太阳能热水器控制器设计
基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计

基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加,太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式,已经引起了广泛的关注和应用。
太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品,其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。
然而,太阳能热水器在实际使用过程中,仍存在一些问题,如水温控制不稳定、能效利用率不高等。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。
该系统以51单片机为核心控制器,结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备,实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。
通过实时监测水温和水位信息,系统能够自动调整加热功率和补水流量,确保水温稳定在用户设定的范围内,同时避免了水资源的浪费。
系统还具有故障诊断功能,能够及时发现并处理潜在的故障问题,提高了系统的可靠性和稳定性。
本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状,分析了传统控制系统存在的问题和不足。
然后,详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。
在硬件设计方面,本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则,包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。
在软件设计方面,本文详细说明了系统的控制算法和程序流程,包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。
本文通过实验验证了系统的可行性和有效性,为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。
本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验,还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。
本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。
二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。
在设计过程中,我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求,以及51单片机的性能特点,从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。
基于89C51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计

三、软件设计
1、初始化程序
在系统开始运行时,需要先对AT89C51单片机的I/O端口和定时器进行初始化。 I/O端口的初始化需要根据实际连接情况设置输入输出模式;定时器的初始化 则包括设定定时器模式、计数值等。
2、循环控制程序
循环控制程序是LED彩灯控制器的核心部分,主要负责实时监控I/O端口的输 入状态,并根据设定值调节LED彩灯的颜色和亮度。在软件中,可以通过嵌套 循环实现不同LED彩灯之间的切换,利用定时器实现动态效果。
谢谢观看
二、设计思路
LED彩灯控制器的主要设计思路是通过AT89C51单片机控制LED彩灯的颜色和亮 度。AT89C51单片机的I/O端口可以用来连接LED彩灯,通过编程控制I/O端口 的输出电压,可以实现LED彩灯的颜色和亮度的调节。同时,可以利用定时器 实现LED彩灯的动态效果,例如流水灯、跑马灯等。
参考内容
随着科技的进步和人们生活水平的提高,全自动洗衣机已经成为家庭和工业洗 涤的必备设备。全自动洗衣机通过机械和电气的配合,简化了人们的洗衣过程, 提高了洗涤效率。为了进一步优化全自动洗衣机的功能和性能,本次演示将介 绍基于STC89C51单片机全自动洗衣机控制器的设计方法和步骤。
在全自动洗衣机中,单片机担任着重要的控制角色。它负责接收用户的操作指 令,如启动、暂停、模式选择等,并根据这些指令控制洗衣机的各个部件,如 进水管、电机、洗涤程序等,实现全自动洗衣的功能。因此,单片机的设计是 全自动洗衣机控制器的核心。
3、AT89C51单片机的选择
AT89C51单片机是控制器的核心部分,需要根据实际需求选择合适的单片机型 号。在本设计中,可以选择常见的AT89C51单片机,该单片机具有丰富的I/O 端口和定时器资源,能够满足本设计的需求。
太阳能热水器智能控制系统设计

太阳能热水器智能控制系统设计一、引言太阳能热水器是一种利用太阳能进行加热水的技术设备,具有环保、节能、安全等优点,正逐渐被广大用户所接受和使用。
然而,当前太阳能热水器的控制系统一般较简单,只能实现温度设定和加热控制的基本功能。
本文将基于这种现状,设计一种太阳能热水器智能控制系统,以提高系统的自动化程度和智能化程度,为用户提供更便捷、高效、舒适的使用体验。
二、系统架构智能控制系统的基本架构包括感知层、传输层和应用层。
感知层通过传感器检测环境参数,如太阳能收集器的温度、太阳辐射强度等,传输层将感知层采集到的数据传输给应用层处理,并接收应用层的控制指令。
三、硬件设计1.传感器选择:选择适合使用环境的温度传感器、辐射传感器等多个传感器,确保感知层能够准确地采集各项参数。
2.控制器设计:选用具有较高性能和稳定性的控制器,能够实时处理感知层传输的数据和应用层指令,确保控制系统的高效、稳定工作。
3.通信模块选择:选择适合的无线通信模块,以确保感知层数据的稳定传输和应用层指令的可靠接收。
四、软件设计1.数据处理算法:根据感知层采集的数据,设计相应的数据处理算法。
如根据太阳能收集器的温度和太阳辐射强度,计算热水器加热的时间和功率等参数。
2.智能控制算法:设计智能控制算法,根据用户设定的热水需求以及当前环境参数,自动控制热水器的工作状态,实现最优的加热效果和节能效果。
3.用户界面设计:为用户提供友好、直观的操作界面,以便用户随时设定热水需求、查询加热状态和温度等信息。
五、系统功能1.自动感知:系统能够自动感知太阳能收集器的温度、太阳辐射强度等参数,并采集到控制器。
2.数据处理:根据感知层采集的数据,通过数据处理算法计算热水器的工作参数,并将参数传输给应用层。
3.智能控制:根据用户设定的热水需求,结合当前环境参数,通过智能控制算法自动控制热水器的工作状态,实现最优的加热效果和节能效果。
4.用户界面:为用户提供友好、直观的操作界面,用户可以设定热水需求、查询加热状态和温度等信息。
太阳能热水器控制系统设计(doc 62页)

