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基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计_(汇编语言)
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。第一部分包括第一章,描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第二章,描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三、四章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
1绪论
1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析
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。这种控制器只具有温度和液位显示功能, 而且为分段显示,温度显示误差为10%,水位显示误差为25%。这种显示器(还称不上控制器)不具有温度控制功能,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。本文设计的太阳能热水器控制器以80C51单片机为检测控制核心,采用DS12887 实时时钟,不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和FUZZY控制功能,而且具有时间设定、温度设定与控制功能。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。
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。
1.2太阳能热水器的应用及意义
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,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(如光电池)。因而尚未被人们大规模的使用。
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,同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。
太阳能热水器是以太阳能光热转换,利用温室效应和虹吸原理使水加热的装置,此装置分为两个不同的概念:
1.太阳能热水工程系统,这种系统由太阳能集热器、储水箱管线、补水箱组成不同形式的热水系统,包括自然循环式、定温放水式等等,可构成提供热水10吨到100吨的装置,大多提供集体单位使用。
2.太阳能热水器是指将上述各种不见组装成一个小系统,提供家庭或需要产热水1吨以下的单位使用,此种装置算为太阳能热水器。太阳能热水器(或系统)均以其采光面积作为计量单位,一般1平方米光面积可产热水100升,采光面积每种型号不同,一般在1.5~2.0平方米。
国内外太阳能热水器使用量增长如此之快,其根本原因是:能源问题、环保问题是当今世界各国面临的主要问题之一。太阳能热水器是节能、环保产品,故受到广泛重视,发展极快,预计今后每年将以15%~20%的速度发展。
2太阳能热水器的组成及工作原理
2.1 系统总体结构设计
排气管
不锈钢保温水箱
图2-1系统结构图
图2-1为系统设计的结构图,该图的系统控制原理图如下图2-2:
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