基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计开题报告

XXXXXXX学院

毕业设计(论文)开题报告学生姓名：XXXX 学号：XXX

专业：电气工程及其自动化

设计(论文)题目：基于单片机的太阳能热水器智能控制

系统设计

指导教师:XXX

20XX 年 X 月 XX 日

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

文献综述

摘要在资源紧张，环境污染的大背景下,太阳能热水器与传统的燃气热水器和电热水器相比有着无可取代的优势，而太阳能热水器的控制系统受技术等方面的限制而有着局限。本课题是以51系列单片机为核心，并采用12864液晶显示模块，热电偶温度采集模块，4×4行列式键盘，水位采集模块等数控原件，完成整个热水器的智能控制系统的设计。

关键词太阳能热水器单片机控制系统

1 选题背景与意义

1.1 背景

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持续二三百年。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”太阳能每秒钟放射的能量大约是23

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6.1⨯KW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约13

1.892⨯千亿吨。②太阳能对于地球

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上的绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。③开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经很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断的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。

1.2 意义

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，以及各国在节能能源上的措施，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。

2 太阳能热水器的应用前景及技术发展

2.1应用前景

现在太阳能热水器技术成熟，对于太阳能的利用率较高，节省能源损耗，并且以其绿色环保，安全等优异性能，受到了人们的欢迎，尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用，更是被越来越多的人所接受。

2.2技术发展

我国对太阳能利用研究的历史可追溯到1958年，而在上世纪70年代末起，我国加大研发与生产太阳能集热器。1979年前后我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器。清华大学在世界上开创用单个铝阴极通过磁控溅射制备红外低发射率低层、铝—氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和淡化铝减反膜三个部分。使用真空管的集热器可在严寒、低太阳辐射下利用，很适合多种气候。到了2001年到2006年太阳能热利用产业快速发展。真空管型，硼硅玻璃，吸气剂生产量均占世界前列，并形成配套的产业链。

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。

3 本课题设计内容

3.1 设计工具

度采集模块，4×4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。

3.2 设计目标

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：

（1） 显示水温和水位，电加热水温可任意设定；

（2） 显示时间，可通过键盘设置时间参数；

（3） 设置温度参数本设计采用MSC-51系列单片机作为中央处理器，采用12864液晶显示模块，热电偶温后，自动控制电辅助设备加热。

3.3 系统设计

本设计以MSC-51系列单片机作为中央处理器，采用由4×4行列键盘输入加热时间，水温设置等要求，利用温度采集模块和水温采集模块进行对热水器中的水位和水温的信息采集，这些信息经由数据处理模块处理后，一旦水温打不到预设的水温要求是便会启用电加热模块，对水进行加热，并将水温显示在显示模块上，而当水温达到设置要求时便会触发报警模块，并同时停止加热。而如果在这个过程中水位没有达到预设时的要求时热水器也会进行注水，直至预设时的水位后停止注水。

3.4 系统流程图

参 考 文 献 [1] 李念强，单片机原理及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2007

[2] 孙育才，MCS-51系列单片机微型计算机及其应用[M].4版。南京：东南大学出版社，1997 [3] 张涛，王金岗，单片机原理与接口技术[M].北京：冶金工业出版社，2007

[4] 阎石，数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1997

[5] 周润景，袁伟亭，景晓松，Proteus 在MCS-51&ARM7系统中的应用百例[M].电子工业出版社，2006 [6] 王长胤，文军，单片机原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，1993

[7] 殷为民，太阳能水温水位仪[J].家用电子，1999（1）：37-38

[8] 徐龙坤，辅助加热式太阳能热水器[J].家用电器，1997（2）：9-10

[9] 王俊杰，基于89C51单片机的太阳能热水器只能控制器的设计[J].郑州轻工业

学院学报：自然科学版，2005（8）：67-68

[10] 张振荣，晋明武，王投平，MCS-51单片机原理及实用技术[M].北京：人民邮电

出版社，2000：64-120

[11] 戴佳，戴卫恒，51单片机C 语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出

键盘输入模块 数据处理模块 MSC-51系列单片机

12864显示模块 1302时钟模块 报警模块 电加热模块 温度采集模块

水位采集模块