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太阳能热水器智能控制系统设计与仿真1太阳能热水器控制系统设计综述摘要：通过两个多月的时间，我翻译和阅读大量的中文和外文资料，让我了解到微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。太阳能热水器以单片机89C51为核心，将来自温度和水位检测传感器的信号经过调理、A/D转化后送入单片机，一方面通过LED显示当前温度和水位值，另外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，根据结果发出相应的上水、加热指令，对热水器的温度和水位进行控制。关键词：AT89C52；温度传感器；A/D转换；LED显示文献[1]本书是我大三上学期所学的课本。在接到太阳能热水器控制系统设计后，我查阅了关于AT89C51的知识。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。文献[2]参考电子工程师期刊单电源供电运算放大器设计方法。单电源供电由于只要求一个电源供电，特别适合只有一个电源的系统，如采用电池供电的系统。当采用双电源供电时，供电电源一般是极性相反、幅度相等、公共端接地的两个电源。任何以地作为参考的输入信号同时也就以两个电源的公共端作为参考，所以输出电压自动以地作为参考。而单电源供电的运算放大器，一般要加偏置以确保输出信号的摆幅在供电电源范围内。单电源供电系统的输入信号如果以地作为参考，实际上也就是以供电电源的一端作为参考。例如这样的反向放大器在输入信号为正电压时，由于输出不可能低于最低供电电压，所以不能正常工作。当输入信号不是以地作为参考，参考电平与地的差值将随信号一起放大，除非这个参考电平是作为共模电压出现的。因此，要对输入信号进行偏置才能获得想要的输出电太阳能热水器智能控制系统设计与仿真2压。文献[3]参考光电检测技术与应用这本书，书中简单介绍了光纤传感技术的原理及分类，主要介绍了半导体吸收型光纤温度传感器、光纤Fabry-Perot干涉式温度传感器、光纤光栅传感器的特点及各自的工作原理，并且对近几年来光纤温度传感器的应用进行了介绍。分析表明，随着科学技术的不断发展，光纤温度传感器将在各种工业领域发挥更多更重要的作用。文献[4]参考合肥工业大学宇航学报：一种双模互锁的容软错误静态锁存器。未静态锁存器(Sfidt1CLatC7SL)的结构由传输门、钟控CMOS反相器组成。SL锁存器中所有节点都是全摆幅的，内部节点噪声和输出噪声被分隔开，具有速度快、结构简洁的优点。文献[5]参考海军航空工程学院学报：I/O接口设计，并行接口是指在主机与I/U接口间、接口与I/U设备间均以并行方式传送数据。一般来说，并行接口适宜于传输距离较近、传输速度较高的场合，其接口电路相对简单。①并行接口最基本的特点是在多根数据线上以数据字节为单位与I/U设备或被控对象传送信息②在并行接口中，除了少数场合之外，一般都要求在接口与外设之间设置并行数据线的同时，至少还要设置2根握手信号线，以便互锁异步握手方式的通信;③在并行接口中，8位或16位是一起行动的;④并行传送的信息，不要求固定的格式，这与串行传送的信息有数据格式的要求不同。文献[6]参考这篇单片机键盘电路设计与消抖处理论文，在单片机应用中，人一机接口是非常重要的组成部分，是数据输人的主要途径，如改动配置信息参数等。因此键盘作为最常用的输人设备具有不可替代的作用。根据键盘工作原理，可以把计算机键盘分为编码键盘和非编码键盘。键盘控制电路的功能完全依靠硬件来自动完成的键盘称为编码键盘，它能自动将按下键的编码送人计算机。文献[7]参考河南科技学院学报(自然科学版)文章，了解到LED显示电路就像单片机系统的眼睛，实时地向人们传递着系统工作的各种状态信息和处理结果因此，高效、方便的LED显示驱动电路是构成完善的单片机系统必不可少的元素，常用的LED显示驱动电路有并行译码方式、串行一并行转换方式、显太阳能热水器智能控制系统设计与仿真3示驱动接口芯片方式等。文献[8]参考数字电子时钟设计论文。我了解到数字时钟一般是由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广泛的基本电路，本设计直接采用由CB555定时器设计的多谐振荡器产生振动周期为1s的脉冲。并将信号送入计数器进行计算，并把累加的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的显示电路“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制电路来实现。所有计时结果由六位数码管显示。文献[9]参考文章中单片机抗干扰技术。单片机由于其优异的性能价格比，被广泛地应用于各个领域。