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1、北京化工大学北方学院毕业设计（论文）诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京化工大学或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 年 月 日基于单片机的太阳能水温只能控制Xxx自动化专业自控0803班学号xxxxxxxx指导教师xxx摘 要本文章设计了一个太阳能
2、水温智能控制系统。它以单片机为核心，配合传感器，报警装置，电动阀，显示装置，数字键盘等。 完成对太阳能热水器容器内的水位、水温测量、显示功能；自动上水功能，水溢报警功能；自动上水、自主温度设置功能。其中本文第一章主要说明了太阳能智能水温控制研究价值及研究现状，第二章对系统的整体结构作了简单介绍，第三章重点介绍了水位水温测量电路，第四章介绍了时钟电路，显示和键盘电路，其他电路作了介绍，对水位测量电路的硬件调试。第五章介绍了程序的软件电路设计和控制器的流程图。本系统电路简单、制造成本低。特别适用于对水位、水温要求不精确的场合关键词：太阳能 热水器 控制器Intelligent Solar Ener
3、gyAbstractThis article has designed a intelligence control system for solar-powered water heater. takes the SCM as the core, with the sensor, alarm, electric valve, display device, digital keyboard.Completion of the solar water heater water level within the container, temperature measurement, displa
4、y function; automatic Sheung Shui, water overflow alarm function; the manual water supply, independent temperature setting function.The first chapter mainly explains the solar intelligent temperature control research value and the research status, the second chapter of the whole structure of the sys
5、tem is briefly introduced, the third chapter introduced the water level and temperature measuring circuit, the fourth chapter of the clock circuit, display and keyboard circuit, another circuit was introduced, the water level measuring circuit of hardware debugging.The fifth chapter introduces the p
6、rocedure of software design and the flow chart of the circuit controller.This system has the advantages of simple circuit, low cost of manufacture.Particularly applies to water level, water temperature requirements inaccurate occasions.Key words：Solar energy water heater controller目 录前 言1第1章课题研究的价值2
7、第1.1节课题的背景意义2第1.2节太阳能热水器目前发展状况2第1.3节研究目的与方法4第1.4节设计实现的功能4第2章控制系统的结构5第2.1节太阳能结构5第3章电路具体设计14第3.1节水位测量14第3.2节水温测量19第3.3节水位、水温测量整体电路23第3.4节上水电路25第3.5节键盘和显示电路28第3.6节时钟电路35第3.7节加热电路36第3.8节报警电路37第4章程序设计40第4.1节主程序设计40第4.2节显示子程序42结 论43附 录44参考文献47致 谢48II北京化工大学北方学院毕业设计(论文)前言随着城市化进程加快，世界能源危机告急，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能
8、的热潮，太阳能作为一种绿色可再生的资源，被充分利用到家庭热水，取暖领域，太阳能热水器无疑将会成为热水器行业的一个新星；与电热水器相比太阳能热水器有很多优点。其好处有一，是绿色可再生资源。二经济效益显著。三，可与其他资源配套使用。四，绿色安全。五使用寿命长。虽然其有诸多优点。当今社会人们的生活水平日益提高，同时也对生活质量提出了新的要求。现有电热型热水器安全性差，给人们生活安全带来巨大隐患。这为太阳能发展提供了良好的外部生存环境。太阳能热水器克服安全问题且使用简单、方便。太阳能热水器顺乎时代发展的要求，满足人们对环保绿色产品的需求。在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。在太阳
