【基于单片机的太阳能热水器温控上水系统设计4800字（论文）】 .docxVIP

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基于单片机的太阳能热水器温控上水系统设计

1绪论

1.1本次课题选题背景以及意义

人们口中常谈的太阳能，其实就是自然界中存在的核聚变所释放出来的能量，其本质原理就是：太阳内部主要组成分是氢原子，氢原子在太阳内部的高温和高压环境作用之下，发生聚变反应，在这个反应过程中，会伴随大量的光和热释放出来，这些光热能量辐射到地球上，就是我们口中所谓的太阳能。太阳能最大的特点就是取之不尽用之不竭，而且低碳环保，不对环境产生任何的污染。在如今科学技术高速发展的时代，人们越发享受科技进步对人们带来的便利。与此同时，全球气温逐年上升，南极冰川融化导致海平面上升，人们逐渐意识到一个问题：过度使用化石能源导致大气碳含量急剧上升是这些问题出现的根本原因，倡导低碳环保已经是一个刻不容缓的问题。为此，太阳能以其取之不尽用之不竭且不对环境产生任何污染的特性越来越受到人们的重视。

从普通的日常生活饮用水这个角度来看，人们对使用热水的依赖性越来越高。比如用热水清洁衣物、洗浴等。而人们对这类使用型热水获取的来源主要为热水器，在市面上的多种热水器类型中，太阳能热水器因其自身低碳环保、安全节能的优势被广泛应用于人们日常的生产与生活之中。太阳能的广泛应用不仅可以节约成本，还能保护环境，为现在环境日益恶化的生态环境做出改善贡献一份力量。而且相对于传统的燃烧化石能源的热水器，应用太阳能可以减少对地球的开发，给后人留下一片蔚蓝的天空。

1.2国内外研究现状

我国的太阳能热水器技术研究开始于上世纪70年代，到90年代初，它不仅可为家庭和事业单位等提供洗澡、洗衣所需的热水，同时还可应用于空调和海水淡化技术等领域。随着科学技术的发展，太阳能热水器也在不断地进行更新迭代，通过起初的收集与储存热量作为一个整体，逐步演变为后来的独立传热与蓄热。

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如今我国自主生产的太阳能热水器已经可以实现全年运转，这极大地提高了太阳能热水器的工作效率。如今，我国在这项技术上的研究和生产技术的能力已经非常成熟。我们可以看到，太阳能的技术应用产业将会在21世纪进一步得到蓬勃的发展。

除了国内以外，在国外人们十分看重这项技术的发展，各个国家还都有针对性地制订了关于太阳能热水器科技产业的研究与发展计划。美国有“百万太阳能屋顶计划”,该项目可以带动大批相关产业的发展。截至到2020年，欧盟更是安装了5亿m2的太阳能热水器集热板，欧洲太阳能学会预算到2025年将达到8亿m2。目前太阳能热水器产业处于高速上升期，用户群体不断增加，市场需求量非常巨大，且该应用又符合人们倡导的环保理念，加之其有大量相关政策的支持，可以看出，太阳能热水器的发展潜力将会被进一步地发掘。

2设计内容及主要性能指标

2.1设计内容

此次的太阳能热水器温控上水系统设计主要组成部分是测量水温的DS18B20温度传感器、控制水温的外部加热源、测量水位的水位传感器、控制水位的上水装置和显示各项性能与数据的LCD液晶显示器以及整个设计的主控制系统

AT89C51单片机等。其中温度传感器的工作原理是把检测到的水温信息实时传送到系统主控制中心单片机中去，单片机将这些信息进行处理并判断是否启动外部加热装置控制来控制水温，该项功能的主要作用是即使在阴雨天这种太阳光照不足的情况之下，系统仍然可以通过控制外部加热装置对水箱进行热量补充，从而保证该热水器可以全天候提供温度合适的热水。而水位传感器的工作原理则是利用了水的导电性。

2.2主要性能指标

DS18B20的主要性能指标：

(1)采用单总线的接□方式与微处理器连接，可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

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(2)测量温度范围宽，测量精度高DS18B20的测量范围为-55℃~+125℃;

(3)在使用中不需要任何外围元件。

(4)持多点组网功能多个DS18B20可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。LCD1602主要性能指标：

(1)显示质量高：LCD1602每一个点在收到信号后会一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，画质高且不会闪烁。

(2)数字式接□:1602液晶屏都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。

(3)体积小、重量轻：1602液晶模块通过显示屏上的电极控制液晶分子状态达到显示的目，在重量上比相同显示面积的传统显示屏要轻得多。

(4)功耗低：1602液晶显示屏的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上。AT89C51单片机主要性能指标：

(1)4k字节Flash闪速存储器，256字节片内数据存储器32个I/O□线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

(2)可降至0Hz的