太阳能热水器控制系统设计(doc 62页)摘要众所周知,太阳能是取之不尽,用之不竭,没有污染的巨大能源。
随着世界上煤、油、气的储量日益减少,能源危机已日益增长,环境污染的危机已威胁着生态平衡。
随着日本9.0级地震,引起的海啸以及发生的核电站安全事故,让人们对核能有着很大的安全隐患担忧,因而太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。
现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性,且排放二氧化碳污染大气,北方用煤气取暖造成城市空气环境污染,这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。
目前,太阳能热水器控制器还一直处于研究与开发阶段,市面在售的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度、水位的自动控制,以及太阳光线自动跟踪功能。
本设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制以及水位的显示。
本装置实用性强、性价比高、水温控制灵活,水位显示直观醒目、太阳光自动跟踪。
关键词:单片机、太阳能热水器、温控系统、水位控制、太阳光自动跟踪英文摘要:As is known to all, solar energy is inexhaustible, an inexhaustible, no pollution huge energy. With the world coal, oil and gas reserves are dwindling, already growing energy crisis, environmental pollution crisis has threatened the ecological balance.As Japan caused by the earthquake, 9.0 tsunami and the nuclear safety accidents happened, let people in nuclear energy has the very big safe hidden trouble, so solar energy concerns for the development and utilization of the already mentioned before the human subject.The existing electric heating type water heater is expensive and gas type of unsafe, and emissions of carbon dioxide, air pollution caused by gas heating northern city's air pollution, these are solar water heater a good external environment.At present, the solar energy water heater controller also has been in research and development phase, the controller sold in the market most have only temperature and water level display, do not have a temperature, water level automatic control, and the sun's rays automatic tracking function. This design has a strong practicability, with low-cost resistive sensor and electrode match with micro-controller technology to the production practice of the solar energy water heater temperature control and water level is displayed. This device has strong, cost-effective, water temperature control flexible, water show intuitional marked, sun automatic tracking.目录摘要.......................................... 错误!未定义书签。
太阳能热水器温度控制系统-毕业设计

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汇报人:
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 系 统 概 述
03 硬 件 设ห้องสมุดไป่ตู้计
04 软 件 设 计
05 系 统 测 试 与 优 化
06 结 论 与 展 望
Part One
单击添加章节标题
研究太阳能热水器 的温度控制与物联 网技术的结合
THANKS
汇报人:
测试环境:室内温度、光照 强度、水箱容量等
测试结果:系统稳定性、准 确性、响应速度等
优化方案:根据测试结果, 调整系统参数,提高系统性
能
优化方案与实施
优化目标:提高太阳能热水器的温度控制精度和稳定性 优化方案:采用PID控制算法,实现温度闭环控制 实施步骤:搭建测试平台,进行参数调整和优化 优化效果:提高温度控制精度,降低温度波动,提高系统稳定性
Part Five
系统测试与优化
测试环境与设备
测试环境:室内、室外、晴天、 阴天、雨天等不同环境
测试设备:温度传感器、控制 器、太阳能热水器、数据采集 器等
测试方法:模拟实际使用环境, 进行长时间连续测试
测试指标:温度控制精度、响 应时间、稳定性、安全性等
测试过程与结果
测试方法:模拟实际使用环 境,记录温度变化、系统响 应时间等
添加标题
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自动开关机:根据设定时间自动开 关热水器
远程控制:可以通过手机APP远程 控制热水器的运行状态
系统组成
太阳能集热器:收 集太阳能并将其转 化为热能
储水箱:储存热水, 保持水温稳定
太阳能热水器自动温度控制器设计原理

太阳能热水器自动温度控制器设计原理引言目前,市场上销售的太阳能热水器大多没有自动控制功能,使用起来不灵活方便,为此,为太阳能热水器加装自动控制功能,具有广泛的市场。
1自动控制系统技术要求(1)设定温度的范围为25℃至65℃。
(2)输入信号为水温传感器产生的温度信号;水位传感器产生的水量信号。
(3)输出信号为控制水温电信号(控制加热电热管)和控制水流量调节阀信号(控制加水电磁阀)。
(4)配有输入功能键盘:完成自动/手动、手动加水键、手动加热键、温度设定键、水位档选择键。
(5)具有两位LED 数码显示电路,显示温度设定值、实际温度测量值,六个发光二极管指示六档水位(10%、30%、50%、70%、90%、100%)。
2 系统硬件设计及原理太阳能热水器加装自动控制功能,主要是加装一个数据采集系统和一个电脑控制板。
根据太阳能热水器的技术要求及经济方面的考虑,我们选用89C51 单片机为核心控制器,组成热水器温度控制系统。
系统由89C51 单片机、数据采集系统、水位选择电路、温度显示系统、水位指示系统、加水电磁阀控制电路、加热电热管控制电路、报警讯响电路、复位电路、晶振电路、键盘电路组成。
硬件系统组成粗略框架如图1 所示。
数据采集系统是非常重要的一部分,它通过水温传感器和水位传感器分别采集水位、水温连续变化的模拟量信号,通过TLC0832模数转换器,把模拟信号转换成数字信号,送到CPU89C51 中进行处理。
温度显示系统及水位指示系统如图2 ,显示电路用两个数码管显示温度,采用动态显示方案,两个数码管为共阳型,两个三极管为PNP 型,7 个I/O 端口输出段码,小数点不用,2 个I/O 端口输出位控制信号低电平有效,显示温度设定值、实际温度测量值。
用六个发光二极管作为六档水位指示(10%、30%、50%、70%、90%、100%),由89C51 直接驱动。
水位选择电路、。
太阳能热水器的智能控制器毕业设计

