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1、.：基于msp430的家用太阳能加热控温沐浴系统 摘要（中英文）针对现在的太阳能加热，我们的系统分为三部分：信号输入部分，加热控制控制部分以及电机控制出水温度部分。信号输入部分我们采用便于现场控制的键盘输入和便于用户控制的红外输入，加热部分采用的是温度和容量可调的加热系统，而电机控制采用的是发展较为成熟的PID控制以及定位准确的步进电机控制。三个系统相互联系，总体上达到淋浴控温和加热目的。The water heating bath system is designed based on the solar energy water heating The system can be divi
2、ded into three parts : definition part ， heating and heat preservation part ， and stepping motor temperature controlling part 。 For easy control ， we use infrared controlling and keypad input method 。 For quickly heating ， we defined two modes for heating and heat preservation 。 For quickly and stab
3、ly temperature controlling in water outlet ， we use PID method in running stepping motor 。 1. 引言简述系统设计的背景、目的、和所要解决的问题。随着进入节能时代，较好地利用各种的再生资源是我们设计产品的一个重要因素。太阳能，作为最容易获得的能量，渐渐开始成为各种绿色能源的首选。基于这个立场，我们基于太阳能加热的方案来设计出水温度的系统，利用电机控制冷水和热水的混合来达到控制出水温度的目的。再则考虑到晚上太阳能水箱热能散失导致温度下降热水供给不足的问题，我们可以需要给予系统加热的功能，解决晚上用户舒适洗澡
4、的问题。在用户使用这个模块，考虑到用户在使用的时候因为浴室的原因，用液晶显示可能模糊，所以我们选用的是数码管显示输出。为了便于用户的操作使用，我们采用红外控制，同时作 系统的总体构造思想是：用户可以在任意时候设定需要的目标值，例如水位，热水箱的温度，以及出水时候的温度。而对于系统，我们的做法是：水位超过的时候不给予进水，低于最低水位的时候为了保护系统必须关闭出水强行进水同时关闭加热控制。加热控制和水位控制并行操作，可以为用户节约时间。在超低水位时进行过热保护等措施。为了让洗澡时候的供水温度稳定，只有水位和热水温度到了设定的参数才准许用户开水洗澡。在出水控制这一模块，为了更好地获得稳定快速的输出
5、，我们会采用现在较为成熟的PID算法对在出水控制这一块电机输出进行控制。最后，为了方便用户控制，我们同时采用红外和按钮键盘的方式给系统设定参数。用红外的方式可以更好的让用户进行控制。而按钮键盘则为了更容易对系统进行调试以及在应急情况下对系统进行控制。2. 系统硬件设计以下是对系统的各个子系统的硬件设计进行简要说明：水位控制模块：水位控制框图：用户设定参数水位检测水位超出? Y 关闭热水阀 N超低水位? N进水水位控制模块思想比较简单，只关心水位是否达到设定要求。没有的时候就进水，有的时候就停止进水，节省用水。设计这一块的时候为了防止因为水位过低而引起的热水箱损坏，设计时候我们设计了超低水位，用
6、来对水箱进行保护。当水位过低的时候，强行关闭热水阀，没有热水供出。同时加水，烧水，到了安全情况的时候才可以继续正常使用。热水加热模块：加热模块框图：用户参数设定热水水温检测 N水温比较低？(要快速加热吗) Y N水温小于设 定水温？快速加热模式 Y 慢速加热模式加热模块设计思想是：为了可以快速地达到设定的水温同时可以稳定的控制水温，我们设定两种加热模式：快速加热模式和慢速加热模式。假设那个温度点我们设在设定温度的70%那里，那么在设定温度的70%以下的时候，我们把加热模式设置为快速加热模式；在超过的时候，我们设置在慢速加热模式。当温度小于设定温度，则用慢速加热。淋浴供水输出模块框图：需要淋浴出
7、而且情况正常？ 冷水水阀关闭 N Y冷水水阀打开计算温度偏差(实际出水温度-目标出水温度)PID计算输出电压 电压驱动输出 电机控制的主要思想是：首先判断是否用户是否需要淋浴且机器情况正常。机器不正常或者用户不需要都会关闭冷水阀，禁止冷水流出。符合条件之后，电机控制冷水的进出来控制输出的水温。用这种方法的好处是当用户不需要进水的时候或者出现突发情况时候，系统可以很及时地做出相应，而且电机的寿命可以得到延长。同时，鉴于市面上的水阀控制，采用PID算法来控制可以得到更加平稳的调温效果和比较快捷的目标时间。PID控制模块：采用位置式的PID算法，控制系统如下： 设定出水温度 + 淋浴水温输出 - P
8、ID控制算法D/A 电机调节温水输出用户输入模块：用户输入模块框图： 用户参数设定（第一次是标准值） 红外扫描中断输入键盘扫描中断输入用户输入模块分为红外和键盘两部分。都采用中断的方式，可以及时对单片机内部的参数赋值，然后让系统按照新的参数进行调节。漏电保护模块：如下图所示：作为一个沐浴系统所必需的安全保护系统中最重要的漏电保护系统。一旦出现漏电现象，立即关闭所有工作（软件控制）并切断电源（硬件电路控制）。3. 系统软件设计详细介绍算法设计与算法流程图（不得大量复制源代码）系统软件的设计上，在主程序开始之前，是参数的设定，有目标热水温度(aim_hot_temp)，目标出水温度(aim_tem
9、p)，目标水位设置(aim_water_level), 用户是否使用(use)。主程序开始部分是对各个端口的设定，以及关闭watch dog，开启各个中断模块的标识。对单片机的资源分配如下：P1.0P1.6 键盘输入 P1.7 红外输入P2.0P2.3 水位检测P3.0，P3.1 数码管显示P4.0 DAC步进电机电机电压控制输出P4.1 步进电机电机转向控制输出P4.2 冷水紧热水箱阀门P4.3 淋浴热水放出阀门P4.4 淋浴冷水放出阀门P5.3 P5.4 热水加热模块(低速高速)P6.0 P6.1 接ds18b20温度检测模块接收温度以下是主程序的while（1）模块：while(1) int Time = 40; /延时部分 int i; for(;Time!=0;Time-) for(i=0;i= aim_water_level ) /p42 = 1 是冷水阀门开 否则关闭 p43 = 1是热水阀开,否则关闭 P4OUT &= BIT2; P4OUT |= BIT3; else P4OUT |= BIT2; P4OUT &= BIT3; else P5OUT &= 0xf3; if(hot_temp aim_hot_temp - 3) /当热水温度低于目标热水温度3摄氏度的时候可以淋浴
