太阳能热水器水温控制与水位显示系统

中南大学性交院太阳能热水器水温控制和水位标记系统专业：电气工程和自动化类别：08电气工程学生姓名：胜旭路导师：完成时间：-35-摘褥子随着世界人口和经济规模的增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐被理解的“低碳经济”的概念开始进入人们的视野。太阳能具有储量的“无限性”和存在的普遍性，几乎没有污染。考虑到这一点，人们正在积极发展太阳能产业。太阳能热水器符合时代发展的要求，满足人们对环境环保产品的需求。在人类文明水平日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。本文提出了太阳能热水器控制系统的新设计方案。此设计采用MSC-51系列微控制器AT89S52作为中央处理器，实现了DS1302实时时钟、12864光栅液晶显示器等模块、时间温度水位标记、时间和温度设置等功能。关键词：太阳能热水器；微控制器；实时时钟液晶屏ABSTRACTas The global population and economic growth，energy use of environmental problems and causes gradually recognized， low-carbon economysolar energy has reservations of the limitless，the university ality of existing，And almost does not produce any pollution。in view of this，people In the development of solar energy industry . solar water heaters，In conformity with the requirements of the timesin human civilization increasingly today，it is a modern civilid society。a new solar water heater control system design . this design incorporates MSC-51 MCU at89s 52 as central processors，a real-time clock usingkeywords:solar water heater；芯片；锁定；液晶萤幕列表摘我ABSTRACTII1前缀11.1太阳能热水器配置和工作原理11.2太阳能热水器开发和市场竞争分析21.3太阳能热水器的应用及重要性22太阳能热水器控制系统硬件设计42.1主芯片模块42.1.1主控制芯片模块电路42.1.2主芯片简介52.2实时时钟模块72.2.1实时时钟模块电路72.2.2实时时钟简介82.3温度传感器模块102.3.1温度传感器模块电路102.3.2温度传感器简介102.4液晶屏模块122.4.1液晶显示模块电路122.4.2液晶显示器简介132.5键盘输入模块153太阳能热水器控制系统软件设计173.1 KEIL uVISION 3软件环境173.2太阳能热水器控制系统软件设计流程图173.3太阳能热水器控制系统软件功能实现183.3.1初始化程序183.3.2密钥检测和处理程序193.3.3读取温度的程序214太阳能热水器控制系统全面调试234.1 pro teus模拟环境234.2太阳能热水器控制系统调试流程24结论27提供报考书28审计29附件记录301前言在设计太阳能热水器的控制系统之前，首先了解太阳能热水器的组成和工作原理，了解太阳能热水器的基本框架和工作过程、太阳能热水器开发概况和广泛的使用价值。1.1太阳能热水器的配置和工作原理图1.1热水器设备示意图1-集热器2-下降管道3-循环管道4-补给水箱5-供水管道6-水管7-热水流出热水器主要由集热器、循环管道、水箱等组成，图为典型的热水器设备图。在此图中，集热器1按最佳倾斜角放置，集热器2的一端连接到循环水罐3的下部，另一端连接到集热器1的下部集。供水管道5连接到循环水箱3上部，另一端连接到集热器1的上集管道。供应补充罐4循环罐3所需的冷水。集热器吸收太阳辐射热后，集热器的温度上升，水温上升。水温升高，水的比重减少，通过供水管道进入循环水箱上部。循环水箱底部的冷水比重较大时，从水箱下降到集热器下方，在集热器中受热后，再次增加。随着对流循环的继续，水温会逐渐升高，直到集热器吸收的热量与分散的热量平衡为止。这种热水利用循环加热的原理，所以也称为循环热水器。集热器是利用温室效应将太阳能辐射转化为热交换器的装置，与普通热水交换器不同，热交换器只是普通液体到液体、或从液体到气体的热交换过程，在打开平板收集器时，直接太阳辐射传递到液体或气体的复杂传热过程。平板收集器的结构非常多样，世界上已经实用的收集器有直管、波纹管、扁管、铝机翼等20多种。1.2太阳能热水器的开发和市场竞争分析我国自78年前引进玻璃真空集热管的样品管道以来，经过20多年的努力，突破了热压等诸多技术难关，建立了已经拥有自主知识产权的现代全玻璃真空集热管产业，生产集热管的磁控溅射镀膜机745台，已达到世界先进水平，产品质量居世界第一位。1978年中国诞生的第一个太阳能热水器和1986年水平磁控溅射镀膜机的设计和制造是通过政策支持的研发阶段。1987年我国制造了第一个全玻璃真空集热管。此后几年，全玻璃和热管式真空管集热器实现了产业化，产业规模达到试点水平，为下一阶段的产业规模扩大奠定了良好的基础，成为产业的接种发展阶段。1993年太阳能产业进入初级发展阶段：成果转化需要很长时间，特别是由于技术人员短缺，这一阶段的产品质量需要进一步提高，整体发展速度比较慢。此时，山东省里诺集团为主的真空管生产企业产品占据了真空管生产市场的大部分。随着1997-2001年太阳能产业的快速发展，北京、鲁东、泰安、扬州、海宁等五个产业基地逐步形成，周边辐射迅速增加。