畢業(yè)設計太陽能熱水器智能控制系統(tǒng)開題報告

1、杭州電子科技大學信息工程學院畢業(yè)設計開題報告畢業(yè)設計開題報告太陽能熱水器水溫水壓控制系統(tǒng)太陽能熱水器水溫水壓控制系統(tǒng)設計制作設計制作 學生姓名 申沛東 學號 12918222 所在院系 電子通信 專業(yè)班級 電子信息工程2班 指導老師 劉建嵐 2015年10月14號一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義選題的依據(jù)和意義我國在太陽能熱水器的發(fā)展迅猛，已經(jīng)一躍成為太陽熱水器第一生產(chǎn)大國，但現(xiàn)狀是我國很多企業(yè)生產(chǎn)的太陽熱水器仍然有著功能單一、數(shù)字化低、智能化低的不足。近幾年來，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了一些太陽能熱水器監(jiān)測系統(tǒng)的性能不穩(wěn)定：比如檢測誤差大、顯示器亂碼

2、，還有的與電輔助加熱裝置不能很好配合和太陽能利用率較低等問題，嚴重影響了用戶的日常使用也從而影響到太陽熱水器的銷售業(yè)績慘淡。所以我認為太陽熱水器，有著廣闊的發(fā)展前景，一款好的監(jiān)測系統(tǒng)能讓整個太陽熱水器提高不止一個檔次，讓企業(yè)樂開了花，也給百姓生活帶去了方便，是一種雙贏的研究。因此，在太陽能熱水器水位監(jiān)測水溫檢測方面的研究發(fā)，應引起足夠重視，加大投入一定力量研究開發(fā)高質(zhì)量、性能好的測控產(chǎn)品。在西方，尤其是美國、德國、以色列這些國家在太陽能熱水器方面的研發(fā)一直比較活躍。以美國歐沃斯利諾依斯公司的發(fā)明的全玻璃真空管太陽集熱器最為普及，使用了高真空技術，使集熱器的熱損失比普通平板式太陽能集熱器的熱損失

3、降低了一大塊（該集熱器選擇性吸收涂層的吸收陽光的效率83%）。另一方面還設計專門開發(fā)了用于太陽能熱水器的先進的應用軟件，從而使太陽能熱水器技術水平領先我國不少。二、研究的基本內(nèi)容二、研究的基本內(nèi)容 本研究是對市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品的仿制，要能夠實現(xiàn)太陽能熱水器的完整功能。本研究以單片機為核心配合傳感器、顯示器件、電磁閥、電加熱器、報警器等外圍器件，采集熱水器儲水箱中的水位、水溫信號，通過控制電動機的運轉、電加熱器加熱來控制儲水器的水位、溫度，并完成水位、水溫顯示，時間顯示，溢水報警燈功能。另外配有鍵盤，柯實現(xiàn)手動上水、手動電加熱、設置水位、溫度等功能。擬解決的主要問題擬解決的主要問題 1、在軟件程序

4、的控制下如何實現(xiàn)時間、溫度和水位的實時顯示功能，并實現(xiàn)時間設定、水溫設定等功能。 2、如何實現(xiàn)對按鍵值的讀取及處理。 3、自動模式下如何實現(xiàn)對通道的切換及對其內(nèi)溫度的數(shù)碼管動態(tài)顯示。 4、整個系統(tǒng)共分為主程序、鍵盤掃描、顯示、溫度水位采集、時鐘和電加熱等模塊，各個模塊的功能如何編程實現(xiàn)。三、研究步驟、方法及措施三、研究步驟、方法及措施 1、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)硬件設計溫度傳感器溫度傳感器水位傳感器水位傳感器按鍵電路按鍵電路振蕩電路振蕩電路復位電路復位電路顯示電路顯示電路報警電路報警電路（1）、單片機模塊）、單片機模塊 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程

5、 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件

6、可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 （2）、溫度傳感器模塊）、溫度傳感器模塊 溫度傳感器模塊采用線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它具有體積小,分辨率高,轉換快等優(yōu)點。再加上DS18B20 獨特的單線總線結構,在實現(xiàn)測控系統(tǒng)的溫度檢測方面就較好地利用了DS18B20 的獨到特點,使系統(tǒng)得到了極大的簡化。數(shù)字化溫度傳感器DS1820測溫范圍為- 55+125 ，增量值為0.5 （3）、水位傳感器模塊）、水位傳感器模塊 采用一個液位傳感器，當液

