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1、密级：科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（2012 2016年）题 目太阳能热水器水位和电加热温度控制系统学 科 部： 信息学科部 专 业： 自动化 班 级： 自动化121 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期：2015年12月2016年6月2日 目录摘要IAbstractII第一章 引言11.1 选题的依据及意义11.2国内外研究现状及发展趋势1第二章 论证设计方案32.1 课题的任务32.2 选择设计方案3第三章 系统主要硬件设计43.1 超声波
2、测距系统原理43.3 水温检测原理63.3.1 传 感 器 的 确 定63.3.2 DS18B20简介63.3.3 DS18B20工 作 原 理63.4 液晶显示器16027图3.9 系统整体电路图8图4.1 系统控制流程框图9第五章 系统的调试10结论11参考文献(References)12致 谢13太阳能热水器水位和电加热温度控制系统专业：自动化121学号：7021311051学生姓名：郑朋涛 指导教师；何尚平摘要：温度控制的精细在设计高性能的控制是个重要的参考指标，还经常会影响到产品的生产质量因此在工业生产领域中，经常需要对温度进行监控。高性能的计算机和电子设备、家用电器（如热水器，空调
3、，冰箱等）也会用到温度控制系统，可以说它几乎处处可见。这个系统能在热水器系统、饮水机的控制温度电路中使用。AT89S52单片机是它的控制核心。DS18B20用来实现它对温度的收集和监控，并将相应的数据最终显示在1602这个液晶屏上面。此外，此系统还有LED通过亮暗进行标识，从而方便人们判断系统所处的各种工作情况。初始温度和水位的值，可以通过几个按键在启动的初始阶段被人为的设定，满足实际中的需求。关键词： 单片机，液晶显示器，温度传感器ISolar-powered water heater water level and electric heating temperature control
4、systemAbstract：In the field of industrial control, temperature control is used widely, the control precision will directly affect the quality of products and service, research and design of high performance of the temperature control system has very important significance. The control system of Temp
5、erature can be said to be omnipresent, water heater system, air conditioning system, refrigerator, electric cooker, electric blanket temperature control system and other household electrical appliances as well as a high performance computer and electronic equipment, are required to provide temperatu
6、re control function. The design of this system can be used for water heater temperature control system and drinking fountains and various electrical circuits. It uses single chip computer of AT89S52 as the core, through the LCD1602 LCD display temperature and 3 keys to achieve the set temperature, t
7、he use of single bus temperature conversion chip DS18B20 real time collecting temperature by liquid crystal display, and providing LED running indicating lamp is used to indicate the operating state of the system, the whole system through the three buttons to set the heating temperature and control
8、the operation mode, convenient and practical.Key words: MCU, liquid crystal display, temperature sensor.II第一章 引言1.1 选题的依据及意义（一）选题依据太阳能作为一种清洁能源，它以零成本，分布广泛，无需运输等诸多优点具有无限的开发潜力。科技迅猛发展的今天，像光伏电池、太阳能热水器等利用太阳能的技术日趋成熟，极大地便利了人们日常生产生活。中国作为一个人口大国，也面临着资源匮乏的窘境。工业长期发展伴随着资源的过度消耗，开发利用可再生的清洁能源成为国人必须的面临的课题。增加能源供应量，改善能
