太阳能热水器水温水位显示仪的设计
目 录
1 引言1
1.1 课题背景1
1.2 国内外的发展趋势及种类1
1.3 课题研究方向3
2 总体设计3
2.1 设计要求3
2.2 系统结构4
3 硬件设计5
3.1 芯片及元器件介绍5
3.2 温度检测电路11
3.3 水位检测电路11
3.4 时钟电路12
3.5 复位电路13
3.6 键盘电路13
3.7 显示电路13
3.8 报警电路15
4软件设计15
4.1 水温控制程序图15
4.2 扫描键盘子程序设计16
4.3报警子程序设计 17
5原理图绘制仿真18
5.1电路实现的基本步骤18
5.2原理图的绘制19
5.3仿真原理图的绘制19
结 论21
致 谢21
参考文献 22
附录A 电路原理图23
附录 B Proteus仿真图24
1 引言
1．1 课题背景
我们知道，随着人类社会的发展，能源被大量开发利用，而能源是有限的，根据有关能源资料统计显示，可供人类使用的常规能源是非常有限的，能源安全形势非常严峻。人们为了解决这一问题，从20世纪70年代开始，科学家们就开始把目光转移到可再生能源的研究上，太阳能以其经济、安全等优点，成为可再生能源开发中的重要组成部分。根据全球的能源开发现状，太阳能热水器有着诸多优点，利用了可再生能源太阳能给人类提供了源源不断的能源。怎么样能更高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
效的通过太阳能热水器利用太阳能成为我们所需要解决的问题。我们应不断加强太阳能技术的研究，从而提高太阳能产品的质量，让人们的生活更加的方便 [1]。太阳能是大自然赋予我们的宝贵能源，是绿色的，也是源源不断的，它是地球上最宝贵的能源。它不会造成大气污染，加强太阳能的研究和利用，可以减轻能源的紧缺。所以发展太阳能热水器是很有意义的同时它有广阔的市场前景。我们知道太阳能热水器是通过接收采集光能，然后把采集到的光能转化为我们所需要的热能，这些热能能够把水逐步加热。这样我们就能用到热水了。它可以为人们提供日常生活中的热水。人们在不断的寻求太阳能的开发与利用的方法。另一方面，地球上的不可再生能源在不断的缩减不如石油，在法国、日本、澳大利亚这些国家，他们的家用热水器已近全部是太阳能热水器了[2]。目前市场上的太阳能热水器或多或少都存在着缺点，市场上的热水器大多功能单一，数据不精确，操作不简便，质量不保障等。所以研发新型的太阳能热水器是很有必要的。太阳能热水器是由许多部件组成的智能型的控制系统。利用单片机人们可以根据自己需要让机器实现不同的功能，同时提高了控制的精确度，尤其是硬件和软件的相结合让我们的太阳能热水器系统更高速智能化。
太阳能热水器水温水位显示仪中所采用的单片机是我们经常使用的单片机，它具有许多的优点，不仅体积小、运算快、价格低廉、运行结果可靠，而且集成度高。因此在过程控制方面、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化方面都被广泛应用[3]。事实说明，太阳能热水器控制系统可以节约能源，改善劳动的环境。该系统简单但功能强大，具有精度高经济性高的特点 [4]。
1．2 国内外的发展趋势及种类
