心求证，并且会对未来烧水壶设计的趋势进行合理判断。本文通过对市面上产品外形的分析，结合客户的需要，将设计的烧水壶外形慢慢深化，并确定最终方案，达到双赢的目的。第2章 底盘线圈收纳本章节讲述的是对于电源线的创新，考虑到传统电源线的弊端，收纳不方便，需要人工手动收纳，且烧水壶不能离插座太远。我们采用新的设计，简单阐述新型烧水壶收纳的工作原理。并与传统装置进行比较。2.1新型烧水壶收纳装置设计思路新型烧水壶收纳装置机构部件：1凹槽深度为1mm的下底盘片、2带有双金属片的上底盘片、3直径为1cm的滚珠、4下表面凹槽为1mm的轮轴。图2.1收纳结构图 本节分析机构工作原理:如图2.1烧水壶不工作时，电源线缠绕在轮轴4收纳在底盘1、2上下底盘中，轮轴4内部的弹簧与1壶上底座连在一起，滚珠3在下底盘1mm的凹槽中。需要烧水时，拉动电源插头。轮轴4自动旋转的同时，带动内部弹簧旋转轮轴的中心靠弹簧紧拉着，轮子转动能够实现紧贴弹簧，从而弹簧有了复位的弹力，这个时候就会收回电源线。电源线被松开的情况下，轮子就会回到初始状态，电源线也会被收回到原来的位置。稍微用力就可以轻而易举的将原本整齐收纳在底盘的电源线松开扯出，这种设计省去了要单独添置一个弹簧卡子的步骤，设计里的原有零部件相互之间能够形成所需的卡子，这其中滚珠3起到了非常关键的作用，收纳时把电源线先往外拉到头然后松手就会自动卷回。2.2收纳电源线结构分析 创新的烧水壶底盘伸缩收纳方式设计结构来自于伸缩网线，结构如图2.2、2.3。收纳结构有两种方式，一种是卷尺结构，还有一种是伸缩网线结构，通过比较发现伸缩网线机构性能更优越。图2.2伸缩网线结构图 图2.3伸缩网线 伸拉鼠标网线，其实就是借助卷线器来完成的，这个卷线器可以实现自动收纳，是因为内部有一个零部件，这个零部件就是卷簧，电源线被拉出后要复位就是通过这个卷簧的弹力来实现的。另外，自动卷簧加锁在其中也起着很重要的作用，在前面的基础上多了一个或者几个弹簧卡子。拉线的时候弹簧卡子被分离从而把线拉出来，拉到足够的长度时利用齿槽就可以完成，收线的时候把卷线器上的卡子手动将卡子拨开。本文设计的自动收纳电源线采用了高性价比的卷线器，工作原理是拉伸电源线时到所需的长度后，电源线能够智能化启动卡位，不用线绳想要收回线绳的时候，不是推开卡子而是直接把线绳先往外拉到头随后松手线绳就会自动卷回，这种卷线器里面有一个滚珠和多个凹槽，通常是靠里面的滚珠和凹槽来实现开关无需用外部卡子锁位。2.3新型烧水壶收纳对比传统收纳的优点生活中常见的烧水壶电源线的收纳类型有这两种，第一种是将电源线收纳在底盘，第二种是将电源线拔出，进行捆绑式收纳。两种收纳方式都需要消费者自己动手，不能完全自动化。 此次所提出的新型烧水壶收纳方式，免去了人工收纳电源线的烦恼，自动伸缩的方式保护了电源线的同时，又不会对人们的日常生活带来不便。另外，这种烧水壶收纳设计大大加长了电源线的长度，解决了通常人们水壶旁边没有开关，电源线不够长的一大烦恼。2.4本章小结本章对电热水壶底盘线圈的收纳进行了设计，与市场上常见的两种收纳方式做了对比，创新了新的收纳方式，将手动收纳设计成自动收纳，此次收纳方式的创新使我们设计的热水壶的灵活性得到了增强，不用再因为电源线的长度和开关的位置而产生烦恼，免去了人工收纳电源线的麻烦，而且这种收纳方式既保护了电源线也增加了烧水壶的实用性北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计第3章 改良开关机构这个章节对传统开关进行改良，设计独特的开盖开关，对其进行全方位的深入剖析，使开关变得简洁方便，再与传统开关进行对比。