对于工业测试控制、医疗器械研制、通讯设备的开发等场合，对单片机的可靠性的要求越来越高。己经设计好的单片机应用系统，在置入现场后，系统常常不能够止常稳定地工作。其原因主要在于各种各样的十扰，所以对于单片机应用系统的可靠性设计、抗十扰技术的应用己变得越来越重要。文献[10]考太阳能设计论文，在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。文献[11]参考继电器这篇论文,文章介绍继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。文献[12]参考西华大学学报(自然科学版)，智能控制系统采用MCS51单片机为中心控制单元。系统的硬件接口电路包括:控制器实时时钟接口电路、蓄水箱温度和水位检测接口电路、设定键和串行显示接口电路、看门狗和复位接口电路以及继电器输出接口电路等。太阳能热水器智能控制系统设计与仿真4文献[13]参考基于单片机的太阳能热水器智能控制系统的设计这篇论文，了解到温度数据的采集选用水温传感器热敏电阻来实现。数据采集是通过热敏电阻采集水温送入A/D转换器TLC549的串口ANALOGIN，通过TLC549模2数转换器，把模拟信号转变为数字信号，由P1.7口送入单片机种。文献[14]通过阅读青岛理工大学学报知道水温和水量控制是单片机通过光电藕合对继电器进行控制，用来切断或接通加热管电源，关闭或打开水阀，从而达到对水温和水量的控制。文献[15]和文献[16]通过阅读两篇外文文献之后，我了解到单片机技术在太阳能中的应用及其未来的发展趋势，以及单片机的功能特性，引脚描述，时钟振荡器，接口，控制原理等。让我知道了在毕业设计中参考外文资料的必要性。经验总结经过半个多月的资料查询，我深深了解到做远比说要难的多。一些看似简单的问题，真正做起来要难的多。首先要进行文章查询，挑拣一些对本课程设计有用的文章，然后需要对文章进行通读，归纳出文章要点，总结到论文综述里面，最后要对文章进行排版，修改字体格式和大小，使其满足学院对文献综述的要求。这个过程需要细心和耐心。尤其是关于英文文献，需要进行耐心的翻译，还要检查单词拼写的正确与否。通过对文献的查阅，我了解到了我国太阳能热水器生产量和累计拥有量虽然均居世界第一，但是其中热水器的安全性.太阳能利用率.热水器寿命都不是世界先进水平的.先进的设计太阳能热水器控制系统，它不仅能够最大程度地提高热水器整个系统效率、延长电热水器系统寿命、节约能源，而且解决的在使用电热水器时会出现供水水压不足，出现干烧事件，在带水带电潮湿的环境下使用限。在这对文献综述的完成过程，我学到了很多以前在课本上学不到的知识，同时也锻炼了我的耐心和毅力，丰富了我的课外知识为我以后的工作打下了良好的基础。参考文献太阳能热水器智能控制系统设计与仿真5[1]朱定华.单片机原理机接口技术实验[M].北京:北方交通大学出版社,2002.[2]周世龙.单电源供电运算放大器设计方法[J].电子工程师,2005(3):5-31.[3]郭培源,付扬.光电检测技术与应用[M].北京:北京航空航天人学出版社,2006.[4]梁华国.一种双模互锁的容软错误静态锁存器[J].宇航学报,2009(5):5-30.[5]姜静,刘迪,张凯.I/O接口设计[J].海军航空工程学院学报,2012(5):5-10.[6]刘天时.单片机键盘电路设计与消抖处理[J].网络技术,2010(11):7-10.[7]史水娥,吴雪冰.单片机系统LED显示驱动电路的研究[J].河南科技学院学报(自然科学版),2005(3):1-33.[8]曾令琴.数字电子技术[M].北京:电子工业出版社,2006.[9]李长旺.单片机技术与应用[M].北京:化学工业出版社,2006.[10]刘福才.单片机在太阳能热水器智能控制器中的应用[M].北京:电子工业出版社,1999.[11]王长胤,文军.单片单板机原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,1993.[12]张景文,王震宏.基于单片机的太阳热水器智控制系统[J].西华大学学报(自然科学版),2008(9):5-27.[13]鲍文胜.基于单片机的太阳能热水器控制系统研究[J].青岛理工大学学报,2007(5):5-28.[14]LouRanflute.microcontrollerdevelopment[M].Beijing:people'spostsandtelecommunicationspublishinghouse,1994.[15]ZhaoYong,RongMin.Fiber--0ptictemperaturesensorusedforoilwellbasedonsemiconductoropticaabsorption[J].IEEEsensorsjournal,2003(5):9-15.