基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）專(zhuān)業(yè)年級(jí)學(xué)號(hào)姓名導(dǎo)師定稿日期：20年月日系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容1基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)摘要：當(dāng)今社會(huì)資源日益緊張，環(huán)境污染愈加嚴(yán)重的情況下下，太陽(yáng)能熱水器與傳統(tǒng)的燃?xì)鉄崴骱碗姛崴飨啾扔兄鵁o(wú)比的優(yōu)越性，太陽(yáng)能熱水器的控制系統(tǒng)也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展正在朝著智能化的方向發(fā)展。本課題是以MCS-51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(pán)，水位采集模塊水溫采集模塊等，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能熱水器水位和水溫的測(cè)量與控制和報(bào)警，做到既能手動(dòng)操作，又能單片機(jī)控制，從而很好的解決太陽(yáng)能熱水器使用過(guò)程中易受季節(jié)、氣候影響、浪費(fèi)水資源等缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);太陽(yáng)能;熱水器;控制系統(tǒng)；1?文獻(xiàn)綜述太陽(yáng)能是一種古老能源,也是一種安全、潔凈、價(jià)廉、無(wú)污染的綠色能源。在傳統(tǒng)化石燃料日趨枯竭的今天，太陽(yáng)能作為新能源的一種，在多元化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有重要地位，正越來(lái)越受到人們的重視［1］。隨著世界上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)已日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的課題已提到人類(lèi)的面前。有人預(yù)測(cè)：二十一世紀(jì)太陽(yáng)能將由輔助能源上升為主要能源。但由于太陽(yáng)能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽(yáng)能利用帶來(lái)重重困難，有些技術(shù)難點(diǎn)尚未突破，產(chǎn)品造價(jià)偏高（如光電池）因而尚未被人們大規(guī)模的使用。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月異，人們衣食住行也在不斷的提高?，F(xiàn)有電熱型熱水器費(fèi)用昂貴及燃?xì)庑偷牟话踩裕遗欧哦趸嘉廴敬髿猓狈接妹簹馊∨斐沙鞘锌諝猸h(huán)境污染，這些都是太陽(yáng)能熱水器良好的外部生存環(huán)境。太陽(yáng)能熱水器克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。它使用簡(jiǎn)單、方便。太陽(yáng)能熱水器順呼時(shí)代發(fā)展的要求，滿(mǎn)足人們對(duì)環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。在人類(lèi)文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽(yáng)能熱水器的用量很大。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開(kāi)發(fā)公司計(jì)劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷(xiāo)勢(shì)更好。在太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中，太陽(yáng)能熱水器是技術(shù)上比較成熟、造價(jià)比較低廉的產(chǎn)品，同時(shí)給人民提供不耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎⑵。太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能利用中最常見(jiàn)的一種裝置，經(jīng)濟(jì)效益明顯，正在迅速的推廣應(yīng)用，太陽(yáng)能熱水器能夠?qū)⑻?yáng)輻射能轉(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。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。熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣利用太陽(yáng)光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無(wú)光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽(yáng)能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)考慮到在陰天及夜間無(wú)法利用太陽(yáng)能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽(yáng)能熱水器和電熱水器的各自?xún)?yōu)勢(shì)，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。選題背景及其意義隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，能源使用帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題及其誘因逐漸為人所認(rèn)識(shí)，“低碳經(jīng)濟(jì)”這一概念開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。人們?cè)诖罅Πl(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)。太陽(yáng)能具有：①儲(chǔ)量的“無(wú)限性。②太陽(yáng)能對(duì)于地球上的絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。③開(kāi)發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染。鑒于此，太陽(yáng)能必將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中擔(dān)綱重任，成為理想的替代能源。在世界范圍內(nèi)，太陽(yáng)能熱水器技術(shù)已經(jīng)很成熟，并已形成行業(yè)，正在以?xún)?yōu)良的性能不斷的沖擊電熱水器市場(chǎng)和燃?xì)鉄崴魇袌?chǎng)［3］。目前，中國(guó)已成世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)量約為世界各國(guó)總和。但是與之相配套的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)卻一直處于研究和開(kāi)發(fā)階段。目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能熱水器的控制系統(tǒng)大多存在功能單一、操作復(fù)雜、控制不方便等問(wèn)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(shí)間不能控制而產(chǎn)生過(guò)燒,從而浪費(fèi)電能［4］。本課題設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)以MCS-51單片機(jī)為檢測(cè)控制中心單元，采用DS1302實(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示功能，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置(電加熱器)使蓄水箱內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的?？刂破骱鸵酝@示儀相比具有性?xún)r(jià)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(diǎn)，對(duì)提高我國(guó)太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域控制水平，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益［5，9］。研究?jī)?nèi)容基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器在軟件程序的控制下完成時(shí)間、溫度和水位的實(shí)時(shí)顯示功能，并能完成時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定等功能，具體實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)為掌握太陽(yáng)能熱水器的工作原理及實(shí)現(xiàn)控制方法；太陽(yáng)能熱水器水位的檢測(cè)和顯示；太陽(yáng)能熱水器溫度的檢測(cè)和顯示；太陽(yáng)能熱水器水溫的設(shè)定和時(shí)間的控制；報(bào)警；

