单片机的太阳能自动控制系统设计+电路图(2)

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太阳能热水器环保、清洁无污染，为生产生活带来价值与便利。所以，自太阳能热水器产生以来就得到了高度重视，推广使用，受到社会各界的好评。现阶段，尽管太阳能热水器在我国得到广泛使用，但依然有待进一步改进。例如，普通太阳能热水器夏天接收光照充足，水温较高，无法正常使用。冬天接收光照较少，水温则较低，限制了太阳能的使用。尽管部分太阳能热水器增加了辅助加热装置，但是加热无法实现自动控制，一方面造成了严重的安全隐患，另一方面浪费资源。市场上流通的电热水器价格较高，并且功率较大，对于广大农民而言，这是一笔不小的开支。部分用户买了电热水器却因为功率太大，耗电太多没有使用，将其束之高阁。论文网

太阳能热水器属于能量转换装置，通过热辐射的方式将太阳能量转换成水的热能，供生产与生活使用。一般而言，太阳能热水器主要由三部分组成：（1）平板集热器；（2）水箱；（3）连接管道。按照工作原理的不同，可以分为三种。其一，循环式太阳能热水器。其二，直流式太阳能热水器。其三，闷晒式太阳能热水器[1]。目前，在太阳能热利用技术中，应用最为广泛，技术最为成熟的产品就是太阳能热水器，产品价格低廉，安全可靠，为人们的生产生活提供了巨大便利。

不仅如此，太阳能热水器在外国也受到热捧，太阳能热水器的使用得到外国政府的高度重视。比如，澳大利亚政府明确规定，澳大利亚北部地区新建的房屋必须要安装太阳能热水器，迄今为止，澳大利亚已经有四分之一的新建房屋安装了太阳能热水器。在日本，每年安装的太阳能热水器数量达到了五十万台，并且今后这一指标还会继续上升。

根据前文的介绍可知，太阳能热水器在全球范围内都得到了广泛的应用，在减少化石燃料使用，保护环境方面发挥了重要作用。统计发现，我国太阳能热水器安装使用面积已经超过了300万平方米。然而，各个国家太阳能热水器使用过程均存在一定的问题，有待进一步改善。为此，本设计研究的具有温度，液位控制与显示的太阳能自动控制系统具有广泛的现实背景与突出的社会价值。

1.2 本课题研究内容与目标

本设计自动控制由单片机实现，温度检测采用常规的数字式温度传感器DS18B20，利用压阻式压力传感器PTJ204实现对水位的检测，压力传感器输出的信号为模拟信号，为了便于计算机进行处理，输出信号需要经过A/D转换后送入单片机，由单片机处理后通过显示电路进行显示，并驱动执行器件工作。在本设计中，需要实现如下几预期目标：

（1）利用按键电路设定温度与液位上、下限参数。

（2）利用传感器实现液位和温度的测量。文献综述

（3）利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，并送入单片机处理，驱动执

行器件和显示电路，实现温度和液位的控制与显示功能。

（4）利用protues实现系统功能的仿真。

2 系统总体设计

基于单片机的太阳能热水器自动控制系统实现对温度，液位的检测，显示与控制，是一个较为复杂的系统。所以，系统的设计应当采用模块化设计方法。根据太阳能热水器温度范围，笔者选择了DS18B20数字温度传感器，由于输出信号为数字量，所以可以直接送入单片机进行处理，结构简单，测量结果较为准确。液位检测模块采用PTJ204压阻式压力传感器，该传感器输出量为模拟量，为了方便单片机进行处理，应当利用A/D转换器，将检测的水位模拟信号转换成数字信号。本设计选用的A/D转换芯片为ADC0832，有两路模拟量输入端口，转换后的数字量串行输出。而且，ADC0832转换芯片具有引脚少，结构简单，使用方便等优势。显示模块则使用LED数码管显示，LED数码具有显示直观、清晰、防水、耐磨等特点。在控制模块中，为了实现对温度和液位的控制，需要将设定值与检测值进行比较，得到偏差信号，驱动执行器件进行相关的操作，从而控制水温和液位满足实际的需要。执行模块主要分为两路，一部分为温度控制模块。另一部分则是液位控制模块。当检测温度参数高于设定值时，辅助加热装置为停止加热；反之，则启动辅助加热装置进行加热。若检测液位深度低于设定的下限，电磁开关将闭合，驱动电机上水。当检测液位高度高于设定上限，电磁开关将断开，停止上水。本设计整个控制过程均有单片机进行控制，对信号进行处理。需要注意的是，为了保护电路需要利用光电耦合器件，避免电流信号对前面电路造成干扰，影响整个系统的性能。