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太阳能热水器控制系统的设计.doc
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太阳能热水器控制系统的设计.doc
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太阳能热水器控制器的设计
摘要
太阳能是现在社会巨大的能源,人们利用太阳能可以节省好多的能源,所以要好好
利用太阳能,发挥它应有的作用。太阳能热水器因利用太阳能、无污染、使用方便、长
期使用投入费用低等特点而倍受人们的青睐,得到很好的开展。
本设计以单片机89S52做为控制核心并协调整个系统的工作,通过数字温度传感器
检测当前水的温度,由于是数字信号就直接送入单片机89S52,通过单片机的处理在
LED数码管上显示当前的温度值。另外一路是在水箱中的水压传感器测水的压力从而得
到水位的上下,水压传感器输出的是0~5V的模拟量,要经过A/D转换成为数字量再送
入单片机89S52进展处理,在LED数码管上显示水位值。按键用来设定想要控制的温度
值,单片机在部通过比较设定的温度和当前温度,当前温度小于设定温度时就会闭合电
磁开关,开启加热装置。高于设定温度时断开开关停顿加热。自动上水方面是设置水位
的上限和下限,水位低于下限时就会闭合电磁开关,开场上水,当水位高于上线时就会
自动断开电磁开关,停顿上水。温度和水位值在时时检测,到达控制目的。
关键词:太阳能热水器,传感器,控制,单片机
- - word.zl-
- .
Design ofController ofSolar Water Heater
ABSTRACT
S o l a r e n e r g y i s n o w a g r e a t re s o u r c e s, p e o p l e u s e s o l a r e n e r g y c a n
save a lot ofenergy, so make good use of solar energy, to play its proper
role . Sola r wat e r he a ter d u e to use o f s ol a r e n ergy , n o p ol l uti o n , ea s y t o
use, long-term use of inputs and low cost has attracted people's favor, well
developed.
T h i s d e s i g n m o s t l y 8 9 S 5 2 m i c r o c o n t r o l l e r c o r e a s a c o n t r o l a n d
c o o r d i n a t e t h e w o r k o f t h e e n t i r e s y s t e m , d i g i t a l t e m p e r a t u r e s e n s o r b y
d e t e c t i n g t h e c u r r e n t w a t e r t e m p e r a t u r e , b e c a u s e t h e n u m b e r o f d i g i t a l
sign a l directl y into the MCU 89S5 2, th ro ugh SCM handl e LED digital t u be
displays the current temperature. Another way is the pressure in the tank
p re s s u r e s e n s o r m e a s u r i n g t h e w a t e r l e v e l t o g e t t h e w a t e r l e v e l , w a t e r
pressure sensor output is 0 ~ 5V for analog to go through A/D converted
i n t o d i g i t a l a n d t h e n p r o c e s s e d i n t o t h e M C U 8 9 S 5 2 , i n L E D d i g i t a l t u b e
d i s p l a y l e v e l v a l u e . B u t t o n i s u s e d t o s e t t h e d e s i r e d t e m p e r a t u r e ,
m i c r o c o n t r o l l e r i n t e r n a l l y b y p a r i n g t h e s e t t e m p e r a t u r e a n d c u r r e n t
temperature, current temperature is less than the set value will be closed
w h en t he e le c t r o m a g n e t ic s wi t c h , o p e n th e h e a t i n g de v i c e . S h e un g S h u i
aspect automatically set the upper limit water level, water level less than
t h e l o w e r l i m i t w i l l b e c l o s e d e l e c t r o m a g n e t i c s w i t c h , w i l l b e g i n t o
water, the water level reaches the line is automatically disconnected when
the electromagnetic switch, stop watering. Temperature and water values
detect constantly to controlling purposes.