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太阳能热水器主要由集热器、保温水箱、支架、控制系统等部分组成。
控制系统用于控制集热器、保温水箱、支架等部分的工作状态,实现自动控制。
支架用于固定集热器和保温水箱,使其能够稳定地接受太阳辐射。
集热器吸收太阳辐射能,将太阳能转化为热能,加热水箱中的水。
优点:使用寿命长,维护成本低
自动控制:根据水温、水量等参数自动调节加热功率
定时控制:用户可以设定加热时间,控制器自动执行
安全保护:过热、过压、漏电等异常情况自动报警并切断电源
远程监控:用户可以通过手机APP实时查看热水器运行状态,远程控制加热过程
电源模块:选择合适的电源模块,如太阳能电池板、蓄电池等
安全性测试:测试智能控制器的安全性,如防雷、防电磁干扰等
智能控制:自动调节水温、水量,提高使用舒适度
节能环保:减少能源消耗,降低碳排放
安全可靠:自动检测故障,提高安全性能
远程控制:通过手机APP远程控制热水器,方便快捷
提高水温稳定性:智能控制器可以实时监测水温,自动调节加热功率,使水温保持稳定。
保温水箱用于储存热水,保持水温稳定。
家庭使用:安装在屋顶,提供热水
商业使用:酒店、学校、医院等场所的热水供应
工业使用:工厂、企业等场所的热水供应
农业使用:温室大棚、养殖场等场所的热水供应
优点:节能环保,可再生能源,无污染
缺点:受天气影响较大,阴雨天无法使用
缺点:安装成本较高,需要专业人员进行安装
编程语言:C++或Java等高级语言
功能模块:温度控制、水位控制、安全保护等
太阳能热水器智能控制器设计【毕业作品】

BI YE SHE JI(20 届)基于AT89C52单片机太阳能热水器控制器设计所在学院专业班级自动化学生姓名学号指导教师职称完成日期年月V摘要近些年来,太阳能的开发和利用已越来越受到人们的重视和青睐,因为节能、环保、使用方便等因素,太阳能热水器发展速度更是迅猛。
对太阳能热水器来说,最重要的配件就是太阳能热水器控制器。
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,很多控制器只具有温度和水位显示功能,不具有温度和水位控制功能。
虽然热水器具有辅助加热功能,但也可能因为加热时间无法控制而产生过烧,造成电能浪费。
所以研制多功能、低成本的太阳能控制器,对方便用户、安全高效具有一定意义。
本文在分析了解太阳能热水器及其控制器的发展和市场分布状况的基础上,描述了太阳能热水器控制器的组成及其工作原理。
论文完成了控制器的硬件设计和软件设计。
在硬件设计中,利用AT89C52单片机作为控制的中心环节,控制整个系统运作。
利用温度传感器DS18B20和分段式水位传感器作为水温水位测量环节,并将测量结果送单片机进行处理。
利用DS12887作为时钟芯片,以实现时间以及日期的显示。
选用液晶显示模块128*64显示水温水位时间及日期,显示部分是人机交换的重要媒介之一。
在软件设计部分采用模块化结构,完成了包括主程序,水位检测子程序、LCD显示等子程序的设计。
系统主程序主要完成一些初始化功能,温度的检测以及控制辅助加热系统,同时完成信号转换及显示功能;水位检测子程序完成水位测量及送数据功能;显示子程序完成水温水位及时间日期的显示功能;键盘扫描子程序实现功能转换及水温水位时间的设定。
论文通过对整体设计方案,硬件电路,软件程序的设计分析,实现了太阳能热水器的水温水位的检测与控制,具有实际的意义。
关键词:太阳能热水器;传感器;DS12887;单片机;VAbstractIn recent years, development and utilization of solar energy has been paid more and more attention and favor, because of energy saving, environmental protection, easy to use and other factors, the solar water heater development speed is swift and violent. The solar water heater, the most important parts is the solar water heater controller. Currently on the market for solar water heater control system mostly has single function, complex operation, control convenient, a lot of controller with temperature and water level display function, does not have the temperature and water level control function. Although water heater with auxiliary heating function, but also may cause the heating time can't control have been burned, resulting in the waste of electric energy. So the development of multi function, low cost solar controller, for convenient user, safety and high efficiency and has certain significance.In the analysis of the article about solar water heaters and control of the development and market condition on the basis of distribution, solar water heaters of the controller and the principle of work. The papers finish the control of the hardware and software design. In hardware design of AT89C52 monolithic integrated circuits to control center segments of the whole system. Use of the temperature sensors DS18B20 and sectional form sensors to measure the level as the water, and measurements taken for processing monolithic integrated circuits. Use DS12887 as the clock, to realize the time and date display. Use LCD modules 128*64 show that the level of time and date, the display is part of the exchange of one of the man-machine important vehicle. In software design of structure, use modular completed include the program, the level of the inspection or subroutines LCD display design and so on. The main program of the system performs some of the initialization, the temperature of the inspection and control the heating system and the auxiliary signal to show complete the exercise and function testing programs;the water, the measurement and send data to display the functions;a subroutine to complete the water and time functions of the date display;scan a subroutine into the function and the time set.VThis paper on the overall design, software, hardware circuit analysis of designs, make the measurement and control of the solar water heater into realize, which has played a significant role in the daily life.Keywords: solar water heater; sensor; DS12887;single-chip microcomputer;V目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 目录 . (IV)第一章绪论 (1)1.1太阳能热水器控制器的发展概况及市场分析 (1)1.1.1发展概况 (1)1.1.2市场分析 (1)1.2太阳能热水器控制器的应用及意义 (2)第二章控制器的组成及工作原理 (3)2.1太阳能热水器的结构及工作原理 (3)2.1.1 太阳能热水器的结构 (3)2.1.2控制器结构及工作原理 (5)2.2控制器的总体设计 (6)2.2.1设计思想及实现功能 (6)2.2.2方案论证 (6)第三章控制器硬件设计 (8)3.1控制器原理框图 (8)3.2单片机外围电路 (8)3.2.1晶振电路 (9)3.2.2上电复位电路 (9)3.3控制器时钟接口电路设计 (10)3.3.1DS12887时钟芯片简介 (11)3.3.2时钟电路 (17)3.4温度检测电路设计 (18)3.4.1数字温度传感器DS18B20主要特性 (19)3.4.2温度检测电路设计 (20)3.5水位检测及键盘电路设计 (20)V3.5.1水位检测电路设计 (21)3.5.2键盘电路的设计 (22)3.5.3总体电路设计 (22)3.6显示接口电路的设计 (22)3.6.1 FYD128*64-0402B模块简介 (23)3.6.2显示电路设计 (27)3.7光电隔离与辅助加热电路设计 (28)第四章控制器的软件设计 (30)4.1主程序设计 (30)4.2水位检测子程序设计 (32)4.3键盘扫描子程序设计 (32)4.4显示子程序设计 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录电路图 (37)V第一章绪论1.1太阳能热水器控制器的发展概况及市场分析1.1.1发展概况当今社会发展日新月异,人们衣食住行也在不断的提高。
太阳能热水器控制器设计

