全自動(dòng)太陽能供電的淡水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】：在社會(huì)飛速發(fā)展的今天,人類的足跡已經(jīng)遍布全球各個(gè)角落。有的人攀越高山,有的人徒步行走沙漠,還有人為了祖國而駐守海島。但是,不管人類的足跡刻印到哪里,有一種資源卻是人類不可或缺的,那就是淡水資源。水,是生命之源。在高山之巔、沙漠深處、海洋孤島上能否獲得足夠的淡水資源,成為了限制人類足跡前進(jìn)的一個(gè)制約條件。 人們對(duì)工業(yè)廢水的排放嚴(yán)格管制,需要經(jīng)過處理才能排放,怕污染了現(xiàn)有的水源；對(duì)生活用水,爭(zhēng)取再回收處理,這一切都說明了人們對(duì)于水資源的重視。但是,在特殊環(huán)境下,如何制取、收集淡水資源,并加以利用,關(guān)注的人卻不多。 本文研究的全自動(dòng)太陽能淡水收集系統(tǒng),就是針對(duì)特殊環(huán)境,制取、收集淡水進(jìn)行的創(chuàng)新研究。本系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)淡水制取、收集設(shè)備和上位機(jī)監(jiān)控軟件兩部分。其中現(xiàn)場(chǎng)淡水制取、收集設(shè)備可以獨(dú)立運(yùn)行。 現(xiàn)場(chǎng)淡水制取、收集設(shè)備上的傳感器對(duì)環(huán)境的溫、濕度的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集,把采集到的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī),由單片機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、分析處理,并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前空氣露點(diǎn)溫度,控制半導(dǎo)體制冷器進(jìn)行制冷工作,降低設(shè)備制冷室的溫度,直到溫度降到露點(diǎn)溫度以下,空氣中的氣態(tài)水就會(huì)發(fā)生結(jié)露(CM: Condensation of Moisture)現(xiàn)象,從空氣中分離出來成為液態(tài)水。制冷室的溫度,也有傳感器采集并傳輸給單片機(jī),整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在工作時(shí),也通過無線傳輸?shù)姆绞綄F(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)監(jiān)控軟件,上位機(jī)監(jiān)控軟件可以將各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息顯示給操作人員,并且也將這些數(shù)據(jù)信息存放到數(shù)據(jù)庫中,便于研究人員查閱、分析,以便改進(jìn)系統(tǒng),提高效率。 考慮到使用場(chǎng)所的限制,本系統(tǒng)中也設(shè)計(jì)了太陽能追光云臺(tái)。戶外尤其是野外環(huán)境,陽光充足,卻少有現(xiàn)成的電源,太陽能成為了最好的選擇。本系統(tǒng)中的太陽能追光云臺(tái)通過安裝在不同位置的光照傳感器檢測(cè)光照強(qiáng)度,并且把光照強(qiáng)度度的數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī),單片機(jī)經(jīng)過比較分析后,再控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng),使得太陽能電池板始終處在最佳的光照方位,將太陽能高效的轉(zhuǎn)換成電能,給設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。 本系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括： 1、采用半導(dǎo)體制冷結(jié)露法在空氣中獲取淡水資源； 2、基于STC12C5A60S2單片機(jī)的太陽能追光云臺(tái)的控制； 3、基于STC12C5A60S2單片機(jī)SPI接口的無線通信技術(shù)。 【關(guān)鍵詞】：淡水收集 太陽能 結(jié)露 2.4GHz 智能控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P747;TK519
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-16
• 1.1 課題的背景與意義13
• 1.2 淡水制取、收集的現(xiàn)狀及不足13-14
• 1.3 本系統(tǒng)的研究內(nèi)容14-16
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16-21
• 2.1 系統(tǒng)功能及需求16-17
• 2.1.1 大氣淡水制取、收集裝置的工作原理16-17
• 2.1.2 大氣淡水制取、收集裝置的系統(tǒng)需求17
• 2.1.3 大氣淡水制取、收集裝置的系統(tǒng)功能描述17
• 2.2 系統(tǒng)架構(gòu)17-20
• 2.2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)17-18
• 2.2.2 系統(tǒng)各子模塊功能介紹18-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第三章 系統(tǒng)各子模塊的設(shè)計(jì)21-62
• 3.1 單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)21-24
• 3.1.1 概述21
• 3.1.2 單片機(jī)控制模塊硬件選型21-22
• 3.1.3 單片機(jī)控制模塊的軟件設(shè)計(jì)22-24
• 3.2 STC12C5A60S2單片機(jī)SPI通信接口應(yīng)用24-29
• 3.2.1 概述24-25
• 3.2.2 SPI接口的操作方式25-27
• 3.2.3 SPI接口的通信方式27
• 3.2.4 SPI的特殊功能寄存器介紹27-29
• 3.3 傳感器模塊的設(shè)計(jì)29-41
• 3.3.1 概述29-31
• 3.3.2 傳感器工作原理31-41
• 3.4 太陽能追光云臺(tái)模塊的設(shè)計(jì)41-45
• 3.4.1 概述41
• 3.4.2 感光單元硬件選型41-44
• 3.4.3 運(yùn)動(dòng)單元機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)44-45
• 3.5 通信模塊的設(shè)計(jì)45-48
• 3.5.1 概述45
• 3.5.2 單片機(jī)控制模塊與nRF24L01的硬件連接及軟件設(shè)計(jì)45-48
• 3.6 人機(jī)交互模塊的設(shè)計(jì)48-51
• 3.6.1 概述48-49
• 3.6.2 顯示模塊的引腳及功能49
• 3.6.3 顯示模塊與單片機(jī)的硬件連接及軟件設(shè)計(jì)49-51
• 3.7 DS1302日歷模塊的設(shè)計(jì)51-54
• 3.7.1 概述51
• 3.7.2 DS1302芯片的引腳及功能51-52
• 3.7.3 單片機(jī)控制模塊與DS1302的硬件連接及軟件設(shè)計(jì)52-54
• 3.8 半導(dǎo)體制冷模塊的設(shè)計(jì)54-56
• 3.8.1 概述54-55
• 3.8.2 半導(dǎo)體制冷片的基本參數(shù)55
• 3.8.3 半導(dǎo)體制冷單元的硬件設(shè)計(jì)55-56
• 3.9 上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)56-61
• 3.9.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)58-59
• 3.9.2 監(jiān)控軟件界面59-61
• 3.10 本章小結(jié)61-62
• 第四章 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)62-69
• 4.1 測(cè)試結(jié)果及數(shù)據(jù)分析62-63
• 4.2 低功耗設(shè)計(jì)63-65
• 4.2.1 LCD模塊低功耗的設(shè)計(jì)64
• 4.2.2 制冷室的節(jié)能保溫設(shè)計(jì)64-65
• 4.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)65-68
• 4.3.1 硬件穩(wěn)定性設(shè)計(jì)65-67
• 4.3.2 軟件抗干擾及穩(wěn)定性設(shè)計(jì)67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69-70
• 5.2 展望70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 附錄A 系統(tǒng)單片機(jī)控制模塊部分源程序71-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表83

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