太阳能热水器温度控制系统设计最终

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1、毕业设计说明书目录1绪论21.1课题背景21.2太阳能热水器21.3设计要求21.3.1控制要求21.3.2受控对象的数学模型32对硬件电路的研究与设计42.1单片机核心简介42.1.1组成框图及内部总体结构42.1.2寄存器和存储器52.1.3单片机各口及其负载能力、接口要求62.1.4MCS—51单片机的引脚功能82.2对温度传感器的选择122.2.1温度传感器的作用122.2.2常用的温度传感器类型122.2.3温度传感器的选择142.2.4DS18B20详解152.3对显示模块的设计222.3.11602液晶的硬件222.3.21602指令集2534毕业设计说明

2、书2.4时钟电路设计262.4.1时钟电路方案研究262.4.2DS1302硬件研究262.5系统的输入设备292.5.1键盘的设计292.5.2电源的设计302.5.3电源方案的确定312.5.4电源的设计原理312.5.5电源的性能要求322.6外部驱动电路的设计332.7水位监测电路的设计342.7.1水位监测的方案对比353软件设计373.1流程图373.2程序37附录一电路原理图：38附录二PROTEUS效果图：3934毕业设计说明书1绪论1.1课题背景太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大特点：第一：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的

3、11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。第二：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三：太阳能是一种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害。1.2太阳能热水器基于太阳能各种优点，我们应该对其进行充分的利用，在以太阳能为主要能源的家用电器中，与我们日常生活密切相关的产品就是太阳能热水器。随着太阳能热水器市场竞争的日益激烈，品牌集中度将越来越高，消费者购买时的品牌意识

4、也逐步增强，因此太阳能市场的前景还是一片大好。在本论文中，我主要阐述我对太阳能热水器的一种设计理念。本系统会具有时间、温度和水位三种参数实时显示和控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。针对我对太阳能热水器的设计理念，首先我要解决的问题是寻求一款性能优良的温度传感器来实时对太阳能热水器中的水温进行检测，毕竟消费者所买来的太阳能热水器是用来洗澡的，因此对于能否放出适宜的温度时至关重要的。其次，要做较好的安全措施，要对消费者的人身安全负责，这样，我便需要对热水器进行一定的漏电保护及防止电热丝干烧的措施。对于以上我所提出的问题，我将进行详细的论述与严谨的思考。1.3设

5、计要求1.3.1控制要求（1）要求太阳能热水器温度控制系统具有时间、温度和水位三种参数实时显示和控制。功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。34毕业设计说明书（2）设计和实现太阳能热水器温度控制器的硬件电路，其中包括数据采集电路、控制执行电路、显示电路等。（3）用PROTEL2004软件对本系统的硬件电路进行绘制和设计。同时做出本控制系统的PROTEUS仿真。1.3.2受控对象的数学模型在太阳能热水器系统中，最重要的环节便是温度控制环节，我们首先手动设置适合人类淋浴的水温，我们对水问控制包括两个方面，即：水温太热，我们需要多加入凉水进行温度的调节；另一方面是水温太

6、高，而外界的太阳能亮又不能使水温迅速达到我们的要求，那么就是控制系统自动启动电热丝，对水温进行加热，因此我们的控制对象有两个，那就是加水和加热。2对硬件电路的研究与设计2.1单片机核心简介2.1.1组成框图及内部总体结构80C5l内部组成方框图如图1所示，内部总体结构框图如图2所示。图2-180C51单片机组成方框图34毕业设计说明书图2-280C51总体结构框图80C51主要包括算术／逻辑部件ALU、累加器A(有时也称ACC)、只读存储器ROM、随机存储器RAM、指令寄存器IR、程序计数据PC、定时器／计数据、I／O接口电路、程序状态寄存器PSW、寄存器组，此外，还有

7、堆栈寄存器SP、数据指针寄存器DPTR等部件。这些部件集成在一块芯片上，通过内部总线连接，构成完整的微型计算机。下面按其部件功能分类予以介绍。2.1.2寄存器和存储器微处理器中的寄存器是学习指令系统和程序设计中常会接触到的、寄存器是由触发器组成的，8位寄存器由8个触发器组成，16位寄存器由16个触发器组成。MCS—51中的寄存器较多，大体可分为通用寄存器和专用寄存器两类。图2-3微处理器存储器结构MCS—34毕业设计说明书51存储器配置：微型计算机必须配置一定数量的存储器，但不同的微型计算机存储器的配置不同。一种是程序与数据共用一个存储器