太阳能热水器控制器设计引言:设计原理:太阳能热水器控制器的设计原理主要涉及三个方面:传感器、控制算法和执行器。
传感器用于检测环境温度、太阳辐射强度和水温等参数;控制算法根据传感器数据进行计算和判断,并控制执行器的运行,以达到合适的工作状态。
传感器:太阳能热水器控制器需要安装多个传感器以便准确检测各种参数。
温度传感器用于测量环境温度和水温,以判断是否需要加热;光照传感器用于测量太阳辐射强度,以判断是否有足够的太阳光来加热水;水位传感器用于检测水箱内的水位,以判断是否需要补充冷水。
通过这些传感器的数据,控制器可以做出合适的决策。
控制算法:太阳能热水器控制器的控制算法非常关键。
根据传感器数据,控制器可以判断出当前的工作状态并进行相应的控制。
例如,当太阳辐射强度较强时,控制器可以启动水泵,将太阳能集热器中加热的水送入水箱;当太阳辐射强度较弱时,控制器可以暂停水泵的工作,以免浪费电能。
此外,控制器还可以设置温度上限和下限,当水温超过上限时停止加热,当水温低于下限时重新启动加热。
通过合理的控制策略,可以有效地提高太阳能热水器的效率和稳定性。
执行器:功能:1.实时监测太阳辐射强度和水温,以确定水的加热需求;2.控制水泵的启停,实现太阳能集热器与水箱之间的水循环;3.控制加热器的启停,实现水箱内水的加热;4.设定温度上限和下限,自动控制加热器的工作;5.监测水箱内的水位,及时补充冷水;6.显示当前的工作状态和水温情况。
总结:太阳能热水器控制器的设计对提高太阳能热水器的效率和稳定性有着至关重要的作用。
通过合理选择传感器、控制算法和执行器,并充分发挥控制器的功能,可以实现对太阳能热水器的精确控制和自动化管理。
这样不仅能够节约能源,减少对传统能源的依赖,还能够为人们提供更加便利和舒适的热水使用体验。
基于单片机的太阳能热水器控制系统设计

基于单片机的太阳能热水器控制系统设计在当今能源紧张和环保意识日益增强的背景下,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其应用范围越来越广泛。
太阳能热水器便是其中一种常见且实用的设备。
为了提高太阳能热水器的性能和使用效率,设计一个基于单片机的智能控制系统具有重要的意义。
一、太阳能热水器的工作原理太阳能热水器主要由集热器、水箱和管道等部分组成。
集热器通常安装在屋顶或其他阳光充足的地方,其内部有吸热管,能够吸收太阳能并将其转化为热能。
被加热的水通过管道输送到水箱中储存起来,以供用户使用。
然而,传统的太阳能热水器存在一些不足之处。
例如,在阳光不足或天气变化时,无法保证稳定的热水供应;水温难以精确控制,可能会出现过热或过冷的情况。
为了解决这些问题,我们需要引入单片机控制系统。
二、单片机控制系统的总体设计本控制系统以单片机为核心,结合传感器、执行器和通信模块等组成一个完整的系统。
传感器部分包括温度传感器和水位传感器。
温度传感器用于实时监测水箱内的水温,水位传感器则用于检测水箱内的水位高度。
这些传感器将采集到的信息传输给单片机。
单片机作为控制中心,对传感器传来的数据进行处理和分析,并根据预设的控制策略发出相应的控制指令。
执行器主要包括电加热装置和水泵。
当水温过低时,单片机控制电加热装置启动,对水进行加热;当水位过低时,单片机控制水泵启动,向水箱内注水。
通信模块用于实现系统与用户之间的交互。
用户可以通过手机或其他终端设备远程查看热水器的工作状态,并进行相应的操作。
三、硬件设计1、单片机选型选择一款性能稳定、功能强大且成本适中的单片机,如 STM32 系列。
STM32 具有丰富的外设资源和较高的运算速度,能够满足系统的控制需求。
2、传感器电路设计温度传感器可选用 DS18B20 数字温度传感器,其具有精度高、接口简单等优点。
水位传感器可采用压力式水位传感器,通过测量水压来确定水位高度。
传感器的输出信号需要经过调理电路进行放大、滤波等处理,然后输入到单片机的 ADC 端口。
太阳能热水器控制系统设计方案