9、能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。 但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，因而尚未被人们大规模的使用，太阳能热水器水温控制还处于初级阶段,大多数热水器用起来不方便,水温难以控制，不具备自主调温，自动上水等功能。这些弊端给用户使用带来了种种的不便利。 第1章 课题研究的价值 第1.1节课题的背景意义随着太阳能热水器的迅速推广，广大消费者对太阳能热水器特别是太阳能热水器控制器的要求越来越高，太阳能热水器商家为使自己的产品能在市场上生存和发展，在不断提高太阳能热水器热水性能的同
10、时，也不断加大力度满足消费者对于太阳能使用方便的要求，于是太阳能热水器的智能化程度越来越高。本设计根据市场的需要，以及我国研究的成果。根据论文资料及市场现有产品模型，在加上自己的理解和创意，模仿出了一套太阳能水温智能控制系统。这样可以大大满足不同人群的需要，降低操作的难易程度。此系统根据太阳能热水器的程度。为太阳能热水器提供了一套程度高、性能良好、使用方便、经济实惠的配套控制系统。第1.2节 太阳能热水器目前发展的状况太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。1998年世界太阳能热 水器的总保有量约5400万平方米。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列
11、居世界一、二位，分别为1平方米人和O7 平方米人。日本有2O的家庭使用太阳能热水器，以色列有80的家庭使用太阳能热水器。20多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。7O年代后期开始开发家用热水器。目前全国有5OO多个热水器生产厂家，1998年的产量约400万平方米，总安装量约1400万平方米，产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约1OO15O公斤标准煤。8O年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。清华大学开发的全玻璃真空管集热器结构简单，类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。全玻璃真空管集热器已经实现了产业化，目前全国有6O多个全玻璃真空管
12、集热器生产厂，年产300多万只真空管。8O年代后期至9O年代初，北京市太 阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研制成功热管式真空管集热器，1996年与德国 DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂，实现了规模化生产，1998年生产了 11万只真空管，产品销往国内外。目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型太阳能热水器国内市场份额约65；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35。目前太阳能热水器主要用于家庭，其次是厂矿、机关、公共场所等。我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、 产品质量不断提高外，几种热水器的国家标
13、准已经颁布并开始实施。如平板热水器热性能评价实验方法）（GB4271-84）、平板热水器产品技术指标）（GB6424-86）、家用热水器热性能实验方法）（GB12915一91）、全玻璃真空管集热器）（GBT17O49-1997）等。但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远没有开发出来，热水器的户用比例只有3，与日本的2O和以色列的80相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。目前太阳能控制器的控制器基本实现数字化，以单片机为控制核心的控制系统占领太阳能热水器的主要市场。在市场调查中发现，太阳能控制单片机的型号较多，其中应用最多的是51系列和PIC系列单片机。其基本框图如图1.1所示。 图1.
14、1 市场太阳能热水器基本框图太阳能热水器控制系统可以实现水位显示、水位控制、温度显示、防冻等多种功能，其中对水位的检测、控制，实现水位显示、自动上水、超限报警是太阳能热水器控制系统的核心。目前大多数太阳能热水器的水位传感器都采用分段式水位传感器，因为太阳能热水器对水位精确度的要求不高，并且分段式传感器的成本很低。图1.2是常用的一种分段式热水器传感器的基本原理。对于温度的检测便于用户的使用和控制电加热。目前，温度传感器的应用种类较为繁杂，有直接使用热电阻、热电偶的，也有使用数字温度变送器（如MAX6674）的。在显示方面多采用LED显示或LCD液晶显示。图1.2 一种分段式水温传感器第1.3节
15、 课题的研究内容本课题主要是对市场现有产品的仿制，要能够实现太阳能热水器的完整功能。本课题以89C52单片机为核心配合传感器、显示器件、电磁阀、电加热器、报警器等外围器件，采集热水器储水箱中的水位、水温信号，通过控制电动机的运转、电加热器加热来控制储水器的水位、温度，并完成水位、水温显示，时间显示，水溢报警等功能。另外配有键盘，可以实现手动上水、手动电加热、设置水位、设置温度等功能。第1.4节 设计要求和目的1.掌握太阳能热水器的工作原理及实现控制方法；2.太阳能热水器水位的检测和显示；3.太阳能热水器温度的检测和显示；4.太阳能热水器水温的设定和电加热器的控制；5.太阳能热水器上水水位的设定和控制；第2章 控制系统整体结构介绍第2.1节 太阳能
