新型太阳能热水器温控进水控制装置的设计Word文档格式.docx

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Abshract

Thesolarenergywaterheaterbecauseofitforgreenproducts、pollution-free、Easytouse、Costlowcharacteristic,Theyhavebeenwidelyusedforpeople'

slife.Thisdesignisbasedonsinglechipmicrocomputerasthecore,Forthroughthetemperaturecontrolofthenewtypeofsolarenergywaterheaterwatercontroldevice,Mainlydividedintoautomaticcontrolandmanualcontrolmostofthetwo,Automaticcontrolpartthroughthesoftwareprogramtorealizeautomaticdisplayofwaterlevel、Testandcontrol,andthetemperaturecontrolwater,Manualcontrolpartthroughthehumanneedsbuttons,Implementthecorrespondingfunction.

Thispaperfirstintroducesthepresentsituationofthesolarenergywaterheaterandtheadvantagesofthisdesign;

Secondlyintroducesthecontroldeviceofsystemstructureandworkingprinciple;

Againthesolarenergywaterheatercontroldeviceintroducedthehardwaredesignandsoftwaredesign,Inthedesignofhardwaredesigninordertomakethesystemdesignmorescientificandreasonable,Andinthechoiceofmaincircuitparametersforthedetailedcalculationprinciple;

Atlast,thepaperintroducesthecontrolsystemofthetestingprocess.

Keywords:

Newsolarwaterheater;

Single-chipmicrocomputer;

Temperaturecontrol

第一章绪论…………………………………………………………………………1

1.1太阳能热水器的现状…………………………………………………………1

1.2本设计的优点…………………………………………………………………1

1.3本设计的主要内容及思路……………………………………………………2

第一章控制装置的系统组成及工作原理…………………………………………3

2.1系统组成………………………………………………………………………3

2.2控制装置的工作原理…………………………………………………………4

2.3控制器的组成及工作流程……………………………………………………4

第二章新型太阳能热水器控制装置的硬件设计…………………………………6

3.1直流稳压电源电路……………………………………………………………6

3.2水温检测电路…………………………………………………………………6

3.3水位检测电路…………………………………………………………………9

3.4键盘及显示电路……………………………………………………………10

3.5驱动电路……………………………………………………………………12

第四章新型太阳能热水器控制装置的软件设计…………………………………14

4.1主程序设计…………………………………………………………………14

4.1.1水位检测程序设计……………………………………………………15

4.1.2键盘功能处理程序设计………………………………………………16

4.1.3显示程序设计…………………………………………………………17

4.2中断程序设计………………………………………………………………21

第五章控制装置的调试及控制器的使用说明……………………………………24

5.1控制装置的调试过程………………………………………………………24

5.2控制器的使用说明…………………………………………………………24

第六章结论与展望…………………………………………………………………26

6.1结论…………………………………………………………………………26

6.2展望…………………………………………………………………………26

致谢…………………………………………………………………………………27

参考文献……………………………………………………………………………28

附录1：

控制电路原理图……………………………………………………………29

附录2：

程序清单……………………………………………………………………30

第一章绪论

能源是人类赖以生存的五大要素之一，是国民经济和社会发展的主要战略物质。

我国人口众多，能源资源相对匮乏，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。

“开发与节约并重，近期把节约放在优先地位”是能源发展方针，节能已成为国家发展经济的一项长远战略方针。

近年来，使用太阳能作为城市基础设施，在节约能源，减少环境污染，改善人民生活质量等方面的优点早已成为社会的共识。

随着社会经济的发展，生活水平的提高，人们对太阳能热水器的需求量也越来越大，太阳能热水器也随之蓬勃发展，在城市环境可持续发展的战略中，太阳能热水器的优越性越发地突现出来。

随之而来的一个问题是，不能自动进水、没有水温水位显示、不能自动加热、浪费水资源严重、真空管易爆炸等。

尽管目前市场上为解决上述问题相继出现了各式各样的控制仪或控制装置，这些装置只解决了部分问题，未能达到全智能控制效果。

我们本次所做的毕业设计就是针对太阳能热水器功能问题，力图解决自动进水、水温水位显示、自动加热、水资源、真空管等问题，使用户在使用一些关于太阳能热水器的设备时，更好地享受其全智能的功能所带来的方便。