3.1设计思路生活中，烧水壶这个必需品我们的使用频率非常高，它所带来的不便也是很多的，就拿这个弹开机构来说，有的时候按下开关之后没有反应，或者按下开关之后没有办法完全将水壶盖弹起来，这个时候我们首先可能觉得是弹簧强度不足，如果随意的增加弹簧强度又会导致按开关需要很大的力度才能完成，同时水壶盖上的水珠也很容易伤害到使用者，从这几个方面考虑，为了更好的避免可能出现的问题，所以设计开关壶时壶盖的大小设计为中等大小。该机构是一种简单实用的机械结构,电热水壶手把上有3个集成开关,顶部的是一个开盖按钮，此机构是用于顺利翻开电热水壶壶盖的结构，本改进采用以下技术方案，开盖按钮安装在斜面。滑块与锁扣进行滑动连接,滑块与弹簧挤压在开盖开关壁上，依靠弹簧控制滑块回位,锁扣与扭簧在烧水壶壶盖固定座的下表面，壶盖通过扭簧与锁扣固定在手把上支撑孔位,锁扣在壶盖闭合时,需打开壶盖时按下按钮，滑块滑动、锁扣回縮脱离壶体固定座,壶盖依靠扭簧的弹力作用力开启。 如图3.1，3.2分解开关按钮，清楚展示开关按钮结构，显示开关的构造与内部结构。 图3.1集成开关机构烧水壶开关集成:三种类型的开关1开盖开关 2保温开关3蒸汽开关l 开盖开关组成部分底座、弹簧A 、开盖开关底座 、 滑块 、压板 、开盖开关盖板、扭簧 、壶盖 、开关弹簧 、锁扣l 保温开关组成部分保温开关盖板、 保温开关静接触板、子弹头 、保温开关弹簧 、保温开关动接触板 l 蒸汽开关组成部分蒸汽开关盖板 、双金属片 、开关弹簧、蒸汽开关静触板 、蒸汽开关动触板 、蒸汽开关复位弹簧图3.2开关机构3.2烧水壶开关结构分析3.2.1开盖开关工作原理 工作原理是通过弹簧力的转换实现的其中分为弹簧与扭簧,当按下开关按钮的同时。压力挤压压板,滑块滑动与锁扣进行滑动连接，锁扣打开,扭簧通过扭力将烧水壶壶盖打开,需要盖上烧水壶壶盖时按下烧水壶壶盖,通过锁扣与滑块的滑动连接,开盖开关复位。图3.3开盖机构简图 图3.4开盖开关结构图3.3.2保温开关工作原理电热水壶手把上的三个集成开关，中部的开关为保温开关既是水烧开以后可保温。图4.5为保温开关电路结构图。如果壶内的水温低到阈值，ST温控器自动启动保温功能，加热指示灯会亮起。当水烧时ST温控器又关闭，保温停止，指示灯熄灭。一直循环下去。两个发热管外加温控器是保温烧水壶的主要零部件。工作原理图所示电路示意图，烧水时，开关S2处于闭合状态，S1断开。需要保温时是S1闭合。图3.5烧水壶保温示意图3.2.3 蒸汽开关我们都知道，当水温达到一定温度之后就会沸腾，然后形成水蒸气，这将对水壶内的感温零部件造成损伤，长期如此，就会使水壶内的水温达到最高值时不能自动切断电源复位，存在很大的安全隐患。现在人们发现了一种PTC零部件，用它来取代传统零部件起到发热管的作用，这种创新无疑是为烧水壶使用安全增添了更多的保障，有效地较低安全隐患，避免事故发生。3.3新型开关对比传统开关的优点此章节在开关的设计上及开关的集成，创新的设计了3个开关在壶把首上。保留了人们生活中最基本的烧水需求，其余的尽量删除，通过研究其他烧水壶的先进设计并加以引用，实现了设计实用、多功能，外观造型简单，操作简单，用户使用方便的优点。针对人手容易被烫、开关不实用、性能少等问题，可以将原来的从壶顶打开烧水壶开关的机构改成从把手处打开，既可以解决烫手问题，又解决了取水要一直用手提着壶盖的问题。把原来的蒸汽开关和保温开关也放在手把上方便操作。3.4.