. -可修遍-
- -
KEYWORDS:Solar heater, Sensor, control,MCU
目 录
摘要.............................................................................................................................................I
ABSTRACT..............................................................................................................................II
1 前言.........................................................................................................................................1
1.1 课题背景和意义..........................................................................................................1
1.2 本课题研究容与主要工作..........................................................................................2
1.3 本课题的研究预期成果..............................................................................................2
2 总体系统设计.........................................................................................................................3
3 总体硬件设计.........................................................................................................................4
3.1系统总体硬件框图与工作原理...................................................................................4
3.2温度传感器...................................................................................................................4
3.2.1温度传感器DS18B20..........................................................................................4
3.2.2DS18B20的构造..................................................................................................6
3.3 水压传感器及A/D转换...............................................................................................7
3.3.1 水压传感器.........................................................................................................7
3.3.2 ADC0832构造及原理.........................................................................................7
3.4 电磁开关电路及原理..................................................................................................8
3.4.1 光电隔离器的原理.............................................................................................9
3.4.2 电磁继电器的原理...........................................................................................10
3.5 单片机控制系统........................................................................................................11
- - word.zl-
- .
3.6 LED数码管显示电路................................................................................................13
3.7按键电路设计.............................................................................................................14
4 软件设计方案.......................................................................................................................15
4.1 DS18B20驱动程序设计............................................................................................16
4.1.1 DS18B20工作过程及时序...............................................................................17
4.1.2 DS18B20的驱动程序.......................................................................................18
4.2串行AD转换器ADC0832程序设计...........................................................................20
4.3按键控制程序设计.....................................................................................................24
4.4LED数码管显示程序设计.........................................................................................27
5硬件电路仿真结果................................................................................................................30
5.1 温度仿真....................................................................................................................30
5.1.1 温度显示仿真...................................................................................................30
5.1.2 温度控制仿真...................................................................................................30
5.2 水位仿真....................................................................................................................32
5.2.1 水位显示仿真...................................................................................................32
5.2.2 水位控制仿真...................................................................................................33
5.3 仿真结果分析............................................................................................................34
致..............................................................................................................................................36
参考文献..................................................................................................................................37
附录Ⅰ 系统总原理图.............................................................................................................38
附录Ⅱ 系统源程序.................................................................................................................39
. -可修遍-
- -
1 前言
1.1 课题背景和意义
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缺乏时,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。温度
控制采用模糊控制,控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱的水温在设定
时间到达预先设定的温度,从而到达24小时供给热水的目的。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
阳辐射能转换热能,供生产和生活使用。他主要由平板集热器、蓄水器和连接收道等部
件组成,可分循环式、直流式和闷晒式。
太阳能热水器是环保、无污染,人们用着平安放心。利用太阳的能源,大量节约现
有的能源,是以后能源开展的趋势。原有的燃气热水器和电热水器虽然加热速度比较快
但是所用的煤和气都会对环境造成一定的污染,而且会使室的空气变得不清新,电热水
器的功率较大,对长期使用的一般家庭来说必定会带来一定的经济困难,是一笔相当大
的开销
[14]
。太阳能热水器平安、环保、经济,带有辅助加热功能的热水器可在全年的任
何时候使用,设计一个控制器来帮助人们了解水的温度和热水器中水位的上下,使人们
清楚的使用。
先前国外大多数家庭使用的太阳能热水器只是纯粹的太阳能加热问题,还没有其他
的智能控制方面,在没有太阳的天气中没有足够的能源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,以便补充,缺乏
自动性。如今大多数的家庭太阳能都装有水位监测和水温测量、显示的功能,使用更加
方便。今年来,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。此款热水器包括主、从两大系统:主系统的特点是在晴好
的天气利用太能为热水器加热;从系统相当于电热水器,它在无光照的情况下利用电辅
助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势,同时考虑到在阴天及夜间无法
利用太阳能的缺点,充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势,这是世面上大局部
热水器所不能比较的。
当今社会开展日新月异,人们衣食住行也在不断的提高。现有电热型热水器费用昂
贵及燃气型的不平安性,且排放二氧化碳污染大气,北方用煤气取暖造成城市空气环境
污染,这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。太阳能热水器克制了上述缺点,他
是绿色环保产品。它使用简单、方便。太阳能热水器顺着时代开展的要求,满足人们对
- - word.zl-
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