太阳能热水器水位水温控制毕业设计开题报告答辩.ppt

,太阳能热水器水位、水温控制器设计,一、选题的意义、研究现状 二、研究的思路和方案 三、目标及要求 四、主要参考文献,一、选题的意义、研究现状,1.课题的背景意义 随着全球人口和经济的迅猛增长，不可再生能源越来越少，而它所带来的环境污染问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。在这种历史条件下，为了实现人类的可持续发展，太阳能这一可再生洁净能源越来越被大力应用与发展。太阳能热水器是我国太阳能利用中应用最广泛，产业化发展最迅猛的太阳能产品，它以其诸多的优点受到人们的欢迎，它的技术比较成熟，造价比较低廉，同时给人们提供节省资源，保护环境，绝对安全的热水。 2. 应用前景与现状 根据中国商业联合会的统计，在城市电网大范围改造和城市住房市场大规模启动的带动下，今后几年我国热水器市场将呈现强劲增长势头。目前，太阳能热水器控制器一直处于研究与开发阶段，市面上大多数的热水器的控制系统功能单一，操作复杂，可靠性差等问题。很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具备温度水位的自动控制功能。虽然有的控制器配有电加热辅助装置，但都不是全智能化的，本课题采用单片机控制系统对水温与水位进行检测和控制。,3.课题研究的内容 根据太阳能热水器水温水位对控制器的要求与特点，提出了一种基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。本设计具有很强的实用性。本装置电路简单，水温控制精确灵活，水位显示直观醒目，节能环保，具有一定的市场前景。,二、研究的思路和方案,本课题设计基于单片机AT89S52为核心配合DS18B20温度传感器，LED显示器件，电磁阀，电加热器，报警器等外围器件，采用44行列键盘输入加热时间，水温设置等要求，利用水位采集模块和温度采集模块对热水器中的水温水位的信息采集，这些信息由数据处理模块处理后，实现以控制电动机的运转和电加热辅助系统来控制储水箱中的水位、水温并完成水位、水温实时显示的功能，一旦水温达不到预设的水温要求，便会启动电加热辅助系统，对水进行加热，并将水温显示在显示模块上，而当水温达到设定的上下限便会触发报警模块，而如果这个过程中水位没有达到预设的要求时，热水器会进行注水，直至预设时的水位。 主要包括两个部分的设计：硬件电路设计和软件程序设计,设计系统的整体结构图如图所示：,硬件电路设计方面：,（1）主机电路 主机电路是以Atmel 公司 生产的At89S52为核心，选取一定的晶振频率构成。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。,（2）温度传感和水位采集模块,温度传感器模块采用是Dallas公司生产的采用1-Wire总线技术的典型产品DS18B20，该传感器检测温度范围为-55+125，内置E2PROM，具有限温报警功能他可以将被测温度直接转换成数字量，可以方便地通过串行总线实现读取，通过编程，DS18B20可以实现9-12位的温度度数。由于DS18B20可以有数据线本身提供电源，因此单片机与其连接时，需要一根数据线和地线，由于每片DS18B20内部都有一个独特的片序列号，所以一条单总线上可以挂接多片DS18B20，特别适合构成多点温度测控系统。 水位采集使用市场上桑乐太阳能的水位 采集方法，RC充放电式水位传感器测量电路，它的工作原理是，水面每接触一个钢针就会多并联一个电阻，电阻随水位变化而规律的变化。利用单片机的一个口周期性的给电容电路充放电，然后用单片机监测电容两端电压的变化，因为电容电压的上升或下降时间t=RC，所以用单片机记录这个时间就能判别电阻的变化，进而转化为水位的变化进行显示及其他动作。,（3）时间、水位、温度显示模块和键盘电路这部分 用于系统和人的信息交互,有对太阳能 热水器状态的直观显示,也有用于人对系统控制 的键盘电路 （4）时钟模块。给系统提供时间显示和参考时间。 （5）驱动电路。包括电加热辅助系统、上水电磁、 报警电路，是整个系统的执行部分。,软件程序设计方面：,软件流程图,程序代码：,1.主程序 2.子程序程序代码 3.报警程序 4.延时程序 实现方法： 先用Proteus Professional仿真软件和Keil软件模拟，再做实物。,三、目标及要求,显示实时的水温和水位，实现上下限温度的设置 具有高低水位的控制功能 实现上下限温度、水位的控制和报警，同时具备电辅助设备加热功能,主要参考文献,1段晓飞太阳能发展前景及应用研究 J 现代商贸工业，2010（20） 2周荷琴，吴秀清微型计算机原理与接口技术M中国科学技术大学出版社第四版 3刘海成单片机及应用系统设计原理与实践M北京航天航空大学出版社，2009：495-500 4宋戈，黄鹤松，等51单片机应用开发范例大全M北京：人民邮电出版社，2010：107-144 5雷伏容，张小林，等51单片机常用模块设计查询手册M清华大学