目前我国是世界上太阳能热水器生产和销售最多的国家。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的设备，经济效果明显，普及速度快，太阳能热水器可以将太阳能辐射热转化为生产和生活用。随着当今社会的日新月异，人们的衣食住行生活也在增加。现有的电热水器成本高，燃气型热水器安全性低，二氧化碳排放污染大气，北方通过煤气加热造成城市空气环境污染，这些都是太阳能热水器好的外部生活环境。太阳能热水器克服了上述缺点，他是环保产品。使用方便。太阳能热水器符合时代发展的要求，满足人们对环境环保产品的需求。1.3太阳能热水器的应用及意义资源是社会经济发展的物质基础，经济越发展，对资源的依赖就越大。煤、石油、天然气等大量资源不可再生，在利用过程中对人类生活环境造成巨大污染，人类繁育的物质和环境基础受到严重挑战。加强清洁可再生资源的开发和利用已经受到全世界的广泛关注。太阳能作为具有节能、环境保护、安全和可持续利用等优点的无限可再生资源，必须成为开发和利用的首要任务。其中太阳能热水器作为家庭生活用品开发，在中国发展了20多年，生产技术成熟，具有明显的优点：(一)从节能和环境保护的角度来看，使用太阳能热水器不会对环境造成污染，同时为国家节约大量能源，社会效益明显，作为国家重点推进项目，使用前景广阔。(b)太阳能热水器寿命长，使用太阳能热水器经济。合理使用，寿命超过15年。据推算，利用1平方米的太阳能热水器，每年有310度的节电效果。太阳能热水器的成本只有燃气热水器的七分之一，电热水器的六分之一。购买太阳能热水器投资3000韩元左右一次，可使用5 6年，与热水器支出保持平衡。设备的寿命以15年计算，经济效益很显着。(c)太阳能热水器集热效果好，集热时间更长。在阳光照射的地方可以使用太阳能热水器，在高山地区也可以一年到头正常使用。我国浙江、江苏、山东等地太阳能热水器的研究开发和生产已经形成了规模，应用太阳能热水器的场所也从家庭使用扩大到医院、学校、酒店、饭店、饭店、游泳池、洗澡场所等。2太阳能热水器控制系统硬件设计2.1主芯片模块2.1.1主控制芯片模块电路微控制器系统包括AT89C52(包括为微控制器提供重置电压的重置电路)和特定功能的外围电路，提供系统频率的确定震。这个电路部分主要负责程序的存储和操作。外部连接电容的值没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振腔的稳定性、振荡的快速性和温度的稳定性。晶体可以在1.2 MHz到12 MHz之间选择，电容C1和C2的典型值在20pf到100 pf之间选择，但是在60pF到70pF之间，振荡器具有较高的频率稳定性。典型值通常选择约30pF，但此回路使用30pF。AT89C52重置由外部重置电路完成。重置电路通常有两种方法：电源自动重置和按钮重置。此设计使用电源打开按钮重置，如图2.1所示。图2.1单片机系统2.1.2主芯片简介AT89S52是低功耗高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程闪存。ATMEL采用高密度非易失性存储技术构建，与行业80C51产品指南和针脚完全兼容。片上闪存允许程序内存在系统中编程，适合一般程序员使用。AT89S52通过8位CPU和系统可编程Flash，为单个芯片中嵌入的众多嵌入式控制应用程序系统提供灵活有效的解决方案。AT89S52具有标准功能，如8k字节闪存、256字节Flash、32位I/O端口线、看门狗计时器、2个数据指针、3个16位计时器/计数器、1个6矢量2级中断结构、全双工串行端口、片上晶体和时钟电路。此外，AT89S52支持两种软件，可降至0Hz静态逻辑操作，并允许用户选择睡眠模式。在空闲模式下，CPU死机，RAM、计时器/计数器、串行端口和中断继续运行。以断电保护方式存储RAM内容，振荡器冻结，单芯片微型计算机的所有操作停止，直到下一次中断或硬件重置1。8位微控制器8K字节系统可编程Flash AT89S52。图2.2是AT89S52的针脚图图2.2 AT89S52针脚图AT89S52针脚功能包括：VCC:电源电压GND:土地2P0端口：P0端口是一个高度开放的8位泄漏双向I/O端口，即地址/数据总线多路复用器。输出端口可以驱动每个8个TTL逻辑级别。在P0端口上写入“1”时，端号用作高阻抗输入。访问外部程序和数据存储时，P0端口也作为低8位地址/数据重复使用。在此模式下，P0内部的抗拉能力处于活动状态。在Flash编程中，P0端口也用于接收指令字节。程序验证时输出指令字节。程序验证需要外部牵引阻力。P1端口：P1端口是具有内部池电阻的8位双向I/O端口，P1输出缓冲区可以驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑栅极级别。如果在P1端口上写“1”，则内部电阻将端口拉高，此时可以用作输入端口。用作输入时，拉向外部的针脚因内部电阻而输出电流(TTL)。此外，如表2.1所示，P1.0和P1.2分别用作计时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和计时器/计数器2的触发器输入(P1.1/T2EX)。在Flash编程和验证中，P1端口接收低8位地址字节。表2.1 P1端口第二项功能端口针脚第二个功能P1.0T2(输入计时器/计数器T2的外部计数)，时钟输出P1.1T2EX(计时器/计数器T2的快照/重载触发信号和方向控制)P1.5MOSI(用于系统编程)P1.6MISO(用于系统编程)P1.7用于系统编程(SCK)P2端口：P2端口是具有内部池电阻的8位双向I/O端口，P2输出缓冲区可以驱动4个TTL逻辑级别。如果在P2端口上写“1”，内部拉阻将端口拉高，可以用作输入端口。用作输入时，拉向外部的针脚因内部电阻而输出电流(IIL)。P2端口在访问外部程序存储或将外部数据存储(如MOVX DPTR)读取到16位地址