太阳能热水器控制系统设计方案
引言
本文档旨在提供一种太阳能热水器控制系统的设计方案。
该系统旨在有效管理和控制太阳能热水器的运作,提高能源利用率并确保用户的舒适度。
系统设计
太阳能热水器控制系统的设计包括以下几个关键方面:
1. 传感器
系统将配备温度传感器和光照传感器。
温度传感器用于监测水箱温度和太阳能集热器的温度,以便根据温度变化进行控制调节。
光照传感器用于检测太阳光的强度,以确定是否能够进行正常的加热操作。
2. 控制器
控制器是系统的核心部分,它将根据传感器的信号进行智能控制。
当温度传感器检测到水温低于设定值时,控制器将自动开启加
热装置以提供热水。
当光照传感器检测到太阳光强度较低时,控制器将停止加热操作,以避免能源的浪费。
3. 电源系统
系统将使用太阳能电池板作为主要电源。
太阳能电池板将将净化太阳能转换为电能供系统使用。
此外,系统还将配备备用电源以确保系统在夜晚或阴雨天气时仍然能够正常运行。
4. 用户界面
系统将具备一个用户界面,以便用户能够方便地了解系统的状态和进行操作。
用户界面将显示当前水温、光照强度以及系统的工作状态。
用户可以通过界面对系统进行手动控制,如调整水温和加热时间等。
总结
本设计方案提供了一种简单而有效的太阳能热水器控制系统。
通过合理利用传感器和智能控制,该系统能够提高能源利用率,满足用户的热水需求,同时减少能源浪费。
该设计方案的实施将有助于推动太阳能热水器的发展和应用。
太阳能热水器控制器设计

太阳能热水器的通用控制器研制武汉工程大学 刘增华 李伟 2.1 系统的工作原理太阳能热水器辅助控制系统结构如图 1 所示。
在太阳能热水器的储水箱内增加一个电加 器,采用 220V 市电加热,由辅助控制系统的继电器控制通断电,用来在温度达不到要求的 时候进行辅助加热来保证热水温度。
水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中,通 过电缆线接入用户室内控制器。
流量控制阀用通过步进电机来精确控制冷水即自来水的流 量,来保证热水与冷水混合后的温度达到用户的要求。
当水位不足报警时,通过电磁阀启动 上水,上水的过程中,不允许淋浴,且放水电磁阀关闭。
当需要淋浴时,放水电磁阀打开, 通过自动控制冷水电磁阀的开度来保证冷水与热水混合后的温度与用户设定值基本一致 (水 温保持在设定温度的 2°C 范围内),淋浴过程中,系统禁止上水和辅助加热。
当淋浴完后 按下”淋浴完键”,系统停止放水并且电机要复位。
系统的总体结构图如下。
液位传感器 温度传感器 热水器储水箱 电加热器 上水 电磁阀三通 放水 电磁阀自来水 电动节流截至阀 三通 三通 温度传感器阀 门 淋浴器2.2 控制系统与电路结构组成控制系统采用 FPGA 内部构建 Core8051 单片机来控制水温水位等,其内部接线图如图 2 所示。
整个系统采用 Fusion StartKit 开发平台,嵌入 8051 内核为核心,对水温、水位等参 数进行智能检测和显示,读取电磁阀的状态,经键盘操作和单片机内部运算比较,控制相应 得执行机构进行通、断电及报警提示,其控制系统组成如图 3。
Core8051 的 P0 口作液晶的数据口,P2.0-P2.2 为液晶的使能控制口,P2.3-P2.5 分别接 步进电机驱动器 CP-,u/d-, FREE-, CP 为脉冲信号输入端; U/D 为电机正、 反转控制端; FREE 为电机脱机控制端, 通过不断的对淋浴水温进行智能检测和显示, 经单片机内部运算与设定温度进行比较,控制输入步进电机的脉冲信号及正反转状态,来调节流量控制阀的开度,从 而来保证喷头水温与用户设定水温的相一致。
智能家居中的太阳能热水器控制系统设计

智能家居中的太阳能热水器控制系统设计智能家居中的太阳能热水器控制系统设计引言:随着科技的不断进步,智能家居正逐渐走入千家万户。
其中,智能家居中的太阳能热水器控制系统设计是一个热门话题。
本文将详细探讨智能家居中太阳能热水器的控制系统设计,旨在提高用户的生活质量和节能环保。
一、概述太阳能热水器是利用太阳能将日光转化为热能的设备。
传统的太阳能热水器需要手动操作,使用起来非常麻烦。
而智能家居中的太阳能热水器控制系统则能够自动进行控制和管理,使用户使用更加方便、快捷。
二、设计原理1. 太阳辐射识别:通过安装辐射传感器,实时检测太阳的辐射情况,根据辐射强度自动调整热水器的加热功率,以实现最佳的温度控制。
2. 温度控制:太阳能热水器通常需要在一定温度范围内运行,过低则无法提供热水,过高则可能损害设备。
智能家居中的控制系统能够自动调节温度,使其始终保持在安全合适的范围内。
3. 组件监测:通过传感器监测太阳能发电板、水箱和水管等组件的工作状态,及时发现故障并向用户报警,确保设备的正常运行。
4. 能源管理:智能家居中的控制系统能够根据用户的生活习惯和用水情况,合理安排太阳能的利用,避免能源浪费。
三、核心技术1. 无线通信技术:智能家居中的太阳能热水器控制系统需要通过无线网络与用户的智能手机、电脑等设备进行通信,以达到远程操控和实时监测的目的。
2. 数据处理技术:通过数据采集和分析处理,智能家居中的控制系统能够实现对太阳能热水器的自动控制和调节,提高系统的智能化和自动化程度。
3. 人工智能技术:借助人工智能技术,控制系统能够根据用户的使用习惯和需求,学习和预测用户的用水情况,提前准备热水,提供更加贴心的服务。
四、系统特点1. 远程操控:通过连接智能设备,用户可以随时随地远程操控太阳能热水器,方便快捷。
2. 自动调节:智能控制系统能够自动根据环境和需求调节太阳能热水器的工作状态,降低用户的使用成本。
3. 智能学习:控制系统具备学习能力,通过不断学习用户的使用习惯和需求,提供个性化的服务体验。
基于单片机的太阳能热水器智能控制器设计

