【正文】 ......................................................22 參考文獻 ...........................................................................................................23 致 謝 ................................................................................................................24 附 錄 ................................................................................................................25 基于單片機的太陽能熱水器控制系統設計 1 1 1 緒論 課題研究的背景 太陽能是一種古 老能源 ,也是一種安全、潔凈、價廉、無污染的綠色能源。 對論文選題報告的總體評價： □好；□較好；□一般；□較差 （在相應的方塊內作記號“√”） 院、系、所確定評議小組名單 （35人） 組長： 、 組員： 、 、 、 單位蓋 章 主管領導簽名： 年 月 日 基于單片機的太陽能熱水器控制系統設計 II II 評議結論 評議小組組長簽名： 評議小組組員簽名： 年 月 日 基于單片機的太陽能熱水器控制系統設計 III III 摘 要 當今社會資源日益緊張，環(huán)境污染愈加嚴重的情況下 ,太陽能熱水器與傳統的燃氣熱水器和電熱水器相比有著無比的優(yōu)越性，太陽能熱水器的控制系統也隨著科學技術的發(fā)展正在朝著智能化的方向發(fā) 展。 學 生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達能力： □好；□較好；□一般；□較差。 設計或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。 論文的難度： □偏高；□適當；□偏低。選題有實用價值，設計方案可行，時間安排合理符合開題條件，同意開題。 參考文獻 7 [1] 周善元 .取之不盡 ,用之不竭的潔凈能源 — 太陽能 [J].江西能源， 2020年 04期 [2] 劉福才，劉豐，劉立偉 .AVR單片機在太陽能熱水器智能控制器中的應用 [J].微計算機信息， 1999年 04期 [3] 王俊杰，基于 89C51單片機的太陽能熱水器只能控制器的設計 [J].鄭州輕工業(yè)學院學報：自然科學版， 2020（ 8）： 6768 [4] 劉小俊 ,黃鴻谞 .基于單片機的太陽能熱水器智能控制系統的設計 [J]. PLCamp。 6. 預期成果及其可能的創(chuàng)新點 預期成果：順利完成硬件設計和軟件設計，并模擬仿真。 2020 年 03 月 ~ 2020 年 04 月： 完成軟件編程及軟硬件調試 。 2020 年 12 月 ~ 2020 年 02 月：收集資料，確定設計系統總體方案，翻譯有關外文資料及文獻，撰寫開題報告，準備開題答辯。 （ 3） 大量查閱相應參考文獻，閱讀書籍，增加知識貯備。 擬采取的解決措施 （ 1） 查找相關資料，做到在完全了解的基礎上進行使用。 但本次設計還是具有相當多的難點有待處理： 、溫度和水位的實時顯示功能，并實現時間設定、水溫設定等功能。本次設計課題的太陽能熱水器控制系統特點如下： ， 節(jié)能降耗，安全環(huán)保，易于推廣。 Y N 圖 32主程序流程圖 系統的軟件設計 本課題采用 C 語言編程實現對太陽能熱水器水位及水溫的控制，并用 Keil C51進行軟件的調試。 光敏電阻測量光照強度 模塊 本設計選用光敏來對光照強度進行測量，獲取光能。 電加熱模塊 當室外光強不足（陰天、下雨）時，對水箱的水提前加熱是很必要的，本系統將電加熱模塊與單片機 I/O口接上，由鍵盤設定需加熱的設定值，并由紅黃綠三色的 LED，紅黃綠用數碼管顯示。 水位采集模塊 采用水位檢測電極，將水箱分為四等分，通過 5 個水位檢測電極進行檢測，接地的電極放在水箱最底下，其余 4 個按四等分分別放取。 DS18B20 是智能溫度傳感器，它的輸入 /輸出采用數字量，以單總線技術，接收主機發(fā)送的命令，根據 DS18B20 內部的協議進行相應的處理，將轉換的溫度以串口發(fā)送給主機。 實時時鐘模塊 本系統采用實時時鐘 DS1302芯片進行實時時 間顯示及加熱時間設置，由于時鐘芯片的精度較單片機內部定時器的要高并且通過時鐘模塊設置熱水器定時加熱的時間。 128 8 位內部 RAM， 32 位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時 /計時器， 5個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等 [10]。 AT89S52芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統不被仿制?？捎?5V電壓編程，而且擦寫時間僅需 10ms，僅為 87C51的擦除時間的百分之一，與 87C51的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源 數據處理模塊 MSC51 系列單片機 鍵盤輸入模塊 時鐘模塊 溫度采集模塊 12864顯示模塊 電加熱模塊 水位采集模塊 報警 模塊 光敏電阻測量光照強度模塊 4 的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領域。 AT89S52可構成真正的單片機最小應用系統，縮小系統體積，增加系統的可靠性，降低了系統成本。 AT89S52是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器，片內有 4K字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程度存儲器，能重復寫入擦除解 1000 次，數據保存時間為十年。 3. 