1.1太阳能热水器的现状

太阳能热水器因其为绿色产品、无污染、使用方便、成本低等特点,越来越受到人们的青睐，同时也存在一些不足之处，如：

不能自动进水、没有水温水位显示、不能自动加热、浪费水资源严重、真空管易爆炸等。

尽管目前市场上为解决上述问题相继出现了各式各样的控制仪或控制装置，这些控制装置只解决了部分问题未能达到全智能控制效果。

1.2本设计的优点

本设计结合实际研制出一种全智能太阳能热水器温控进水及水温水位显示控制装置。

它的设计思想是人性化和智能化，其主要优点有：

1、根据水位和水温两个条件控制是否需要进水，每次只进适量的水。

若温度再次达到设置值时则再次进水，不会出现浪费水资源或进水过多导致水温落差较大的现象，而且还可以避免在夏天中午前后真空管处于高温状态时补水引起的爆管问题；

2、具有进水超水位和超水温报警指示；

3、用水时若水温达不到设置值时，则自行起动加热装置，使水温具有无级调节的功能，同时还能起到节能的效果；

4、具有水温和水位显示功能，这样则不会出现在洗澡时突然断水现象；

5具有手动和自动切换功能，当处于手动时可以人为进水或电加热；

6、本装置还具有价格低、安装维护方便、操作简单等优点。

1.3本设计的主要内容及思路

本设计主要为解决两大问题而提出，第一是节能、节水；

第二是用户操作使用方面，人机界面清晰。

本设计的主要思路：

第一步从选题要求实际出发，拟定系统结构图；

第二步细化每一功能模块；

第三步制作产品及硬件设计；

第四步软件设计与调试。

元件器的选择（单片机型号规格、A/D转换、水位水温显示、键盘接口、报警等）

本设计的主要内容：

首先对课题的提出进行阐述；

其次介绍了新型太阳能热水器控制装置的系统组成和工作原理；

再次对硬件、软件进行了设计并进行了调试；

最后对产品的操作进行了简要说明。

第二章控制装置的组成及工作原理

2.1系统组成

如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。

控制器：

主要通过里面的电磁阀控制YV1和YV2的通断，控制水温检测传感器检测水温、控制水位检测传感器检测水在水箱中的位置以及控制电阻加热丝加热。

自动控制阀：

主要通过控制器控制，当水箱中的水的实际温度大于所设置的温度时，自动阀就自动打开往水箱中上水，直到上到上一个目标水位为止。

手动控制阀：

当自动阀损坏时，可以通过手动阀进行上下水。

水位检测电极：

主要用来检测水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五个电极，接地的电极放在最水箱的最底下，其余分别放在四等分点上，比如当水箱中的水在第一等分和第二等分之间，则显示水箱中有四分之一的水，当超过第二等分，则显示二分之一的水。

水温检测传感器：

主要用来检测水箱中水的实际温度。

电阻加热丝：

主要用来加热水箱中水，使其达到用户所需要的温度。

2.2控制装置的工作原理

本控制系统分为手动和自动两种控制方式，在系统处于自动状态下，当检测温度高于设置温度，且水位未达到最高时，控制器打开电磁水阀YV1和YV2进行上水，同时点亮上水指示灯，当水位上至上一目标水位时，自动停止上水（即关闭电磁水阀YV1和YV2），若水箱内无水，则自动上水至最低水位处。

在系统处于手自动状态下，可自由上水或停止上水（上水时水箱水位必须未满），若水位达到最高则自动停止上水；

若需要启动加热器则必须先设定加热温度，然后按下加热键进行加热；

若需洗浴时，则需打开手动阀YV4，系统自动打开电磁水阀YV2，可通过YV5自由调节水温；

当电磁水阀YV1和YV2损坏或停电时，可通过打开YV5和YV6进行上下水解决燃眉之急；

此系统设置YV3是为了防止冬天气温过低引起水管因内有积水而冻裂（即手动打开此阀放完水管中的积水）。

2.3控制器的组成及工作流程

2.3.1控制器的组成

本控制器主要由单片机AT89S51，键盘电路、水位检测电路、水温检测电路、显示电路、驱动电路等组成，具体控制系统结构框图如图2-2所示。

2.3.2控制器的工作流程

控制器的工