太阳能热水器自动上水系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

我们都知道太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大清洁能源。随着煤、石油、天然气等不可再生资源的存储量日益减少，能源危机问题日益突出，环境污染破坏着生态平衡，太阳能开发利用的课题频繁出现在人类的面前。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。

在太阳能热利用技术方面，太阳能热水器是技术上比较成熟、并且造价比较低廉的产品，同时给人们提供低耗能、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的青睐。利用太阳的能源，大量节约现有的能源，是以后能源发展的趋势。国外对太阳能热水器的研究开始于 20 世纪 50 年代初，美国、日本、瑞典、澳大利亚等发达国家纷纷开展深入研究与开发，实施了多项利用太阳能热的示范工程。例如欧洲很多国家采用了“工程项目法”等措施来加强太阳能热水器的推广；澳大利亚政府规定，在北部地区的新建房屋必须安装太阳能热水器。日本现在每年安装太阳能热水器超过 100 万台，安装计划今后普及率将更高。还有些国家法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器。许多国家还通过政府补贴的行式鼓励居民应用太阳能热水器。

我国的太阳能热水器的销售和普及的速度也十分迅速，自2000年起，中国就成为太阳能热水器第一大制造和消费的市场，现已经发展成为一个重要的产业。据统计，2004 年我国销售的太阳能热水器的面积近 500 万平方米,其数量居世界首位,并且销售的产品都是国产产品，销售的区域主要在经济比较发达地区，而这些区域很多并非是太阳能资源丰富的地区。目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量大约为世界各国之和，现在已有几百家太阳能热水器生产厂商。目前，太阳能热水器已在我国城乡已经普及使用，主要供应生活用水和洗浴热水，我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和应用国。太阳能热水器的节能减排，实现能源替代，在我国推广效果显著。经过多年实践，人们认识到太阳能热利用是一种投资少、见效快、经济实用、节能减排，实现我国能源替代的一个好产业。现阶段，国家正大力扶持和支持诸如太阳能、风能等清洁可再生能源的利用和开发，学校、宾馆、饭店、洗浴中心都纷纷建设太阳能洗浴系统，太阳能热水器的市场拓展存在很大的空间。同时，国家十二五计划的新农村建设与建筑节能也为太阳能热水器的应用推广带来机遇。

2. 研究内容和预期目标

主要利用单片机为核心，选择适当的温度传感器——ds18b20 作为信号的采集来源。水位信号的检测利用水的导电性，采用水位传感器，将不同的水位信号送入单片机进行处理。最后通过继电器控制加热器和电磁阀，通过数码管和 led 灯来显示温度和水位。设计要经过几部分的来完成：

（a）led 数码管显示部分设计

（b）水位信号采集及显示部分设计

3. 研究的方法与步骤

课题采用实验与研究文献相结合的方法。首先对太阳能热水器控制技术的产生背景、发展现状、面临问题以及研究目的、意义进行简要的介绍，提出了这次研究的主要任务和研究的预期成果。接下来对课题的总体方案进行设计，同时对太阳能热水器的基本构造，硬件系统作了简明扼要的概括，提出了本次设计的总体设计思路和主要电路的组成。

然后设计硬件电路部分。先理解核心电路单片机的基本原理，单片机的硬件电路及结构以及单片机的应用概况，软件设计及流程图，主要叙述的单片机控制电路的思路。主要介绍程序控制流程，温度传感器 ds18b20 的初始化、读写字节的具体工作流程、辅助加热模式、自动上水模式的工作流程。系统软件仿真部分，主要讲述太阳能热水器控制电路通过电脑软件的仿真环境、仿真过程、以及仿真结果。

最后对全部的工作作总结，对本次设计的结果作了经济、社会效益分析。提出了本设计不完善的地方和需要努力的方向。

4. 参考文献

[1] 单片机原理及应用，张洪润，孙悦等著.清华大学出版社.2008

[2] 单片机应用技术，吴国经主编.中国电力出版社.2004

[3] 基于单片机的智能系统设计与实现，沈红卫著.电子工业出版社.2005

5. 计划与进度安排

（1）2022.3.1—2022.3.13

查阅资料，撰写开题报告；

（2）2022.3.14—2022.3.27