太阳能热水器是利用温室原理，将太能能转换为热能，然后把这些热能用来对水加热，从而得到热水的装置 [5],它是目前利用太阳能最为广泛也最成熟的系统装置。通过这种装置可以为人来提供日常生活所需要的热水，在许多公共场所就可以用到热水了。现在在水产养殖、空调、农业种植等方面也涉及到太阳能热水器的应用。人类使用太阳能热水器的历史已经近百年。太阳能热水器的最初状态只是一个漆黑的金属圆筒，它最早出现在18世纪的美国加州。随着科学的进步与发展，太能能热水器控制系统也经历了更新换代。现代控制器无论在材料方面还是从软件到硬件跟以前的控制器相比都得到了质变。更先进的材料被运用到热水器上，还有许多辅助设备和太能能热水器的搭配使用让太阳能热水器为人类提供了更优质舒适的服务。总之太能能热水器正在朝着更高效更方面更智能的方向发展。在不远的将来必能大大提高太阳能的利用率。目前，太阳能热水器是可再生能源利用研究成果最突出的，在全球已经得到普及及运用。在美国已经建立了10多万个的搭配了太阳能热水器的游泳池。人们可以随时得到热水，同样在以色列以色列政府对太阳能的应用非常关注，在政府的帮助下，以色列国的居民几乎都用上了太阳能热水器。近年来，太阳能在我国同样得到了飞速的发展，随着经济的发展国民环保意识的提高，太阳能的经济便捷迅速被人们认识到，所以在2000年全国已近有近2600万平方米太阳能热水器使用面积。随着市场的扩大，各企业都在研发新的产品。在这个大环境下，全国有近一万多家企业，年销量达六千万平方米，产量已剧世界首位。在结合我国的地理环境，太能能热水器每年可以为我们节约近100到150公斤的标准煤炭。由此可见太能能热水器对我们是多么的重要在人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
类社会可持续发展方面起到了不可忽视的作用。还可以极大的减少环境污染 [6]。太阳能热水器种类繁多，各有优缺点，我们在选择时应根据实际需要和具体条件来选择。总的来说分为整体型热水器和循环型热水器两大类。整体型热水器其特点是：热水器和储水箱是一体的。安装方便，结构简单，安装方便，价格低廉，适用于家庭，但效率较低。其可以分为：（1）薄膜袋式热水器。直接利用红泥塑料或聚乙烯等塑料薄膜热合成袋型热水器。（2）浅池式热水器。它是长方形的浅池，通常有透明塑料薄膜或玻璃构成。池的底部和周围涂上黑色涂料，外部加保温层。外壳本身是整体的，材料可用塑料，金属，水泥，和搪瓷等，只要不漏水即可。(3)闷晒式热水器。它是浅池式热水器的改进，即由敞开式容器改进为密闭式容器。可倾斜放置，因而能接受更多的太阳能辐射，提高热效率。 第二类是循环型热水器。（1）循环型热水器。集热型器和储水箱式分离的，通过管道，阀门连接使水不断循环加热，自成封闭系统。（2）自然循环式热水器。水在集热器中受到阳光加热后温度升高，比重比储水箱中水比重小，因而形成了热虹吸压头，使被加热是水进入储水箱上部。（3）真空管式热水器。可常年工作，最高集热温度98摄氏度，热效率高，冬季也可运行。不仅可以提供生活热水，而且也可以用于空调、取暖甚至烧水等方面 [7]。(4)平板型太阳能热水器。它能充分的利用太阳能，收集太阳热辐射的能力比真空管太阳能热水器要强，这是因为真空管太阳能热水器是由一根根真空管组成的，而真空管之间存在间隙，这就导致在相同的光照相同的光照面积下，平板式太阳能热水器相比真空管太阳能热水器更高效的利用了太阳能热辐射。我国太阳能热水器种类繁多，据调查在1997年我国太阳能产品中，有百分之四十五的平板式，有百分之三十的真空管，还有百分之二十五的闷晒式。而在1999年的销量统计中显示，平板式占百分之三十八，真空管占百分之二十四，而闷晒式仅占百分之二十四。由此可见真空管式和平板式已近是市场的主流产品。尤其是真空管式太阳能热水器的发展尤为迅猛 [9]。
DS18B20温度传感器的中低温的温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，我们可以利用它产生的固定频率的脉冲信号传递给减法计数器1；然而有些晶振的温度系数较高受温度的影响较大，通常我们把高温度系数的晶振产生的脉冲信号传递给减法计数器2；
1 引言1
1.1 课题背景1