设计一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器是一项非常有意义的工程项目。
通过这个设计,我们可以实现对太阳能热水器系统的智能监测和控制,提高系统的效率和可靠性。
下面将详细介绍这一设计的原理、结构、功能和实施步骤。
一、设计原理基于单片机的太阳能热水器智能控制器的核心原理是通过传感器采集环境温度、水箱温度、太阳能辐射等数据,并通过单片机进行数据处理、控制算法运算,最终实现对太阳能热水器系统的自动控制。
二、系统结构1. 传感器模块包括环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等,用于采集相关参数数据。
2. 控制模块采用单片机作为控制核心,通过编程实现对传感器数据的采集、处理和控制策略的执行。
3. 显示模块一般采用液晶显示屏或数码管显示太阳能热水器的工作状态、温度等信息。
4. 执行模块通过继电器或驱动电路控制太阳能热水器系统中的循环泵、电加热器等设备的开关。
三、功能设计1. 环境监测:实时监测环境温度和太阳光照强度,以便调整系统工作状态。
2. 温度控制:根据水箱温度和环境温度,控制循环泵和电加热器的运行,保证水温在合适范围内。
3. 节能优化:根据太阳能辐射情况,合理利用太阳能资源,减少电加热器的使用,节约能源。
4. 故障检测:监测系统运行状态,及时发现故障并报警,保障系统安全稳定运行。
四、实施步骤1. 传感器接入:将环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等传感器连接至单片机的模拟输入引脚。
2. 程序设计:编写单片机程序,包括数据采集、控制算法、显示控制等功能的实现。
3. 硬件连接:根据设计需求,将单片机、传感器、显示模块、执行模块等连接至一块PCB板上。
4. 调试测试:将控制器连接至太阳能热水器系统,进行系统调试和测试,验证控制器的功能和稳定性。
5. 性能优化:根据测试结果对控制算法进行优化,提高控制器的响应速度和稳定性。
通过以上设计和实施步骤,我们可以完成一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计。
太阳能热水器的智能控制器设计

摘要太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。
本文结合实际太阳能热水器的具体应用,在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上,详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。
这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点,提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法,给出了系统硬件设计及软件实现方法。
全文分三大部分。
第一部分描述太阳能的利用和前景发展状况。
第二部分描述太阳能系统组成及工作原理。
第三部分为硬件设计及电路原理和软件设计,分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理,这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。
关键词:太阳能热水器;传感器; 模糊控制; 实时时钟;单片机AbstractSolar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、sensor、Single Chip Microcomputer(SCM).According to the request and characteristic of Solar Water heater for the controller. Providing a design of Intelligent Controller for Solar Water heater based on DS12887. Sum up a design way of the system’s hardware and software.This article is divided into 3 parts. Part One , including the use and perspective of solar energy. Part Two, including the describing ,the including and the theory of this solar water heater. Part three, including the design of hardware and software、the theory of the circuit. Separately introducing the characters and use of transducer, common solar water heater and cycle system, the development and theory of Single Chip Microcomputer(SCM),which are the basic theory and necessary precondition.[Key Words]:Solar Water Heater、Sensor、Vague control、Real clock、Single Chip Microcomputer(SCM).目录1.绪论 (1)1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析.. 错误!未定义书签。
家用太阳能热水器控制器系统设计

家用太阳能热水器控制器系统设计随着能源危机和环境问题的加剧,太阳能作为一种清洁、可再生能源备受重视。
家用太阳能热水器也越来越受到用户的青睐。
然而,对于太阳能热水器的操作和控制问题,相信很多用户还存在很大的困惑。
本文将从家用太阳能热水器控制器系统的设计方面进行探讨,以期对广大用户有所帮助。
一、太阳能热水器控制器的作用太阳能热水器控制器是太阳能热水器的核心控制部件,主要用于调节太阳能集热器的工作状态,保证热水器系统的正常运行。
其基本功能包括:1.温度控制:太阳能热水器系统需要控制热交换器的温度,保证热水的稳定供应。
控制器会监测太阳能集热器的温度,一旦温度达到预定值,便会启动水泵,将冷水泵入集热器内,经过热交换后送到储水箱中。
2.电源控制:太阳能热水器是一种需要光能源的设备,控制器需要在白天时自动打开水泵、电热器等设备,以便正常工作。
同时,在晚上或天气阴雨时,控制器会自动将电热器开启,保证热水的供应。
3.防冻保护:在极端寒冷的天气中,太阳能热水器容易受到冻结的威胁,因此控制器需要监测太阳能集热器和储水箱的温度,一旦温度过低,便会启动加热器,防止结冰。
二、太阳能热水器控制器系统的设计1.硬件设备太阳能热水器控制器主要包括控制器主板、传感器模块、操作面板等部件。
其中,控制器主板是控制系统的核心,用于信号处理、控制计算等。
传感器模块则负责检测温度、压力、流量等参数,将数据传回控制器主板。
操作面板则提供了可操作的界面,方便用户对太阳能热水器进行调节。
2.软件程序太阳能热水器控制器系统的软件程序是由控制器主板上的微控制器实现。
程序主要包括控制算法、数据采集、用户界面等部分。
控制算法主要用于控制水泵、电热器等设备的运行。
采用PID控制算法可有效避免系统的振荡和不稳定性。
数据采集则是控制器系统的重要部分。
传感器模块会定时采集太阳能集热器、储水箱等设备的数据,将数据传回控制器主板,供软件程序进行处理。
数据采集的要点在于精度和稳定性,数值准确性直接影响了控制算法的实现和运行状况。
太阳能热水器智能控制器的设计与实现.