9、源结构，切实关系到可持续发展道路的落实。“低碳”“环保”理念的日渐深入人心，人们把眼光投向风能、潮汐、太阳能等清洁能源。太阳能作为绿色能源，节能环保。中国拥有最大的生产地和最大的太阳能市场，太阳产业的发展迅速，规模逐渐增大。太阳能产业也作为一个朝阳产业，支持着国民经济的蓬勃增长。于是，我选择这个课题进行研究，更好的推动新能源的开发与利用。（二）选题意义目前，热水器的种类有四种：电热水器、燃气热水器、太阳能热水器和新兴起的空气能热水器。燃气热水器由于安全性低，易发生事故而导致使用率下降；电热水器使用电能加热，能源消耗量大；空气能热水器由于受环境温度的限制，在北方寒冷地域无法大面积推广使用；反观太
10、阳能热水器因光照分布普遍，安全节能而受到人们的一致好评。对这个课题进行设计研究，能让我充分利用大学所学电子知识，深入了解太阳能控制原理。通过这次理论结合实际的实践，加强巩固所学理论知识，练习动手能力，提高创新能力，增强自己发现并解决问题的能力，为以后走向社会迈向工作岗位积累宝贵的经验。另外，由于太阳能热水器的使用性得到了市场大众的认可，而改善控制系统，提高控制的精确性和可靠性将能更好地做到环保节能。本设计以太阳能加热为主，以电热器加热为辅助，将太阳能热水器和电热水器有效结合，既能弥补太阳能光照不足时水温过低的缺陷，又能节省大量能源。1.2国内外研究现状及发展趋势在全球内，太阳能以清洁可再生能源
11、，一直是解决能源危机的关注焦点。像光伏电池、太阳能热水等以太阳能为能源的技术的利用，为走能源可持续发展道路提出来一条解决方案，也正逐渐改变人们的生产生活。西方欧美等国家在太阳热水器研究方面发展较早，普及率很高，科学技术含量也较高。随着巴黎气候大会的举行，全球变暖和能源问题等又被世界各国人们更加关注。更多的国家又将进一步重视有节约常规能源和减少排放CO2方面潜力太阳能热水器的开发和利用，甚至部分西方国家倡导并规定，正在建设的民居应该包含的配套设备中一定要含有太阳能热水器。在太阳能热水器研究开发的领域中，我国起步较晚，但在国家政策的大力扶持下发展迅速，我国已经成为世界上最大的热水器生产国。我国幅员
12、辽阔，地大物博，拥有最多的人口，太阳能热水器的推广应用潜力很大，将会成为最大的太阳能热水器销售场地。 世界范围内，太阳能产业作为新能源行业蓬勃发展，推动着经济增长。虽然如此，但国内热水器市场依然面临一些问题。目前，我国热水器的发展全在于销售量的提升，用产销来推动产业经济的增长，大多数企业只是瞄准利润，并不太注意产品的性能。他们往往通过大力推广产品来保持经济的增长，与此同时，技术层面却显得有些发展滞后，以至于渐渐不能满足广大消费者的各种需求，这种现象更是造成生产研发的停滞，市场人才匮乏。热水器生产厂家多如牛毛，产品却大同小异，而且面临结构功能单一、操作不便等问题。作为行业持续发展的重要因素专业人
13、才的缺乏更进一步导致创新能力低下，限制企业的发展。一些中小企业面临窘境，销售增长量停滞。一些品牌企业迫不得已开始加大产品创新力度，设计更多产品满足消费者不同需求，改变营销策略，拓宽销售渠道，培养后续储备人才，逐渐成为市场主导品牌。与此同时，受到新一代热水器空气能热水器的冲击，太阳热水器销量有点波动。空气能热水器将空气中的热量吸收，传导给中间介质冷媒，在冷凝器中将冷媒的热量传导给水箱中的水，从而达到加热保温箱中水的目的。然而由于技术的不太成熟，空气能热水器在大众面前依旧不太被认可，市场占有率远远不能和太阳能热水器相提并论。目前，在世界范围内。太阳能热水器依旧是主流热水器。太阳能热水器以其节能绿色
14、环保的理念深受广大群众的喜爱。太阳能市场上售卖的热水器多半有水位控制、水温控制和自动控制功能，更为便利的方便百姓生活。市场上的太阳能热水器按照集热方式的不同，大致分为两种类型。一种是采用真空玻璃管收集光能的热水器。这种热水器能吸收大量的光照辐射，并将其转化的热量用来加热水箱中热水。另一种热水器是平板集热式热水器，正如其名，它外形就是平板。提到这两种热水器，就不得不说现在太阳能热水器技术面临的三个问题。热水器的用途是利用光照用来给水进行加热，因此如何提高效率是首先第一个需要考虑的问题。真空管集热的热水器因其构造和材料，集热效率远远高于平板式热水器。除去效率问题，安全性也是一个必须要重视的问题。在
15、这个方面，可以说二者有着相同缺陷。在寒冷地区（或者冬季严寒时），集热管中的水倘若不能及时被完全排出，往往会存在着“炸管”的隐患。最后我们还需要考虑实际生活应用中的一个问题，那就是城市容量的问题。在乡村，地广人稀，各家各户可以在房顶上安装热水器。然而，城市里，一栋楼房能安装的热水器的数目是被受到限制的，完全不能满足所有住户的需求。这将是一个制约热水器使用率的问题，开发设计热水器时不得不进行考虑。目前，欧洲国家广泛采用平板热水器。平板式热水器能和建筑物在空间上完美契合，使用条件限制小。但中国市场却截然不同，真空管热水器在太阳能热水器中占有很大比例。个人认为，一旦技术问题被攻克，平板热水器在中国也将会拥有广泛的使用率。国外生产商通过使用较高性能的吸热板提高集热能力。对于“炸管”问题，他们设计
