保护系统停电后，所设置的数据功能输出保持，北京时间实时更新。看门狗保护。检测传感器检测水温管道温度和水箱液位，实时处理显示与控制。传感器断线等故障检测。总体设计方案设计方案太阳能热水器控制器可实现热水箱水温，集热器上水和管道防冻的自动控制。控制器以单片机为核心芯片，扩展接口电路。在储水箱底部和顶部，在集热器入口和出口，各安放只铂电阻温度传感器。在水箱顶部安装连杆浮球电接点液位开关，由温度传感器液位开关实现各点信号的提取。温度信号经过信号调理电路转换电路变为数字量送入单片机，水位信号直接送入单片机口。单片机进行数据处理，各点温度由数码管显示器显示，水位由阵列指示。水位上下限和各点水温及温差上下限由键盘设定。当热水箱水温低于下限时，接通电加热器加热，直到加热到设定上限温度停止当管道温度过低时，接通电加热带保温，直到温度达到设定温度当上下水温温差超过设定上限值时，开启循环泵，水循环。需要组电加热器加热，由于水箱电加热器功率达到，需要供电，供电电流达到以上，控制器采用大功率固态继电器或大功率交流接触器。控制器可设置定时加热时间。有日历时钟芯片，设定时间与日历时钟芯片读出时间比较，时间到，启动加热。设置的重要数据掉电不能丢失，需要非易失数据存储器保存数据。当单片机受到干扰程序跑飞时，采用看门狗电路强行将单片机复位，使程序重新运行。装置供电电源为直流，搭建电源电路将交流电转换为。显示板系统框图东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页显示板的系统组成框图如图所示。图显示板系统组成框图主控制板系统框图主控制板的系统组成框图如图所示。矩阵按键单片机电源数码管阵列东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页图主控制板系统组成框图创新之处和改进方案创新点总体设计方案科学合理，实现其功能的同时又兼顾了成本问题。总体方案采用了分体式设计，既使用了两个单片机。个置于控制现场，主要实现数据采集和转换及控制功能另个置于控制室内，显示重要数据和实现参数设置及手动控制。为减少通信线的连接，两个单片机采用只需要两根通信线的通信方式，把它们有机的结合在起完成自动控制功能。核心控制器采用了抗干扰能力强的单片机，其内部有非易失数据存储器和转换器，简化了硬件电路的设计。在单片机口资源不足的情况下，大量使用串变并的思想，实现单片机资源的高度利用。温度检测采用了铂电阻温度传感器，检测精度较高。液位检测是点电接点液位开关，可靠且易于实现。设置参数使用的按键采用矩阵按键，最大限度的扩展预留按键并节约单片机口资源。显示温度和时间使用单片机铂电阻温度传感器电桥及放大电路多路转换开关电接点液位开关多路转换开关阵列大功率固态继电器电磁阀水箱加热管路保温循环泵起停电源东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页的是高亮度的段数码管，有很好的显示效果并且便宜耐用。在硬件上多处留有冗余，如按键，温度采集口，单片机硬件资源等。不足之处温度采集点较少，不足以检测总体温度情况。冷水箱上水使用了浮球阀，水位不可控。缺少漏水检测及保护装置。报警单，少声音报警。改进方案增加温度采集点。冷水箱安装可控的电磁阀。在上水管和出水管加上流量检测，用两处的流量差判断是否漏水。硬件电路增加扬声器，进行声光报警。东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页系统硬件电路设计显示板电路设计单片机最小系统单片机是由美国公司生产的位单片微机，具有独特的精简指令集结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构，使指令只有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于位的数据位数，这与传统的采用结构的位单片机相比，可以达到∶的代码压缩，速度提高倍。芯片上集成有的可重复编程存储器，的数据存储器，的数据存储器，个定时计数器，个集捕捉比较脉宽调制项功能于身的模块，同步串行通信端口，位多通道转换器，以及时钟上电复位看门狗等。芯片引脚共条。考虑到控制现场环境复杂有强电潮湿温差大等不利因素，本文的控制器选择单片机。单片机是公认的抗干扰能力较强的单片机，它多用于工业领域。而且片内资源丰富，完全满足了设计要求，省去了外围电路的扩展。显示板单片机最小系统电路如图所示。晶振选用。图单片机最小系统东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页显示电路显示器的结构及原理发光二极管芯片进行适当连接包括串联和并联和适当的光学结构，可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以组成数码管符号管米字管矩阵管电平显示器管等。图段数码管段排列图基本的半导体数码管是由个条状的发光二级管芯片按图排列而成的，也称为七段数码显示器，可实现以及的显示。从个发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。共阳极型是指各发光二极管的阳极即区是公共的，而阴极互相隔离。