1.2 国内外的发展趋势及种类1
1.3 课题研究方向3
2 总体设计3
2.1 设计要求3
2.2 系统结构4
3 硬件设计5
3.1 芯片及元器件介绍5
3.2 温度检测电路11
3.3 水位检测电路11
3.4 时钟电路12
3.5 复位电路13
3.6 键盘电路13
3.7 显示电路13
3.8 报警电路15
4软件设计15
4.1 水温控制程序图15
4.2 扫描键盘子程序设计16
4.3报警子程序设计 17
5原理图绘制仿真18
5.1电路实现的基本步骤18
5.2原理图的绘制19
5.3仿真原理图的绘制19
结 论21
致 谢21
参考文献 22
附录A 电路原理图23
附录 B Proteus仿真图24
1 引言
1．1 课题背景
我们知道，随着人类社会的发展，能源被大量开发利用，而能源是有限的，根据有关能源资料统计显示，可供人类使用的常规能源是非常有限的，能源安全形势非常严峻。人们为了解决这一问题，从20世纪70年代开始，科学家们就开始把目光转移到可再生能源的研究上，太阳能以其经济、安全等优点，成为可再生能源开发中的重要组成部分。根据全球的能源开发现状，太阳能热水器有着诸多优点，利用了可再生能源太阳能给人类提供了源源不断的能源。怎么样能更高 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
效的通过太阳能热水器利用太阳能成为我们所需要解决的问题。我们应不断加强太阳能技术的研究，从而提高太阳能产品的质量，让人们的生活更加的方便 [1]。太阳能是大自然赋予我们的宝贵能源，是绿色的，也是源源不断的，它是地球上最宝贵的能源。它不会造成大气污染，加强太阳能的研究和利用，可以减轻能源的紧缺。所以发展太阳能热水器是很有意义的同时它有广阔的市场前景。我们知道太阳能热水器是通过接收采集光能，然后把采集到的光能转化为我们所需要的热能，这些热能能够把水逐步加热。这样我们就能用到热水了。它可以为人们提供日常生活中的热水。人们在不断的寻求太阳能的开发与利用的方法。另一方面，地球上的不可再生能源在不断的缩减不如石油，在法国、日本、澳大利亚这些国家，他们的家用热水器已近全部是太阳能热水器了[2]。目前市场上的太阳能热水器或多或少都存在着缺点，市场上的热水器大多功能单一，数据不精确，操作不简便，质量不保障等。所以研发新型的太阳能热水器是很有必要的。太阳能热水器是由许多部件组成的智能型的控制系统。利用单片机人们可以根据自己需要让机器实现不同的功能，同时提高了控制的精确度，尤其是硬件和软件的相结合让我们的太阳能热水器系统更高速智能化。
太阳能热水器水温水位显示仪中所采用的单片机是我们经常使用的单片机，它具有许多的优点，不仅体积小、运算快、价格低廉、运行结果可靠，而且集成度高。因此在过程控制方面、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化方面都被广泛应用[3]。事实说明，太阳能热水器控制系统可以节约能源，改善劳动的环境。该系统简单但功能强大，具有精度高经济性高的特点 [4]。
1．2 国内外的发展趋势及种类
太阳能热水器是利用温室原理，将太能能转换为热能，然后把这些热能用来对水加热，从而得到热水的装置 [5],它是目前利用太阳能最为广泛也最成熟的系统装置。通过这种装置可以为人来提供日常生活所需要的热水，在许多公共场所就可以用到热水了。现在在水产养殖、空调、农业种植等方面也涉及到太阳能热水器的应用。人类使用太阳能热水器的历史已经近百年。太阳能热水器的最初状态只是一个漆黑的金属圆筒，它最早出现在18世纪的美国加州。随着科学的进步与发展，太能能热水器控制系统也经历了更新换代。