研究內容 基于單片機的太陽能熱水器 控制系統的總體設計 本課題設計的基于單片機的太陽能熱水器在軟件程序的控制下完成時間、溫度和水位的實時顯示功能，并能完成 時間設定、溫度設定等功能，具體實現的功能目標為： 1) 掌握太陽能熱水器的工作原理及實現控制方法； 2) 太陽能熱水器水位的檢測和顯示； 3) 太陽能熱水器溫度的檢測和顯示； 4) 太陽能熱水器水溫的設定和時間的控制； 5) 報警； 3 基于單片機的太陽能熱水器控制系統設計控制系統的硬件設計 本次設計是以 AT89S52 單片機 為核心的系統，其系統框圖如圖 31： 圖 31 系統原理框圖 單片機控制系統： AT89S52 單片機結構和特 點 AT89S52是 MCS 51單片機的基礎上精心設計，由美國 ATMEL公司生產的高性能八位單片機。控制系統可以根據天氣情況利用輔助加熱裝置 (電加熱器 )使蓄水箱內的水溫達到預先設定的溫度 , 從而達到 24小時供應熱水的目的。目前市場上太陽能熱水器的控制系統大多存在功能單一、操作復雜、控制不方便等問題 , 很多控制器只具有溫度和水位顯示功能 , 不具有溫度控制功能，即使熱水器具有輔助加熱功能 , 也可能由于加熱時間不能控制而產生過燒 , 從而浪費電能 [4]。 目前，中國已成世界上最大的太陽能熱水器生產國，年產量約為世界各國總和。鑒于此，太陽能必將在世界能源結構轉換中擔綱重任，成為理想的替代能源。②太陽能對于地球上的絕大多數地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。人們在大力發(fā)展太陽能產業(yè)。它充分利用太陽能的豐富的免費的資源的優(yōu)勢，同時考慮到在陰天及夜間無法利用太陽能的缺點，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的 各自優(yōu)勢，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式、直流式和悶曬式。 在太陽能熱利用技術中，太陽能熱水器是技術上比較成熟、造價比較低廉的產品，同時給人民提供不耗能源 、保護環(huán)境、絕對安全的熱水而受到人們的歡迎 [2]。應該注意到，集體單位對太陽能熱水器的用量很大。太陽能熱水器順呼時代發(fā)展的要求，滿足人們對環(huán)保綠色產品的需求。太陽能熱水器克服了上述缺點，他是綠色環(huán)保產品。當今社會發(fā)展日新月異，人們衣食住行也在不斷的提高。但由于太陽能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽能利用帶來重重困難，有些技術難點尚未突破，產品造價偏高（如光電池）。 隨著世界上煤、油、氣的儲量日益減少，能源危機已日益增長，環(huán)境污染的危機已威脅著生態(tài)平衡，太陽能開發(fā)利用的課題已提到人類的面前。 太陽能是一種古老能源 ,也是一種安全、潔凈、價廉、無污染的綠色能源。熱水器 。 關鍵詞： 單片機 。 上海 XX 大學 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課 題 基于單片機的太陽能熱水器控制 系統設計 學 院（系） 電氣學院 專 業(yè) 測控技術與儀器 年 級 學 號 姓 名 導 師 定稿日期： 年 月 日 1 基于單片機的太陽能熱水器控制系統設計 摘 要 : 當今社會資源日益緊張，環(huán)境污染愈加嚴重的情況下下 ,太陽能熱水器與傳統的燃氣熱水器和電熱水器相比有著無比的優(yōu)越性 ，太陽能熱水器的控制系統也隨著科學技術的發(fā)展正在朝著智能化的方向發(fā)展。 本課題是以 MCS51 系列單片 AT89S52為核心 ，并 采用 12864 液晶顯示模塊，傳感器溫度采集模塊，鍵盤，水位采集模塊 水溫采集模塊等，實現對太陽能熱水器水位和水溫的測量與控制和報警，做到既能手動操作，又能單片機控制，從而很好的解決太陽能熱水器使用過程中易受季節(jié)、氣候影響、浪費水資源等缺點。太陽能 ?？刂葡到y 。在傳統化石燃料日趨枯竭 的今天 ,太陽能作為新能源的一種 ,在多元化能源消費結構中占有重要地位 ,正越來越 受到 人們的重視 [1]。有人 預測：二十一世紀太陽能將由輔助能源上升為主要能源。因而尚未被人們大規(guī)模的使用?，F有電熱型熱水器費用昂貴及燃氣型的不安 全性，且排放二氧化碳污染大氣，北方用煤氣取暖造成城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽能熱水器良好的外部生存環(huán)境。它使用簡單、方便。在人類文明程度日益提高的今天，它是現代文明社會的最佳選擇。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計劃之內的事，配套熱水器的商品房銷勢更好。 太陽能熱水器是太陽能利用中最常見的一種裝置，經濟效益明顯，正在迅速的推廣應用，太陽能熱水器能夠將太陽輻射能轉換熱能，供生產和生活使用。熱水器包括主、從兩大系統：主系統的特點是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱；從系統相當于電 2 熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。 2. 選題背景及其意義 隨 著全球人口和經濟規(guī)模的不斷增長，能源使用帶來的環(huán)境問題及其誘因逐漸為人所認識，“低碳經濟”這一概念開始進入人們的視野。 太陽能具有： ①儲量的“無限性。③開發(fā)利用時幾乎不產生任何污染。 在世界范圍內，太陽能熱水器技術已經很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷的沖擊電熱水器市場和 燃氣熱水器市場 [3]。但是與之相配套的太陽能熱水器控制系統卻一直處于研究和開發(fā)階段。 本課題設計的太陽能熱水器控制系統以 MCS51單片機為檢測控制中心單元 , 采用DS1302實鐘 ,不僅實現了時間、溫度和水位三種 參數實時顯示功能 , 而且具有時間設定、溫度設定與控制功能?？刂破骱鸵酝@示儀相比具有性價比高、溫度控制與顯示精度高、使用方便和性能穩(wěn)定等優(yōu)點 , 對提高我國太陽能應用領域控制水平 ,