太阳能热水器控制系统的设计

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1、太阳能热水器控制系统的设计届 别 2014届系 别 计算机系专 业 计算机科学与技术姓 名 郭昕昕指导教师 张连生 二一四年五月学士学位论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，恪守学术道德，坚守学术诚信，遵守学术规范。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日学士学位论文（设计）版权使用授权书专业： 论文（设计）题目： 本学位论文作者完全了解学校有关

2、保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属太原师范学院，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权太原师范学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“太原师范学院”，可以在备注中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属太原师范学院，未经指导教师和太原师范学院同意，本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。学位论文（设计）作者签名（亲笔）： 年 月 日导 师 签 名 （亲笔）： 年 月

3、 日目 录2.绪论- 2 -2.1太阳能热水器的发展历史及市场前景- 2 -2.1.1发展历史- 2 -2.1.2市场前景- 3 -2.2太阳能热水器的工作原理- 3 -2.3太阳能热水器的应用及意义- 3 -3.方案设计- 3 -3.1 主控芯片模块- 3 -3.2温度检测模块- 4 -3.3 LCD1602温度显示模块- 4 -3.4警报模块- 4 -4.系统整体设计- 4 -4.1系统任务及要求- 4 -4.2硬件设计- 5 -4.2.1主芯控制模块-SST89E516RD单片机- 5 -4.2.2温度检测模块- 5 -4.2.3LCD1602液晶显示模块- 6 -4.2.4人控加热模块

4、- 8 -4.2.5报警模块- 8 -4.3软件设计- 10 -4.3.1主程序：- 10 -4.3.1.1主程序流程图：- 10 -4.3.1.2主程序代码：- 10 -4.3.2子程序- 13 -4.3.2.1子程序代码- 13 -5.仿真测试步骤及结果分析- 17 -5.1、仿真测试步骤- 17 -5.2仿真测试结果分析- 18 -5.2.1测试结果：- 18 -5.2.2结果分析：- 18 -5.2.3测试中遇到的困难- 19 -6.结论- 19 -7.附录（单片机开发板原理图）- 20 -8.参考文献- 21 - 太阳能热水器控制系统的设计学生姓名：郭昕昕 指导教师：张连生 摘要：

5、该设计以单片机SST89E516RD为核心，结合单线数字温度传感器DS18B20、LCD1602液晶屏与蜂鸣器，设计一种数字化、智能化的太阳能热水器控制系统。该系统由主控芯片模块、DS18B20温度检测模块、LCD1602温度和水位显示模块、自动加水模块和水温超标警报模块组成。给出了各个模块的结构及其工作原理、系统硬件原理图、程序流程图和部分源程序，并结合理论设计进行仿真模拟测试。我们都知道，目前市面上大多数太阳能热水器都没有加水只能中断装置，并且只能在晴天使用，而阴天则无法加热。此系统将水温水位检测模块、水温水位显示模块与报警模块结合，LCD1602屏幕上会显示水位和温度，并且在水位低于设置

6、值时可人控开启加水开关开始加水，LCD1602上显示水位变化情况，当水位到达标准水位时自动中断；当通电对水加热时，LCD1602屏幕上动态显示温度；当温度到达设定的标准温度时，触发警报系统，提示人关闭加热装置。此系统解除了太阳能热水器加水时无人守候造成水资源浪费和只能在晴天使用的问题，解决了人们常遇到的实际问题。该系统与传统的机械式控制系统相比较，具有结构简单，抗干扰能力强，使用方便等特点。 关键词：单片机SST89E516RD； 温度传感器DS18B20； LCD1602液晶； 警报； 1.引言 随着传统能源成本的不断上升及环境的持续恶化，以及全球人口和经济规模的不断增长，促使太阳能产业迅猛

7、发展。太阳能热水器将太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。 太阳能不但节能高效省钱，而且在使用时不会对环境造成污染。此外，太阳能热水器的使用寿命很长，若使用合理，其寿命可长达15年之久。只要在太阳照射到的地方，就可以使用太阳能热水器。针对一般太阳能热水器加水不能自动断开和只能在晴天对水进行加热而阴天不能的情况，本课题特地进行改进设计，将温度、水位测试和显示系统与报警系统结合，设置适当的标准水位和温度，当水位达到标准水位时自动中断，当水温加热到设定温度时，报警系统发出警报，提示关闭加热装置。2.绪论2.1太阳能热水器的发展历史及市场前景2.1.1发展历

8、史1978年中国诞生第一台太阳能热水器。1987年，中国制造了第一支全玻璃真空集热管。 1993年太阳能产业进入初级发展阶段。 1997-2001年太阳能产业得到高速发展，逐渐形成北京、鲁东、泰安、扬州、海宁等5个产业基地，并以此向周围不断辐射，产能得以迅速提升。 目前我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和太阳能热水器市场，该产业也成为我国唯一在生产能力和利用规模上处于世界领先水平的可再生能源产业。2.1.2市场前景 随着太阳能热利用行业竞争态势的日趋激烈，有长远发展眼光的太阳能企业开始将创新放在各项工作的重中之重，无论是在核心技术还是外观形象，无论是集热技术、保温技术还是高能效技术、太阳

9、能与建筑一体化技术，都取得了飞速的发展与进步。目前，我国城乡居民对洗浴热水的需求增长迅猛。在农村地区和中小城市，太阳能热水器已经成为提高人民生活质量、全面建设小康社会的重要手段。随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展，中国太阳能热水器市场潜力巨大。2.2太阳能热水器的工作原理 太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，目前真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的

10、市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。2.3太阳能热水器的应用及意义 在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展，世界能源的日益紧缺、油价的不断攀升和居民生活水平的高和洗浴舒适度要求提高的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。3.方案设计3.1 主控芯片模块SST公司的高可靠性、专利的闪存技术和存储器单元结构有很多的优点，这些优点给我们的客户提供明显的成本和

11、可靠性改善。本课题研究采用SST89E516RDD为核心进行探究。下面是SST89E516RDDD的一些特点：1. 片内用户程序空间可达72K。2. 片内EEPROM 数据存储容量可超64。.3. 5 个通道的PWM 信号输出，可实现5 路的D/A 数模转换.4. 6个UART 串口。让产品的通讯功能更加灵活，省掉昂贵的串口扩展芯片5. 1 个SPI 串口。6. 内嵌电压检测电路，节省外部的电源管理及复位芯片。7. 在片仿真功能,SOFTICE 功能，让开发工程师省掉仿真器，并弥补了仿真器的不能仿真扩展功能，接触不良，编程不能运行、价格昂贵的缺陷。8. 在线编程功能。EASYIAP工具软件，让