现代控制器无论在材料方面还是从软件到硬件跟以前的控制器相比都得到了质变。更先进的材料被运用到热水器上，还有许多辅助设备和太能能热水器的搭配使用让太阳能热水器为人类提供了更优质舒适的服务。总之太能能热水器正在朝着更高效更方面更智能的方向发展。在不远的将来必能大大提高太阳能的利用率。目前，太阳能热水器是可再生能源利用研究成果最突出的，在全球已经得到普及及运用。在美国已经建立了10多万个的搭配了太阳能热水器的游泳池。人们可以随时得到热水，同样在以色列以色列政府对太阳能的应用非常关注，在政府的帮助下，以色列国的居民几乎都用上了太阳能热水器。近年来，太阳能在我国同样得到了飞速的发展，随着经济的发展国民环保意识的提高，太阳能的经济便捷迅速被人们认识到，所以在2000年全国已近有近2600万平方米太阳能热水器使用面积。随着市场的扩大，各企业都在研发新的产品。在这个大环境下，全国有近一万多家企业，年销量达六千万平方米，产量已剧世界首位。在结合我国的地理环境，太能能热水器每年可以为我们节约近100到150公斤的标准煤炭。由此可见太能能热水器对我们是多么的重要在人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
类社会可持续发展方面起到了不可忽视的作用。还可以极大的减少环境污染 [6]。太阳能热水器种类繁多，各有优缺点，我们在选择时应根据实际需要和具体条件来选择。总的来说分为整体型热水器和循环型热水器两大类。整体型热水器其特点是：热水器和储水箱是一体的。安装方便，结构简单，安装方便，价格低廉，适用于家庭，但效率较低。其可以分为：（1）薄膜袋式热水器。直接利用红泥塑料或聚乙烯等塑料薄膜热合成袋型热水器。（2）浅池式热水器。它是长方形的浅池，通常有透明塑料薄膜或玻璃构成。池的底部和周围涂上黑色涂料，外部加保温层。外壳本身是整体的，材料可用塑料，金属，水泥，和搪瓷等，只要不漏水即可。(3)闷晒式热水器。它是浅池式热水器的改进，即由敞开式容器改进为密闭式容器。可倾斜放置，因而能接受更多的太阳能辐射，提高热效率。 第二类是循环型热水器。（1）循环型热水器。集热型器和储水箱式分离的，通过管道，阀门连接使水不断循环加热，自成封闭系统。（2）自然循环式热水器。水在集热器中受到阳光加热后温度升高，比重比储水箱中水比重小，因而形成了热虹吸压头，使被加热是水进入储水箱上部。（3）真空管式热水器。可常年工作，最高集热温度98摄氏度，热效率高，冬季也可运行。不仅可以提供生活热水，而且也可以用于空调、取暖甚至烧水等方面 [7]。(4)平板型太阳能热水器。它能充分的利用太阳能，收集太阳热辐射的能力比真空管太阳能热水器要强，这是因为真空管太阳能热水器是由一根根真空管组成的，而真空管之间存在间隙，这就导致在相同的光照相同的光照面积下，平板式太阳能热水器相比真空管太阳能热水器更高效的利用了太阳能热辐射。我国太阳能热水器种类繁多，据调查在1997年我国太阳能产品中，有百分之四十五的平板式，有百分之三十的真空管，还有百分之二十五的闷晒式。而在1999年的销量统计中显示，平板式占百分之三十八，真空管占百分之二十四，而闷晒式仅占百分之二十四。由此可见真空管式和平板式已近是市场的主流产品。尤其是真空管式太阳能热水器的发展尤为迅猛 [9]。
DS18B20温度传感器的中低温的温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，我们可以利用它产生的固定频率的脉冲信号传递给减法计数器1；然而有些晶振的温度系数较高受温度的影响较大，通常我们把高温度系数的晶振产生的脉冲信号传递给减法计数器2；
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