本章小结本章对开关进行了设计，一共设计了3个开关在壶把手处，这样既保留了人们最基本的烧水需求，又不会显得杂乱，且开关的减少使人们在使用时不容易误触开关而造成麻烦，实现了设计实用，多功能，操作简单，使用方便的特点，并解决了壶盖水珠烫手的问题，加强了安全性。北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计第4章 模型设计 这里讲述的是在原有相关参数的基础上所设计出来的烧水壶，其次比较新型烧水壶与传统烧水壶的机构与功能。更清楚的阐明新型烧水壶的优点。4.1 Solidworks结构图图4.1烧水壶结构图电水壶示意图电水壶的隐藏线图图4.2烧水壶的示意图普通烧水壶分解图新型烧水壶分解图 图4.3分解图 基于4.3分解图新的设计的新型电热水壶与传统烧水壶相比，创新的增加了自动伸缩收线装置，不仅可以自动收纳电源线，可以增加电原线长度，还一并解决了电源线过段，烧水壶只能放在开关旁边的问题。传统收线方式底盘旋转底盘绕线设计与线绳捆绑设计，这两种收线方式麻烦，所以许多人比喜欢收纳电原线，消费者容易被电源线绊倒，对电源线也没有保护意识。将人们人活着中最基本的烧水需求保持删减复杂的开关设计，整合其他烧水壶的优点，所以设计简单大方，实用与多功能相结合外观造型简单，操作简单明了，方便用户使用。4.2.本章小结完成热水壶的外观设计，利用三维软件完成三维建模。第5章 烧水壶控制系统设计5.1创新思路和内容设计一款简易热水壶，首先要知道水箱里面的温度才能将之进行加热，则此时就需要用一个温度传感器来测量温度，随时根据水温的变化来调节是否进行加热，而智能调节技术就是一个非常实用的技术，它能实时调节水温，进而通过液晶显示来呈现给用户，这样用户就能根据需要来改变温度值，最终就体现出智能管控水温的目的了。系统由软件和硬件两个部分组合而成，硬件主要是通过一些实体部件来执行，软件是对硬件进行操作。5.2主控芯片的选择方案1： 以单片机STC89C52作为核心控制芯片STC89C52是宏晶科技公司的产品具有8K网络程序设计闪存的低功耗8cmos微处理器，STC89C52使用的MCS-51内核为加强版，加强后的MCS-51内核要比未加强的MCS-51的功能要多上许多，比如芯片具有4K EPROM存储器，并且与STC89C52芯片指令兼容，并且需要以电的方式存储数据，则可以直接使用内部存储器，而不必使用外部存储器芯片将其存储在其中。它具有成本低、开发方便和线上编程和下载等优点。方案2：采用MSP430单片机作为主控芯片1996年，德州仪器公司发布了一款MSP 430单片机，也叫混合信号处理器。它能将多个模拟电路或微处理器集成到一个芯片上。耗能很低、带有简单的命令集是MSP430单片机的优点。这种单片机发难度大，价格高，不被普遍采用，一般在用电池供电的便携仪器中用得比较多。综上所述，选取方案1单片机作为主控芯片，这是综合考虑到了开发的难易度、成本以及资源的合理分配做出的决定。5.3温度检测方案选型利用数字式温度传感器DS18B20得出温度数值，再按需进行基础的编写来达到9-12位的数值显示，但是较为不精准，高达2度误差。DS18B20温度芯片是通过单总线的方式来进行访问的，价格低，操作简单，而且还可以减少占用单片机的存储空间。而且DS18B20的集成度高，体积较小。图3-2 DS18B20实物图5.4显示系统方案选型选择一：显示设备配置的是LCD1602I液晶屏LCD1602液晶屏的优点是能大范围的显示出各类字符，可以将16*2也就是32个字符全部显示出来，这些字符主要包括数字，字母，符号，自定义字符。LCD1602主要用于小范围的显示场