基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计与实现.doc

济南大学毕业设计 毕业设计方案 2 - 4 - 济南大学 毕业设计方案 题 目 基于单片机的太阳能热水器 控制系统的设计与实现 学 院 信息科学与工程学院 专 业 电子信息科学与技术 班 级 学 生 学 号 指导教师 二〇一〇 年 月 日 学院 信息科学与工程学院 专业 电子信息科学与技术 学生 学号 设计题目 基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计与实现 一、选题背景与意义 1、随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。人们在大力的发展太阳能产业。 能源问题将更为突出：①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。②环境污染③温室效应引起全球气候变化。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。 太阳能具有：①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10的23次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10的13次方千亿t。②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。③发利用时几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。 在世界范围内，太阳能热水器技术已很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。2000年太阳能热水器取代47000套家用电热水器；2000年日本太阳能热水器的拥有量将翻一番；以色列更是明文规定，所有新建房屋必须配备太阳能热水器。目前，我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。 然而，目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。 2、能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。近年来，在一氧化碳中毒事故中，由燃气热水器造成的约占1/3；电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利，作为后来者的太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。 选择太阳能热水器这个课题，可以让我更好的认知可持续发展问题，看清目前的能源现状，以及各国在节约能源上的措施，在太阳能革新上运用的新技术。此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能的核心,可以尽可能做到节能环保,作这样一个设计,不仅可以考察自己大学四年的专业课的理论与动手实践能力，产品也具有一定的市场前景。 二、设计内容 太阳能热水器控制系统的设计方式很多。本设计采用MSC-51系列单片机AT89S52作为中央处理器，采用12864液晶显示模块，热电偶温度采集模块，4x4行列式键盘，水位采集模块，1302时钟模块，电加热模块，以及电热温度参数设置模块。 本课题设计的基于单片机的太阳能热水器在软件程序的控制下完成时间、温度和水位的实时显示功能，并能完成时间设定、温度设定等功能，具体实现的功能目标为： 显示水温和水位，电加热水温可任意设定； 显示时间，可通过键盘设置时间参数； 设置温度参数后，自动控制电辅助设备加热； 三、设计方案 （1）硬件设计：太阳能热水器控制系统的主体部分为单片机AT89S52芯片，其外围电路由键盘输入模块、显示模块、热电偶温度采集模块、水位采集模块、1302时钟模块、电加热模块、以及电热温度参数设置模块构成。单片机部分主要用于控制和处理各功能模块的工作，实现时间设定、水位显示、加热等功能。硬件框图如 图1 所示 数据处 数据处 理模块 AT89S52 12864 显示模块 温度采集模块 1302时钟模块 电加热模块 键盘输入模块 水位采集模块 图1 系统组成框图 2）软件设计：太阳能热水器控制系统的最大特点是所有功能模块均由软件控制以完成各自功能。本系统软件包括主程序模块、键盘