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基于单片机的太阳能热水器测控系统.docx
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基于单片机的太阳能热水器测控系统.docx
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基于单片机的太阳能热水器测控系统设计
摘要
伴随着科技水平的不断提升,人们的生活质量有显著的提升,越来越多的智
能电器走进我们的生活给我们带来便利,例如热水器,从一开始的燃煤热水器逐
渐发展到电热水器、太阳能热水器等;其中太阳能热水器技术水平正日益攀升,
太阳能热水器因顺应着时代的发展中低碳环保、绿色能源的可持续发展理念受到
了世界各国的青睐。
本次设计太阳能热水器的测控系统设计将基于兼容 51 系列的 AT89C52 型
号单片机为处理器,利用 DS18B20 温度传感器、水位传感器等模块以及各部分电
路来实现太阳能热水器的水位水温测控、设定参数和报警等功能,以低成本、低
功耗、高稳定性的电子元器件来实现高精准、智能化、高效率的控制系统。
关键词:太阳能热水器、测控系统、单片机
Abstract
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
With the continuous improvement of science and technology, people's
quality of life has been significantly improved. More and more
intelligent electrical appliances come into our life to bring us
convenience, such as water heaters, from the beginning of the coal-
fired water heaters gradually developed to electric water heaters,
solar water heaters and so on. Among them, the technology level of
solar water heaters is rising day by day, and solar water heaters
conform to the times The sustainable development concept of developing
low-carbon environmental protection and green energy has been favored
by all countries in the world. In this design, the
measurement and control system of solar water heater is designed based
on AT89C52 microcontroller compatible with 51 series, using DS18B20
temperature sensor, water level sensor and other modules as well as
various circuits to realize the functions of water level and water
temperature measurement and control, setting parameters and alarm of
solar water heater, and using low-cost, low-power, high stability
electronic components to achieve high precision Intelligent and
efficient control system.
Key words: solar water heater, measurement and control system,
single chip microcomputer
目录
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
1 引言
1.1 本设计的目的与意义
1.2 国内外现状分析
1.3 中心论点
2 太阳能热水器智能测控系统选择和分析
2.1 太阳能热水器工作原理
2.2 太阳能热水器测控系统设计要求
2.3 控制系统方案选择
2.3.1 核心处理器的选择
2.3.2 水位模块的选择
2.3.3 水温模块的选择
2.3.4 显示模块和输入模块的选择
2.3.5 驱动模块、报警模块与时钟模块
2.4 小结
3 线路设计
3.1 基本思路
3.2 单片机及最小控制系统
3.2.1AT89C52 介绍
3.2.2 单片机及 I/O 布置
3.2.3 单片机最小控制系统
3.3 水温模块电路
3.3.1 DS18B20 介绍
3.3.2 DS18B20 线路
3.4 水位模块线路
3.5 显示模块线路
3.6 输入模块线路
3.7 报警模块线路
3.8 驱动电路
3.9 其他模块
3.10 小结
4 软件设计
4.1 软件设计思路
4.2 总体逻辑图
4.3 程序设计
4.3.1 显示程序
4.3.2 温度程序
4.3.2.1 DS18B20 的初始化
4.3.2.2 DS18B20 的写操作
4.3.2.3 DS18B20 的读操作
4.3.3 温度比较程序
4.3.4 输入程序
4.3.5 报警程序
4.4 小结
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
5 电路仿真
6 总结
7 致谢
1 引言
北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计
1.1 本设计的目的与意义
环境污染、家用电器安全隐患、环保节能这一系列问题一直都备受关注与
重视,就如家用热水器,因热水器引发的煤气事件、中毒事件频频发生,因此传
统的燃煤、燃气热水器渐渐淡出市场,取而代之的是发展十分迅速的太阳能热水
器,新兴的太阳能热水器每年都呈现出数倍的增长势头。
根据不完全统计,电热水器的市场占率约为百分之六十,国内绝大多数的
家庭以使用电热水器为主,而传统的燃气热水器因一系列的安全隐患问题慢慢被
淘汰,目前市场占有率已不到百分之二十;新起的太阳能热水器,以清洁环保、
节能减排、安全高效的优势受到了广大消费者青睐,发展尤为迅速,虽然太阳能
热水器的安装会受到各种问题的较大限制以及容易受天气影响,但依旧在短短的
几年市场占有率已经达到百分之二十。相信在太阳能科技的迅速发展下太阳能电
器存在的不足将会逐渐被克服,太阳能家电会更多的走进我们的,太阳能家电也
会更加生活智能化、环保化,功能也更加丰富更加人性化。
在这样的社会背景下,本次太阳能热水器的测控系统设计,以 AT89C52 型
号单片机为 CPU,通过各类传感器、数字式显示器等组成的控制系统来实现水位、
水温的测控和显示,缺水、过热的报警,以及可以通过使用者的设定来实现如定
时加热,设定加热温度等功能。基于单片机的控制系统优势在于,单片机作为一
种为微控制处理器,具有体积小、功耗低、稳定性强、廉价且能通过编程实现各
类智能化功能等优点。单片机因其飞快的发展速度而被广泛运用与各类智能控制
系统之中,因此以单片机作为控制芯片的测控系统是非常不错的选择,有着非常
广阔的市场前景。
1.2 国内外现状及分析
能源在人类的生存发展中扮演着着至关重要的角色,新能源的兴起与旧能
源的淘汰是每一次人类文明进步的标志,从第一次工业革命,蒸汽机的出现逐步
使煤炭代替了木材的燃烧;在到上个世纪,石油成为全世界大力开采与使用的主
导能源,石油又代替了燃煤;再到今日的新能源太阳能、风能、潮汐能等一系列
的可再生环保能源,又必将代替传统的能源。
传统的能源一直面临着两大严峻的问题,一是当前占主导的各类化石能源
属于不可再生能源,面对着日益增长的人口与飞速发展的经济,有限的化石能源
越来越难以满足世界庞大的需求量;二是煤矿安全事件频频发生,开采技术与安
全保障不足的同时还会对土壤、水源造成不可逆的生态环境污染,同时化石能源
燃烧产生的二氧化碳、重金属污染物等废气废渣是生态环境污染的主要凶手,面
对这一系列日益严重的能源危机与生态问题,世界各国开始大力发展新能源技术,
积极开发新能源以降低对传统能源的依靠。
就我国国情而言,积极推广新能源,让绿色环保的新能源代替大部分化石
能源,这是保障我国能源安全、优化能源结构、促进社会与经济可持续发展、保
护环境、应对气候生态变化、调整产业结构的战略部署。
1
近年来,新能源的发
展不论是在国内还是国外都相当重视。未来新兴能源开发利用的战略定位是:
到 2020 年,核能、风能、太阳能等新兴能源要成为能源总需求中增量部分的主
力军,加上水能共提供约 6 亿吨标准煤,占一次能源消费总量的 15%;到 2030
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南抖北快东卫
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