7、面水位到達最高水位是，傳感器經(jīng)過采樣電路報警。 （4）、顯示電路以及報警）、顯示電路以及報警 選用五位數(shù)碼管顯示，運用動態(tài)掃描對數(shù)碼管進行掃描，并且運用7407集成芯片對數(shù)碼管的位碼進行驅動。此部分占用P0口，以及P2余下的幾個端口。當障礙物的距離小于所設定的距離時，產(chǎn)生報警聲，該部分用一個電阻，一個三極管，與5V蜂鳴器實現(xiàn)，占用P1口的一個端口。 （5）、復位電路）、復位電路 運用上電復位的原理，對整個系統(tǒng)進行復位操作。 （6）、單片機的震蕩源部分）、單片機的震蕩源部分 運用11.0592M的晶振加以解決。 （7）、鍵盤部分）、鍵盤部分 用兩個按鍵來實現(xiàn)所要實現(xiàn)的功能，一個按鍵，設置五個數(shù)碼

8、管位的選擇，其后另外一個數(shù)碼管實現(xiàn)上下限溫度的加與減，此部分占用P1口的2個管腳。2、系統(tǒng)軟件設計、系統(tǒng)軟件設計 熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠在設定的時間向用戶提供設定溫度的熱水，從而給用戶帶來便利。當控制器在設定的時間使水溫達到設定溫度時，將通過報警提醒用戶。根據(jù)這一要求，STC89C52單片機和其開發(fā)應用系統(tǒng)具有語言簡潔、可移植性好、表達能力強、表達方式靈活、可進行結構化設計、可以直接控制計算機硬件、使用方便等諸多優(yōu)點?？刂栖浖捎媚K化設計，由主程序、鍵盤中斷子程序、A/D轉換子程序、定時子程序、LED顯示子程序等模塊組成。主程序框圖如圖所示。（1）、主程序）、主程序 進入主程序首

9、先進行系統(tǒng)的初始化,然后進入中斷程序，在中斷程序里完成, 鍵盤中斷子程序、A/D轉換子程序等程序，然后回到開中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，然后讀取讀溫度高低設定值及水位設定值，然后判斷是否讀溫度值，是的話，溫度判斷，高了，或低了報警，如果吧判斷溫度的話，就讀水位，然后判斷水位，一定正常的話，則返回，再次讀取讀溫度高低設定值及水位設定值等等。 （2）、鍵盤中斷子程序）、鍵盤中斷子程序 讀取單片機的引腳是否為低，如果是按鍵按下，如果不是按鍵則沒有按下。 （3）、定時子程序）、定時子程序 定時一個程序，用于顯示程序動態(tài)掃描的時間延時。 （4）、顯示子程序）、顯示子程序 數(shù)碼管的顯示，運用動態(tài)掃描的方式，首先點

10、亮一個LED顯示器，延長一段時間在點亮下一個LED顯示器,周而復始，3個LED輪流動態(tài)掃描。開始按鍵檢測是否有按鍵按下水位測試數(shù)碼管顯示溫度測試報警返回溫度上下限設置YN 系統(tǒng)軟件設計總圖系統(tǒng)軟件設計總圖 五主要參考文獻：五主要參考文獻： 1 萬福君、潘松峰. 單片機原理系統(tǒng)設計與應用M. 科學技術大學出版社.2001. 2 王長胤、文軍. 單片單板機原理及應用M .武漢：武漢大學出版社.1993. 3 趙亮，侯國銳. 單片機C語言編程與實例 J.人民郵電出版社.2007.(11):45-65 4 太陽能熱水器智能控制器設計J.大學生電子設計競賽組委會、第五屆全國電子設計競賽獲獎作品選編.北京：北京理工大學出版社, 2003.(2):22-26 5 肖金球.單片機原理與接口技術M.北京：清華大學出版社.2003.6 張超琦.單片機原理及實例 實踐篇M.上海：上海交通大學出版社.2006. 7 彭冬明.單片機實驗教程M.北京：北理工版社.2007. 8 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