太阳能自动蓄水池管理系统毕业设计报告文档格式.docx

太阳能自动蓄水池管理系统毕业设计报告文档格式.docx

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2.设计要求：

必须包含电子设计文档及仿真文档，图、表内容需清晰可见，流程图需用专业绘图软件绘制。

电子设计和仿真工作完成之后，可进一步制作实物进行调试。

3.设计参数：

（1）能够根据液面检测传感器的传输结果，自动控制水位在某一合理范围内；

（2）能够显示液面的实际高度；

（4）液面可检测高度在20-200cm范围之间；

四、毕业设计论文撰写的要求（内容、格式、字数）；

毕业设计（论文）的内容为：

封面、首页、摘要和关键词、目录、引言、正文、结论、致谢、参考文献、附录等。

字数不少于10000字。

五、参考资料：

不得少于10篇参考文献，其中英文文献不得少于2篇。

六、毕业设计时间期限：

2014年10月20日至2014年12月30日

指导教师：

张彬

2014年10月20日

二、毕业设计应完成的图纸：

图1-1水位传感器控制原理图,见2页图4-5电磁阀控制原理框图，见13页

图4-1水位控制原理图，见9页图4-6温度显示原理框图，见13页

表4-1单片机与水位传感器信号关系，见10页图4-7系统原理框图，见14页

图4-2水位控制结构框图,见10页图4-8系统仿真图，见14页

图4-3水温检测电路结构框图，见11页图4-9程序流程图，见15页

图4-4太阳能自动上水原理图，见12页

三、其他要求：

四、毕业设计的期限：

自2014年10月20日至2014年12月30日

五、毕业设计（论文）进度计划：

起至日期

工作内容

备注

2014.09.25-10.8

2014.10.15-11.5

2014.11.6-11.15

2014.11.16-12.10

小组讨论毕业设计选题

查阅相关资料

进行电路仿真调试，修改电路

仿真后撰写毕业设计报告

摘要

现在社会，伴随着消费和人们对生活品质要求的提高，太阳能热水器已经成为家用必备产品，而且人们对家用电器的智能化要求更高。

本设计针对太阳能热水器中蓄水池的水位和水温进行检测，在设定值范围内对水位进行调节，本系统，控制可靠、稳定、并能适当的扩展。

水位控制系统和温度检测系统在各个领域上都有广泛应用，虽然其结构简单但由于控制过程具有多变量，太滞后，时变性等特点，且在控制过程中系统会受到各种不确定因素的影响，难于检测和控制。

但这种递推法复杂，实时性差，人们更希望能够实时的，准确的对蓄水池内的水位与水温有个直观的监测和控制。

传感技术的反映准确、将传感器的优点和数字逻辑电路的优点相结合，基本上能解决家庭用品、环保用品在方便性、可靠性、灵活性、实时性、准确性、美观、价格、通用性、性价比方面存在的问题，并使不熟悉电器的人也能够方便的使用，因此，这项技术很快就迅速发展了起来。

太阳能蓄水池自动水位、水温控制装置就是根据这项技术来设计的。

电磁阀就是用电磁力开启或关闭的阀门。

用在气路或液路上。

结构和种类非常多，但是动作原理都基本一样。

此装置完成了自动控制的过程，本设计中用LED的亮灭来模拟电磁阀动作完成上水控制，当水位低于系统设定温度是启动上水系统，水满时自动停止。

前言

毕业设计是大学学习生活的最后一个重要环节，也能将大学所学知识得到综合性运用。

通过毕业设计既可以巩固我们在学校学过的理论知识，提高了我们运用所学知识分析和解决实际问题的综合能力，通过最终的毕业设计，能更加巩固、扩大和强化自己所能学到的理论知识和技能，提高自己毕业设计编写能力，培养我们独立完成任务和团队分工合作能力，学会如何收集查阅资料，正确使用资料和工具书。

并在设计中进一步提高自己理论与实际联系、严肃、仔细认真的习惯，为即将走上工作岗位所从事的技术工作打下基础。

通过自己在书籍上或网络查阅的相关资料我选择了用单片机设计太阳能蓄水池水位水温控制装置，在明确了设计目的的基础上我认真研究耐心分析，在老师的帮助和小组成员的共同努力下完成了这份设计，尚有很多不足之处希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步，提高自己的能力。

水位控制和温度检测系统在很多领域都有广发的应用。

太阳能热水器这样节能环保的产品逐渐得到了人们的认可，很快进入到人们的日常生活中。

但大多数太阳能上水系统不够智能化，需人工上水花费的时间比较多，而且人们对水箱内的水位高度和水温没有一个直观的了解，只有当水溢出人们才停止上水，这样既浪费了人们的时间又浪费了水资源。