太阳能热水器智能控制器的设计与实现摘要本文实现了PLC(可编程控制器)在太阳能热水器自动控制系统中的应用。
硬件选用OMRON公司CPM1A系列的30点可编程控制器,在软件设计上使用OMRON公司提供的CX-ONE程序进行系统控制梯形图编写。
并指出了PLC设计的关键主要是能满足基本控制功能、考虑维护的方便性、系统可扩展性等。
本文设计的太阳能热水器由自动和手动两种模式组成,在自动模式中太阳能热水器能够自动上水、加热、保温,手动模式则按照用户的按键操作执行相应功能,太阳能热水器在出现故障时还具有报警功能,如温度过高会自动关闭加热器并闪烁温度警示灯,水位过高则自动关闭上水阀闪烁水位警示灯,并且绘制了系统的工艺流程图;按照设计要求合理地进行了系统的I/O分配和PLC的选型,绘制了系统的控制梯形图、控制系统电气原理图和I/O控制原理电路图等。
通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造,大大减少了系统对其它元器件的使用,使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高,增进了系统的先进性。
关键字: PLC;太阳能;自动控制系统;热水器AbstractApplication of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn.Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design.Keywords: PLC; Solar; Automatic control system; Water heater目录绪论 (3)1 太阳能热水器的研究情况 (4)1.1 国内外研究现状 (4)1.1.1 国内研究现状 (4)1.1.2 国外研究现状 (4)1.2 本文研究的内容 (5)2 全玻璃真空管式太阳能热水器的概述 (6)2.1 太阳能热水器系统功能 (6)2.1.1 太阳能热水器组成、原理和工作过程 (6)2.1.2 太阳能热水器的硬件结构 (7)2.1.3 系统的要求 (8)2.2 可编程控制器 (8)2.2.1 PLC的发展历史 (9)2.2.2 可编程序控制器的工作原理 (9)2.2.3 可编程控制器的的特点 (10)2.2.4 PLC的分类 (11)3 热水器控制系统设计 (13)3.1 系统硬件的设计 (13)3.1.1 PLC的选型 (13)3.1.2 PLC硬件控制框图 (13)3.1.3 各单元功能作用 (14)3.1.3 PLC的端口分配 (16)3.1.4 系统电路的设计 ............................................................ 错误!未定义书签。
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摘要该设计以单片机 AT89C52 为核心,结合单线数字温度传感器 DS18B20 与液晶显示器1602,设计一种数字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、LCD 显示模块、水位检测模块、键盘控制模块、报警模块和电磁阀控制模块组成。
给出了各个模块结构及其工作原理、系统硬件原理图、程序流程图和部分源程序。
此系统解除了热水器上水时需人工守候和过量溢水的问题,达到了省时、环保、节水的目的。
该系统与传统的机械式控制系统相比较,具有结构简单,使用方便等特点。
关键词:单片机AT89C52;温度传感器 DS18B20;太阳能热水器AbstractThis design takes monolithic integrated circuit AT89C52 as the core, combining the single digital temperature sensor DS18B20 and LCD 1602, to design a kind of digital control system of solar energy water heater. The system consists of main chip module, DS18B20 temperature detection module, LCD display module, the water level detection module, keyboard control module, alarm module and solenoid valve control module. given to the structure of each module and its working principle, system hardware, schematics, process flow charts, and some source code, and theoretical design of physical production. The system needs to lift the water heater in sheung Shui and excessive artificial overflow problem waiting to reach a time-saving, environmental protection, water conservation purposes. The system with the traditional mechanical control systems compared to simple structure, easy to use and so on.Keywords:Microcontroller AT89C52; Transducer DS18B20; Solar water heater1绪论1.1 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天,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。
在太阳能产业的发展中,太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的,其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。
太阳能热水器已成为我国第一个实现商业化的可再生能源产业。
自1998年起,中国就成为太能能热水器第一大制造和消费的市场,现已经发展成为一个重要的产业。
目前,太阳能热水器与电、燃气热水器三分热水器市场,是可再生能源产业领域的第一个商业化的产品。
2007年,我国太阳能热水器年产量达2340万平方米,比2006年同期增长30%;总保有量达10800万平方米,比2006年同期增长20%。
市场销售额约为320亿元人民币。
但是与之相配套的太阳能热水器控制系统却一直处在研究与开发阶段。
市面上绝大多数的控制器结构简单,功能单一,智能化程度低下,用户界面不人性化,只具有液位显示功能,不具有温度显示功能。
并且当水位加到一定的程度的时候也没有什么措施,只能通过手动的方法来控制水位的高度。
因此根据以上要求为核心,开发出一种太阳能热水器智能控制系统,解决了目前市面上太阳能热水器控制系统存在的问题。
