太阳能热水器控制器开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告学生姓名李晓燕学 号201202501319专 业自动化指导教师姓名赵娟娟职 称讲师所在学院电气工程学院课题来源结合生产实际课题性质应用研究课题名称太阳能热水器控制器的设计毕业设计的意义目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段，当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器用户带来不便；即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。太阳能控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温在设定时间达到预先设定的温度，从而达到全天供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显，正在迅速的推广应用，太阳能热水器能够将太阳能转换成热能，供生产和生活使用。能源和安全问题是现代社会关注的焦点。现有的电热型热水器费用的偏高以及燃气型的不安全性、和对空气、环境的污染等缺点，太阳能热水器控制器克服了以上缺点，太阳能热水器是环保、无污染、人们使用简单、安全放心。太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的青睐，利用太阳的能源大量节约其他不可再生能源，是以后能源发展的趋势。因此，人类要解决上述能源问题、实现可持续发展，只能大规模的开发和利用可再生洁净能源。它是现代文明社会绿色能源的最佳选择。目前市场上的大多数太阳能热水器只是纯粹的加热问题，还没有其他的智能控制方法，在没有太阳的天气下无法使水箱中的水加到最热。其次对太阳能热水器中的水位没有记录，使人们不能及时知道水箱中的水量，缺乏自动性。因此需要设计一块智能化的太阳能热水器控制器来实现自动上水、水位水温的控制、温度过高报警、水位过低报警及自动上水、温度过低时自动加热等功能。近年来，利用太阳能和其它能源的结合，使得太阳能热水器更加的完善，在任何天气情况下都能使用到热水。但这种太阳能热水器控制器只具有温度和液位的显示功能，不具有温度控制功能，鉴与国内热水器的市场逐渐扩大，与其配套的热水器急需改进的状态下研制了这套智能的太阳能热水器控制器。本来课题是基于89C51单片机的太阳能热水器控制器，通过对单片机技术，太阳能热水器控制技术等的认识，联系实际要求，将所学知识应用到现实生活中去，在对设计的不断实践改良，使得太阳能热水器控制器更加符合实际要求，具有更高的实用性。研究内容1.本课题研究的主要内容本课题设计以单片机为核心完成系统设计，将来自温度和水位检测传感器的信号经过调理、A/D转化后送入单片机，一方面通过LED显示当前温度和水位值，另外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，根据结果发出相应的上水、加热指令，对热水器控制器的温度和水位进行控制。本次设计的主要内容：（1）温度、水位检测传感器的选择；（2）A/D转换器与单片机的接口的设计；（3）电源、按键、显示部分的设计；（4）总体设计；2.拟解决的关键问题（1）如何实现温度及液位显示；（2）如何实现智能上水、缺水上水和手动上水的功能；3.研究预期成果（1）完成毕业设计任务书，字数两万字以上；（2）编写程序，调试成功，并在硬件电路上进行仿真达到预期的目的。时间安排第12周 收集、查询、整理资料，明确涉及任务，撰写开题报告；主要通过中国知网、万方数据和百度文库来查询历年的硕士论文、期刊等，收集相关的资料明确设计要求任务；第56周 确定设计方案；该热水器控制器的核心是单片机，通过比较芯片AT89C51和89S52的优缺点来确定设计方案； 第7周 完善具体方案设计，进行硬件电路的设计； 第8周 进行必要的仿真，初步完成硬件电路的设计；第9周 完成硬件电路设计，确定元器件参数及型号；硬件电路主要由单片机、A/D转换电路、显示电路、水位检测电路、按键电路、温度检测电路等组成，其各模块具体的作用在研究内容里有所陈述；第10周 完成硬件电路的绘制，进行程序设计；硬件电路的绘制同研究内容；第1112周 完成程序设计，并进行必要的仿真调试；第1314周 论文撰写，出图；第15周 毕业答辩。研究方法1.课题设计的总体方案本设计主要以单片机AT89C51控制为核心，采用模块化设计。主要由电源模块、显示模块、温度采集模块、水位采集模块、按键模块组成。其系统总体框图如下：系统总体框图各单元模块的功能如下：（1）单片机89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司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。（2）温度传感器模块温度传感器模块采用线式数字温度传感器，它具有体积小,分辨率高,转换快等优点。再加上温度传感器独特的单总线结构,在实现测控系统的温度检测方面就较好地利用了它的独到特点,使系统得到了极大的简化。（3）水位传感器模块采用一个液位传感器，当液面水位到达最高水位，传感器经过采样电路报警。（4）显示电路模块选用数码管显示，运用动态扫描对数码管进行扫描，并且运用7407集成芯片对数码管的位码进行驱动。（5）按键模块用两个按键来实现所要实现的功能，一个按键设置五个数码管位的选择，其后另外一个数码管实现上下限温度的加、减。（6）A/D转换电路A/D转换是将传感器输入的模拟信号转换成数字信号送给单片机。（7）电源模块电路 系统采用220V交流电源，经电源模块转化为单片机及其外围电路所需的5V 直流电压。单片机部分主要用于控制和处理各功能模块的工作、实现时间设定、水位显示、加热等功能。太阳能热水器控制系统的最大特点是所有功能模块均由程序控制以完成各自功能。显示模块由LED 液晶屏显示、键盘处理包括温度的设置和控制加热以及时间的设置等。2.设计思路通过以单片机为核心，结合其他模块来实现温度，水位的控制和显示等功能。完成太阳能热水器的智能化，满足人们的需求，当系统上电后，首先初始化和扫描按键，当检测到来自键盘的信号时，单片机会通过相应的引脚电平来驱动相应的控制电路，温度传感器和水位传感器用来检测实时的温度和当前的水位，当温度过高或水位高出或低处设定值时，单片机也会做出相应的反馈如停止加热、控制上水等，并会在一定条件下做出相应的报警。LED液晶显示模块用来显示当前的温度和水位的状况。3.课题研究设计方法（1）文献法，通过查阅文献资料，进一步完成本课题设计的任务；（2）利用Protel 99SE软件完成原理图的绘制；4.参考文献1王俊峰.理工科学生怎样做好毕业设计M北京：电子工业出版社出版，2004.82朱善军.单片机接口技术及应用M北京：北京航天航空大学出版社出版20033区建昌.电子设备的电磁兼容性设计M北京：电子工业出版社出版，20024蔺金元.单片机智能控制在太阳能热水器中的应用J河