本设计主要利用AT89C51单片机实现对太阳能蓄水池水位控制和水温检测，实现了水箱缺水智能上水，而且人们通过数码管显示对水位和水温有个直观的了解，也节省了时间。

一、设选题计背景

1.1课题的设计背景

传感器技术、数字电子技术与自动控制技术在生产过程、科学研究、现实生活应用、医疗卫生、环保事业及其他各个领域的应用十分广泛。

传感器技术、控制逻辑电路的设计及门电路芯片的选择是感应自动控制设计的重要环节，系统设计应满足环保、实用及课题要求的总体技术方案。

这种专用感应控制装置的设计可以提升专业知识的运用能力，促进科技向生活的转化及环保事业的发展，对提高生活质量有重要作用。

数字逻辑电路控制器使近十几年来发展起来的一种新型控制电路，具有功能齐全、控制简单、抗干扰能力强，价格便宜、重量轻、耗电省等优点。

饮水卫生直接影响人们的身体健康.在广大农村,农民为了能饮用清洁卫生的水,不惜花重金打深水井,并在房顶放置一个容积为2立方米的不锈钢水桶,用高扬程水泵把干净的地下水抽到蓄水桶中供饮用和日常生活用水.但由于没有自动控制装置,存在很多不便。

由于蓄水时间长无人守候,经常出现“水满为患”的现象,或者水用完不能及时蓄水,很不方便.设计一款价廉物美的自动控制装置与现有饮水设备构成自动供水系统,实现蓄水池缺水时能自动泵入新鲜的地下水,水满能自动停机的功能,能使用水更方便,更省时省力,提高农民朋友的生活质量。

1.2设计的内容和要求

1.2.1内容

使用Protel99、Proteus、KeilC进行电路设计仿真，给出设计原理图，参数选择依据，仿真原理图，制作电源的PCB，撰写毕业报告。

（1）水位控制系统设计

①利用电导式传感器的四个电极设计一个太阳能热水器的水位。

②当水位处在高水位与底水位之间时，数码管可现实30%、50%、80%、100%的水位值。

③当水位低于低水位时，单片机自动控制电磁阀电源接通（LED灯点亮）电磁阀打开，往水箱注水。

④当水位高于高水位时，单片机系统自动控制控制阀断电（LED灯熄灭），停止往水箱注水。

根据以上的要求，该水位传感器控制系统电路大致设计为下图1-1：

图1-1水位传感器控制原理图

（2）水温检测系统

①利用温度传感器采集蓄水池内的水温。

②温度传感器采集的温度送到模数转换芯片转换送到单片机。

③将送入单片机的温度数字信号进行计算并驱动数码管显示当前温度。

1.2.2要求

1、当太阳能热水器水箱缺水，单片机系统控制电磁阀向水箱中送水。

2、当水箱中的水上升到需要的高度时，单片机系统控制电磁阀断电，停止向水箱中送水。

3、能够准确实时的显示太阳能水箱内水的温度。

1.3课题设计的意义

单片机用于提升机监控系统中,通过对提升机的运行速度、加速度和控制线路中的继电器等元器件进行在线检测,以确保提升系统的安全,还可以根据负荷的变化,自动控制电阻的切除,从而使启动平衡,减少对机械系统的冲击;

从而延长太阳能的使用寿命。

在现实中人每天进行上下水要花费大量时间，还有可能忘记，而随着社会的进步，时间的经济化，加水时有会忘记，随着生活水平的提高，人们所对家用品智能化要求也越来越注重。

太阳能热水器的自动送水装置是目前现实生活中较为实用的生活环保用品，已得到广泛关注。

在提高生活质量和环保事业中充分发挥了它的作用。

基于数字控制电路更能显示出它的优越性与人性化。

随着技术的不断进步，有理由相信未来的单片机技术与数字技术使用会更加普及发展会更加迅速。

二、设计方案比较

2.1温度传感器选择

我们分别比较了热敏电阻、温度传感器DS18b20、温度传感器LM35等测温器件的优缺点，最后比较选择了温度传感器LM35作为测温装置。

2.1.1热敏电阻

（1）热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。

热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。

正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

（2）

（2）热敏电阻的主要特点是：

①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；

②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；

③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；

④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；

⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；

⑥稳定性好、过载能力强。

（3）主要缺点：

①阻值与温度的关系非线性严重；

②元件的一致性差，互换性差；

③元件易老化，稳定性较差；

④除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围，使用时必须注意。

2.1.2温度传感器DS18b20

（1）DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

主要根据应用场合的不同而改变其外观。

封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。

耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

（2）技术性能描述

①独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

②测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）0.5℃。

③支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

④工作电源:

3~5V/DC（可以数据线寄生电源）

⑤在使用中不需要任何外围元件

⑥测量结果以9~12位数字量方式串行传送

⑦不锈钢保护管直径Φ6

⑧适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温

⑨标准安装螺纹M10X1