1.1.1太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器应用较好的国家有西班牙、以色列、意大利、希腊、德国、荷兰、澳大利亚、日本、美国等国家。
一些国家利用太阳能热水器除了提供家庭热水外,还用于采暖、空调及泳池加热等领域,其中美国的太阳能热利用主要用于泳池加热。
目前太阳能热水器已在我国城乡开始推广使用,主要供应生活和洗浴热水,我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和应用国。
太阳能热水器节能减排,实现能源替代,效果显著。
经过两年多的实践,人们认识到太阳能热利用是投资少、见效快、经济实用、节能减排,实现我国能源替代的一个好产业,国家也正大力扶持和支持,学校、宾馆、饭店、洗浴中心纷纷建设太阳能洗浴系统,太阳能热水器的市场存在扩大空间。
新农村建设与建筑节能也为太阳能热水器的应用推广带来机遇。
1.1.2设计背景目前,中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国,年产量约为世界各国之和,已有一百多家太阳能热水器生产厂。
但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段,当由于天气原因而光强不足时,就会给热水器用户带来不便;即使热水器具有辅助加热功能,由于加热时间不能控制而产生过烧,从而浪费大量的电能。
温度控制采用模糊控制,控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温在设定时间达到预先设定的温度,从而达到24小时供应热水的目的。
太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置,经济效益明显,正在迅速的推广应用,太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能,供生产和生活使用。
他主要由平板集热器、蓄水器和连接管道等部件组成,可分循环式、直流式和闷晒式。
太阳能热水器是环保、无污染,人们用着安全放心。
利用太阳的能源,大量节约现有的能源,是以后能源发展的趋势。
原有的燃气热水器和电热水器虽然加热速度比较快,但是所用的煤和气都会对环境造成一定的污染,而且会使室内的空气变得不清新,电热水器的功率较大,对长期使用的一般家庭来说必定会带来一定的经济困难,是一笔相当大的开销[14]。
太阳能热水器安全、环保、经济,带有辅助加热功能的热水器可在全年的任何时候使用,设计一个控制器来帮助人们了解水的温度和热水器中水位的高低,使人们清楚的使用。
先前国内外大多数家庭使用的太阳能热水器只是纯粹的太阳能加热问题,还没有其他的智能控制方面,在没有太阳的天气中没有足够的能源使水箱中的水加到最热。
其次对太阳能热水器中的水位没有记录,使人们不能及时知道水箱中的水量,以便补充,缺乏自动性。
如今大多数的家庭太阳能都装有水位监测和水温测量、显示的功能,使用更加方便。
今年来,利用太阳能和其它能源的结合,使得太阳能热水器更加的完善,在任何天气情况下都能使用到热水。
此款热水器包括主、从两大系统:主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热;从系统相当于电热水器,它在无光照的情况下利用电辅助加热。
它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势,同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点,充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势,这是世面上大部分热水器所不能比拟的。
当今社会发展日新月异,人们衣食住行也在不断的提高。
现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性,且排放二氧化碳污染大气,北方用煤气取暖造成城市空气环境污染,这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。
太阳能热水器克服了上述缺点,他是绿色环保产品。
它使用简单、方便。
太阳能热水器顺着时代发展的要求,满足人们对环保绿色产品的需求。
在人类文明程度日益提高的今天,它是现代文明社会的最佳选择。
应该注意到,集体单位对太阳能热水器的用量很大。
众所周知,太阳能是取之不尽,用之不竭,没有污染的巨大能源。
随着世界上煤、石油、天然气的存储量日益减少,能源危机已日益增长,环境污染的危机已威胁着生态平衡,太阳能开发利用的课题已提到人类的面前。
有人预测:二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。
但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难,有些技术难点尚未突破,产品造价偏高,因而尚未被人们大规模使用。
在太阳能热利用技术中,太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品,同时给人民提供低耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。
世界各国的太阳能热水器生产发展也很快。
例如:澳大利亚政府规定,在北部地区新建房屋一定要设置太阳能热水器,已经有25%的新住宅安装了太阳能热水器。
日本现在每年安装太阳能热水器近50万台,计划今后普及率更高。
有些国家法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器。
太阳能热水器的推广应用及经济效益据不完全统计,迄今全国太阳能热水器累计安装使用总量已达到300万平方米以上。
所以该控制器具有使用方便、性价比高、工作可靠、精度高等特点,为太阳能热水器的进一步推广具有积极的推动作用。
1.2系统设计要求和方案论证1.2.1系统设计要求此太阳能热水器控制器用数字方式显示水温、水位;当水位低于规定值报警并自动上水,上水到规定水位时自动停止上水(水位的上限可由用户自行设定。
设定参数具有断电保护,重新上电不需要用户再设定);水位界于高低水位之间时,用户可以通过触摸键手动上水、停水;当水压不足时,自动控制增压泵投入工作,避免因水压不足导致上水失败;禁止高温空晒后进水,可以防止真空管因突然注入冷水而爆裂.1.2.2设计方案比较方案一:采用半导体逻辑器件构成的控制器,主要应用定时器构成。
在此控制方案里,定时器和加减计数器共同构成水位显示器。
由于水温的变化具有未知性,在水温检测电路里,利用热敏电阻测量的水温信号是模拟量,需要经过模/数转换成半导体逻辑器件能够识别的数字信号。
这类控制电路过于庞大复杂,操作也不方便,成本也较高。
方案二:采用可编程逻辑器件。
结果简单的PLC控制成为首选。
由于控制电路简单,检测电路要求也不高,所以必然造成接口资源和内部资源的浪费,显然不够经济。
方案三:采用单片机为核心控制器的电路。
单片机电路结构简单、成本低廉,可靠性高,便于实现各个控制功能。
水位由设置在水箱内的四个逻辑探针获得的电信号检测,通过单片机处理送达显示电路显示当前水位。
水温检测由单片机根据温度传感器(DS18B20)的操作指令和时序,读取温度,并送达显示电路显示当前水温。
本设计用三个按键来控制上停水、水位上线设置和淋浴状态的切换。