太阳能热水器温度水位智能控制系统

摘要： 太阳能热水器以其安全经济、节能环保等优点，广受消费者的青睐，并因此得到了快速的发展和广泛的应用。针对太阳能热水器存在着受季节和天气的影响，不能够提供足够的热水量，在本次设计中我们建立了一个利用数字传感器和单片机设计的，对光热、电热实现智能互补的多功能太阳能热水器控制系统。此外，针对当前市面上太阳能热水器不能提供定时功能的缺点，我们在这次设计中还增加了实时的控制功能，在用户需要使用的时候，才保持热水器有足够的水温和水量，这样,使得太阳能热水器更节能，更人性化。 本次设计采用89C52单片机为核心，在此基础上扩展外围电路，并利用DS1820作为温度传感器、DS1302作为实时时钟芯片、LCD1602为显示元件，以达到温度、水位控制，用户定时，时间校准等功能。在本次的设计报告中，我们主要介绍了各种芯片的运用和功能，并且详细介绍了温度感应模块、时钟模块、模拟分段式水位模块和显示模块的结构及其原理，以及实现这些功能的程序。此外，还介绍了在设计的过程和碰到的各种问题和解决问题的方案。 关键词：单片机? 太阳能系统? 水位控制? 水温控制 目??? 录1??? 前言??? 12??? 项目介绍??? 22．1 单片机的运用和发展??? 22.1.1 单片机简介??? 22.1.2 单片机的应用??? 22.1.3 AT89C52介绍??? 42.2 项目的可行性分析??? 142.2.1 项目研究的背景??? 142.2.2 项目的研究任务??? 153 系统设计简介??? 153.1 系统要求和目标??? 153.2 系统设计流程??? 164 系统总体设计??? 164.1 方案比较??? 164.1.1 温度传感器??? 164.1.2 时钟芯片??? 244.1.3 显示电路??? 304.2 总体方案确定??? 315 电路仿真??? 325.1 电路仿真??? 325.1.1 Keil程序仿真??? 325.1.2 Proteus仿真结果??? 335.1.2仿真结果??? 365.2程序流程设计和模块分析??? 395.2.1 程序流程设计??? 395.2.1 模块分析??? 41结论??? 48致??? 谢??? 49参 考 文 献??? 50附录附录1 总程序代码附录2 太阳能温度水位智能控制系统原理图 1?? 前言 太阳能作为一种发展较为成熟的新型能源，在国内已经有了近三十年的发展，尤其是近年来经过众多太阳能企业的不断努力，中国已成为世界上最大的太阳能热水系统的生产国与使用国。目前，全国各地也相继出台了有关政策，新建住宅、旅馆、办公楼等都大量使用节能设备，已经建好的工程也鼓励使用太阳能等节能设备，这对缓解能源压力是非常有效的。众所周知，太阳能热水系统具有以下优点： （1）环保。相对于使用化石燃料制造热水，能减少对环境的污染及温室气体二氧化碳的排放。 （2）节省。太阳能是属于每个人的能源，只要有场地与设备，任何人都可免费使用它。 （3）安全。不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危险，或使用燃料油锅炉有爆炸的顾虑，或使用电力会有漏电的可能。 能源短缺制约着经济发展已经成为了普遍共识。因此，可以预言随着太阳能技术的进一步发展，会有更多的政府部门、军队、学校、企业、居民小区选择代表当今太阳能领域领先技术的太阳能热水系统，这也是当前能源危机环境下的一个行之有效的解决方案，所以，使得太阳能系统的运行更安全、更节能、更人性化，有利于减少对环境的污染。 本次设计的项目立足于生活，也来源于生活，选择了我们日常使用的太阳能热水器为研究对象。利用单片机为核心，在此基础上扩展外围电路，实现对太阳能热水器水温、水位的智能控制。目前，由于各种因素，太阳能热水器还未能完全利用太阳能加热到用户所需的温度，所以需要有辅助的加热设备，我们一般是采用电加热。虽然，目前国内外的许多太阳能热水器都有自动的电加热的功能，但是，由于用户不是时时刻刻都需要用到热水，所以有时候的自动电加热变成了对电源的浪费。本次设计中，我们增加了一个实时的控制芯片DS1302，实现对水位、水温的实时智能控制，用户可以设定需用使用热水的时间段，在这段时间里，才启动单片机系统，如果水温、水位达不到要求，才开始工作。本系统中的外围电路设计相对简单、可靠，并且也容易实现。