基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.2.1本次設(shè)計(jì)是以AT89S52單片機(jī)為核心的系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖3-1：3.2.2單片機(jī)控制系統(tǒng)：AT89S52單片機(jī)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)AT89S52是MCS-51單片機(jī)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的高性能八位單片機(jī)。內(nèi)置2KBEPR0M的20腳AT89C2051以及內(nèi)置1KBEPROM的20腳AT89C1051。AT89S52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫(xiě)程度存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入擦除解1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與MCS-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī),而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能°AT89S52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長(zhǎng)度小于4KB，四個(gè)1/O口全部提供給用戶(hù)。可用5V電壓編程，而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需10ms,僅為87C51的擦除時(shí)間的百分之一，與87C51的12V電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬2.7V?6V,全靜態(tài)工作，工作頻率寬，在OHz?24MHz內(nèi)，比8751及87C51等51系列的6MHz?12MHz更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。AT89S52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)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(tǒng)不被仿制。另外，AT89S52還具有MCS51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。128X8位內(nèi)部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)時(shí)器，5個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等［10］。鍵盤(pán)及12864顯示模塊本系統(tǒng)可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置和調(diào)整實(shí)時(shí)時(shí)鐘及溫度，并且12864顯示模塊可以更直觀的顯示時(shí)間以及水溫。實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊本系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間顯示及加熱時(shí)間設(shè)置，由于時(shí)鐘芯片的精度較單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的要高并且通過(guò)時(shí)鐘模塊設(shè)置熱水器定時(shí)加熱的時(shí)間。3.2.5溫度采集模塊采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20是智能溫度傳感器，它的輸入/輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè)IO口模擬DS18B20的時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）給DS18B20，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用12864模塊顯示各點(diǎn)的溫度［11］。3.2.6水位采集模塊采用水位檢測(cè)電極，將水箱分為四等分，通過(guò)5個(gè)水位檢測(cè)電極進(jìn)行檢測(cè)，接地的電極放在水箱最底下，其余4個(gè)按四等分分別放取。如此根據(jù)在相應(yīng)等分點(diǎn)檢測(cè)到的水位信息判斷水箱中的水位，并通過(guò)采用LED數(shù)碼管顯示水位。3.2.7電加熱模塊當(dāng)室外光強(qiáng)不足（陰天、下雨）時(shí)，對(duì)水箱的水提前加熱是很必要的，本系統(tǒng)將電加熱模塊與單片機(jī)I/O口接上，由鍵盤(pán)設(shè)定需加熱的設(shè)定值，并由紅黃綠三色的LED，紅黃綠用數(shù)碼管顯示。3.2.8報(bào)警模塊本設(shè)計(jì)里，我們采用有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以至于單片機(jī)的I/O口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，我們使用三極管來(lái)放大電流，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，此模塊只要通過(guò)BELL（連接到到單片機(jī)P2.7）輸入的PWM波既可以使蜂鳴器分出聲音，我們的設(shè)計(jì)可以在鬧鐘定時(shí)中作為聲音提醒信號(hào)。3.2.9光敏電阻測(cè)量光照強(qiáng)度模塊本設(shè)計(jì)選用光敏來(lái)對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，獲取光能。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容#參考文獻(xiàn)［1］周善元?取之不盡，用之不竭的潔凈能源一太陽(yáng)能［J］.江西能源，2000年04期［2］劉福才，劉豐，劉立偉.AVR單片機(jī)在太陽(yáng)能熱水器智能控制器中的應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)信息，1999年04期［3］王俊杰，基于89C51單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器只能控制器的設(shè)計(jì)［J］.鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005（8）：67-68［4］劉小俊，黃鴻谞.基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.PLC&FA，2009［5］張景文，王震宏,高為浪，李桂花.基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)［J］.西華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），第27卷第5期［6］劉文濤?單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005.［7］童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］高等教育出版社，2000.［8］宋彩利，孫友倉(cāng)，吳宏岐?單片機(jī)原理與C51編程［M］.西安：西安交通大學(xué)出版社,2008.［9］胥飛，戴曄，盛純?基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器出水恒溫控制系統(tǒng)［J］.上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào)，第13卷第6期［10］張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)，喬立巖MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003［11］胡漢才?單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］.北京:清華大學(xué)出版社,1996［12］馮海濤，馬炳波，朱文峰?全自動(dòng)熱水器漏電保護(hù)電路分析［J］.家用電器，2002年第6期［13］馬云峰，馬海峰，陳子夫?基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器輔助控制系統(tǒng)［J］.電子世界，2002年第1期［14］李云陽(yáng)?基于單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水器模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)使用與維修，2012年第5期［15］楊永剛?太陽(yáng)能熱水器控制電路的設(shè)計(jì)［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012年第11卷第14期指導(dǎo)教師意見(jiàn)該生資料準(zhǔn)備充分，開(kāi)題報(bào)告中心內(nèi)容論述詳實(shí)，有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合分析能力。選題有實(shí)用價(jià)值，設(shè)計(jì)方案可行，時(shí)間安排合理符合開(kāi)題條件，同意開(kāi)題。導(dǎo)師簽名：年月日系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)報(bào)告開(kāi)題報(bào)告答辯評(píng)議表評(píng)議小組意見(jiàn)1、論文選題：□有理論意義；□有工程背景；□有實(shí)用價(jià)值□意義不大。2、論文的難度：□偏高；□適當(dāng)；□偏低。3、論文的工作量：□偏大；□適當(dāng)；□偏小。4、設(shè)計(jì)或研究方案的可行