共阴极型是各段发光管的阴极即区是公共的，而阳极是互相隔能函数函数名功能测试用延时说明调试后清除调用入口参数返回值设计日期修改日期调试用小延时函数名功能键盘扫描的延时说明只在键盘扫描函数调用调用入口参数返回值设计日期修改日期键盘扫描的延时函数名功能个级连东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页说明用于个数码管显示调用入口参数返回值设计日期修改日期个,函数名功能显示说明显示时间调用,入口参数,返回值设计日期修改日期,东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页函数名功能键盘扫描说明调用延时程序调用入口参数返回值键值设计日期修改日期,东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页,相当于汇编中的函数名功能实时时钟读取字节说明从读取数据内部函数入口参数无返回值设计日期东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页修改日期相当于汇编中的函数名功能往写入数据说明先写地址,后写命令数据内部函数调用,入口参数地址,要写的数据返回值无设计日期修改日期,地址,命令写数据函数名功能读取地址的数据说明先写地址,后读命令数据内部函数调用,入口参数地址返回值读取的数据设计日期修改日期东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页地址,命令读数据函数名功能设置初始时间说明先写地址,后读命令数据寄存器多字节方式调用入口参数设置时钟数据地址格式为秒分时日月星期年码返回值无设计日期修改日期控制命令写操作秒分时日月星期年控制命令写保护函数名功能读取当前时间说明调用入口参数保存当前时间地址。当前时间格式为秒分时日月星期年东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页码返回值无设计日期修改日期格式为秒分时日月星期年毕业设计大型太阳能热水器控制器的设计系别自动化工程系专业自动化班级学号姓名指导教师年月日东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页大型太阳能热水器控制器的设计摘要太阳能是绿色能源，使用太阳能有利于环境，有利于经济可持续发展。本文针对太阳能热水器存在着受季节和天气的影响，提供的热水量不够不能实现全年正常使用。设计了个利用铂电阻和单片机等元件，对光热电热实现智能互补的多功能太阳能热水器控制系统。实现了水温水量的测量与显示，光电加热智能互补，自动手动操作互补等功能。本文设计的太阳能热水器是以单片机为检测和控制核心，不仅实现了温度水位两种参数的实时显示功能，还利用增加了时钟显示和定时操作，而且各参数可以灵活设置。实际应用结果表明，该控制器和以往的类似控制器相比具有性价比高温度控制与显示精度高使用方便和性能稳定等优点，提高了我国太阳能应用领域控制水平。关键词太阳能热水器控制系统，铂电阻，东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页目录绪论设计背景和设计意义控制对象设计要求总体设计方案创新之处和改进方案系统硬件电路设计显示板电路设计单片机最小系统显示电路时钟电路按键电路通信电路主控制板电路设计温度采集电路液位采集电路功能控制电路时钟电路通信电路电源电路设计控制强电的设计软件设计按键及显示功能实现自动控制功能的实现通信功能的实现通信协议说明软件抗干扰东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页安装调试强电的安装弱电的安装调试总结致谢参考文献附录附录英文文献附录对照翻译附录显示板电路图附录控制板电路图附录电源电路图附录部分程序东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页绪论设计背景和设计意义太阳能作为种新能源，它与常规能源相比有三大特点。第它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的亿年中，太阳仅消耗了它本身能量的。今后足以供给地球人类，使用几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。第二地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村海岛和边远地区更具有利用的价值。第三太阳能是种洁净的能源。在开发利用时，不会产生废渣废水废气也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不会造成污染和公害。太阳能也有些缺点。第能量密度较低，日照较好时，地面上平方米的面积所接受的能量只有千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置占地面积大用料多，成本增加。第二天气影响较大，到达地面的太阳辐射强度，因受地区气候季节和昼夜变化等因素影响，时强时弱，时有时无给使用带来不少困难，为了克服推广应用中的困难，人们对水箱保温从选择合适的材料和最佳厚度方面作了很大改进，可以做到在短期内使水温降低控制在最小范围。另外，增加辅助热源使太阳能热水器在任何情况下均可应用，成为全天候太阳能热水器。目前我国太阳能光热产业每年以的速度递增，为国家能源环保事业和改善人民群众生活做出了巨大的贡献。推广利用太阳能技术，改善城市健康卫生和能源环境状况，服务社会主义现代化建设，已经成为当务之急。但是与之相配套的太阳能热水器控制器却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。这种显示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。鉴于国内太阳能热水器市场不断扩大，而与其相配套的控制器却急需改进的情况下，研制了这套太阳能热水器控制器。控制对象本文中的太阳能热水器是分体式太阳能热水器，既集热器和水箱是分开的，集热器安置于平斜屋顶，也可安置于墙壁阳台。集热器内的冷水经阳光照射变为热水，进东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页入水箱内的热水槽，与冷水进行热交换，为了获得更多的热水，采用循环泵加强热循环。由于是承压式的，水箱放置没有任何要求。分体式太阳能热水器与建筑融为体，特别适合别墅景区住宅和高层住宅使用。整个系统结构如图所示。温度采集点测量水箱水位