太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)全功能控制儀的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

【摘要】： 當(dāng)前,能源和環(huán)境問(wèn)題成為了人們最關(guān)心的熱門(mén)問(wèn)題,化石能源的大量使用帶來(lái)了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。太陽(yáng)能是一種清潔的可再生能源,隨著人們環(huán)保意識(shí)和節(jié)能意識(shí)的提高,太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的重視。在國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域中,太陽(yáng)能熱水技術(shù)是較為成熟的,我國(guó)已成為最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)。 文中太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)采用了強(qiáng)制循環(huán)的方式,系統(tǒng)集熱量大、用戶(hù)用水方便,并且由于其換熱強(qiáng)烈,熱效率也能有很大的提高。在分析該熱水系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,本文為其進(jìn)行了控制儀的軟硬件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了該熱水系統(tǒng)的全功能自動(dòng)控制。該控制儀以ATmega16單片機(jī)為控制核心,實(shí)現(xiàn)了以下功能： (1)集熱水泵溫差循環(huán)控制：采用DS18B20測(cè)量水溫,根據(jù)集熱器和水箱中水溫的差值控制集熱循環(huán)水泵的啟停,有利于提高集熱循環(huán)效率和簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)； (2)集熱水泵定時(shí)循環(huán)控制：可以人為設(shè)定集熱循環(huán)水泵的啟停時(shí)間,在這段時(shí)間內(nèi)水泵一直處于工作狀態(tài)； (3)供水水泵控制：使用水流傳感器檢測(cè)用戶(hù)用水信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)用水水泵的控制,以提供較合適的供水壓力； (4)補(bǔ)水、補(bǔ)溫控制：對(duì)該熱水系統(tǒng)的補(bǔ)水、補(bǔ)溫進(jìn)行了控制上的優(yōu)化,隨時(shí)可保證熱水系統(tǒng)的水箱處于富水、適溫狀態(tài),同時(shí)該熱水系統(tǒng)還有定時(shí)加熱功能； (5)防凍保護(hù)控制：檢測(cè)集熱系統(tǒng)中水溫,當(dāng)該溫度過(guò)低時(shí),啟動(dòng)集熱循環(huán)水泵,利用水箱中的熱水加熱管路,保證集熱系統(tǒng)在冬季的安全； (6)集熱器高溫保護(hù)：為避免初次給集熱器加水時(shí),由于冷激引起的炸管,只有在特定時(shí)間段內(nèi)才讓集熱水泵初次工作,即控制儀每次初始化后都要讀取當(dāng)?shù)貢r(shí)鐘,然后自動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)循環(huán)模式,并自動(dòng)設(shè)置循環(huán)啟停時(shí)間,使集熱循環(huán)水泵工作一段時(shí)間給集熱器加水： (7)按鍵操作和液晶顯示：用戶(hù)通過(guò)按鍵操作可以調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間、設(shè)定定時(shí)參數(shù)、并且還可以手動(dòng)給水箱補(bǔ)水、補(bǔ)溫；本控制儀使用LCM顯示,顯示內(nèi)容包括：實(shí)時(shí)時(shí)鐘、定時(shí)參數(shù)、集熱循環(huán)工作模式、水箱水溫及水位、用戶(hù)當(dāng)前的手動(dòng)功能選擇等。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 強(qiáng)制循環(huán) AVR 控制儀
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TU822
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-12
• 1 太陽(yáng)能資源及其開(kāi)發(fā)利用12-23
• 1.1 能源與環(huán)境問(wèn)題困擾著人類(lèi)的發(fā)展12-15
• 1.1.1 世界能源現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 我國(guó)能源現(xiàn)狀13
• 1.1.3 主要環(huán)境問(wèn)題13-15
• 1.2 太陽(yáng)能資源15-18
• 1.2.1 太陽(yáng)能資源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)16
• 1.2.2 我國(guó)太陽(yáng)能資源16-18
• 1.3 太陽(yáng)能資源的利用18-21
• 1.3.1 太陽(yáng)能資源的利用背景18-20
• 1.3.2 太陽(yáng)能資源的光伏利用20
• 1.3.3 太陽(yáng)能資源的光熱利用20-21
• 1.4 本文主要工作21-23
• 2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)23-37
• 2.1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的組成23-26
• 2.1.1 太陽(yáng)能集熱器23-25
• 2.1.2 貯熱裝置25
• 2.1.3 循環(huán)管路和輔助裝置25-26
• 2.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的分類(lèi)26-27
• 2.2.1 自然循環(huán)系統(tǒng)26
• 2.2.2 強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)26-27
• 2.2.3 直流式系統(tǒng)27
• 2.3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑一體化27-30
• 2.3.1 目前太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用現(xiàn)狀27-28
• 2.3.2 太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用所帶來(lái)的問(wèn)題28-29
• 2.3.3 太陽(yáng)能與建筑的一體化29-30
• 2.3.4 分體式太陽(yáng)能熱水器30
• 2.4 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)布局30-33
• 2.4.1 集熱器31-32
• 2.4.2 系統(tǒng)運(yùn)行和傳熱方式32
• 2.4.3 輔助熱源32-33
• 2.5 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制分析33-37
• 2.5.1 熱水系統(tǒng)控制儀輸入信號(hào)33
• 2.5.2 執(zhí)行部件的自動(dòng)控制33-37
• 3 基于嵌入式技術(shù)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制儀37-43
• 3.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介37-39
• 3.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義38
• 3.1.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展38-39
• 3.2 基于ATmega16單片機(jī)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)控制儀39-43
• 3.2.1 AVR系列單片機(jī)39-40
• 3.2.2 ATmega16單片機(jī)40-41
• 3.2.3 基于ATmega16單片機(jī)的控制儀硬件方案41-43
• 4 控制儀硬件設(shè)計(jì)43-59
• 4.1 主控制模塊43-47
• 4.1.1 ATmega16單片機(jī)控制核心43-45
• 4.1.2 系統(tǒng)電源電路45-46
• 4.1.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路46-47
• 4.1.4 ISP程序下載接口電路47
• 4.2 信號(hào)采集模塊47-53
• 4.2.1 水溫信號(hào)采集47-50
• 4.2.2 水位信號(hào)采集50-52
• 4.2.3 用水信號(hào)采集52-53
• 4.3 液晶顯示接口及按鍵設(shè)計(jì)53-57
• 4.3.1 液晶顯示模塊原理53
• 4.3.2 液晶顯示模塊分類(lèi)53-54
• 4.3.3 液晶顯示模塊接口設(shè)計(jì)54-55
• 4.3.4 按鍵設(shè)計(jì)與集熱循環(huán)的工作模式55-57
• 4.4 繼電器輸出模塊57-59
• 5 控制儀軟件設(shè)計(jì)59-67
• 5.1 主要外圍器件程序模塊設(shè)計(jì)59-64
• 5.1.1 數(shù)字溫度傳感器DS18B20程序設(shè)計(jì)59-62
• 5.1.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302程序設(shè)計(jì)62-63
• 5.1.3 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)63-64
• 5.2 主程序結(jié)構(gòu)及流程圖64-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 附錄A 主要控制程序流程圖70-74
• 附錄B 按鍵掃描和液晶顯示刷新子程序74-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況89-90
• 致謝90-92

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