郭艳其开题报告[1].doc

青海大学本科生毕业论文（设计）开题报告 题 目 太阳能热水器控制系统设计 学 号 1020301033 班 级 自动化2010级 专 业 自动化 申 请 者 郭艳其 联系电话 15509789319 E-mail ： 指导教师 师玉宝 申请日期 2014年3月10日 青海大学化工学院化工机械系 填写说明1. 毕业论文（设计）的选题应以专业课的内容为主，可以针对某些基础理论和学术问题进行探讨，也可以结合科技生产和社会生活的实际问题进行研究、开发与设计。2. 毕业论文（设计）一般为一人一题。若需二人以上共同完成，须由指导教师提出并经院、系（部）负责人批准。大题目的总体设计每个同学都要参加，其余部分应做到分工明确，每个学生必须独立完成其中的一部分工作，并独立撰写各自的毕业论文（设计）。所有学生的选题经研究确定后，一般不允许中途更改课题。特殊情况需要更改课题者，填写青海大学毕业论文（设计）选题变更申请表说明理由，并经指导教师，教学院、系（部）同意后方可更改。3. 本开题报告最迟应在开始毕业论文（设计）的前两周确定，并上报给指导老师，必须经指导老师和院、系（部）批准方才有效，否则无效。4. 本开题报告使用A4纸张，上、下、左、右页边距均为2.5cm，请不要改变本开题报告页面设置。所有自己书写的内容请使用楷体。研究课题名称 太阳能热水器控制系统设计起止年月2014年 3月2日 2014年 6月15日成果形式 设计申请者姓名郭艳其性别男班级自动化2010级指导教师姓名师玉宝性别男职称教授课题组成员学号姓名性别班级在本项目中的分工1020301033郭艳其男自动化2010级独立完成研究（设 计）项目主要内容 以单片机为主的太阳能热水器自动控制系统, 将低价位的单片机引入太阳能热水器中, 以单片机作为核心部件,实时采集温度和水位数据, 并设置报警系统，当水位不符合某一标准时发出报警信号，还有定时提醒加水的电路。设计具体实现的功能和内容为：1.控制系统组成及工作原理系统包括：主要控制器AT89S51单片机，及其各个控制变量间的接口电路，软件主程序及其包含的各个调用子程序。工作原理：当检测温度高于设置温度，且水位未达到最高时，控制器打开电磁水阀进行上水，同时点亮上水指示灯，当水位上至上一目标水位时，自动停止上水，若水箱内无水，则自动上水至最低水位处。2. 硬件设计内容 1）51单片机的选型及单片机时钟、复位电路的设计 2）水位检测电路的硬件电路设计 3）温度传感器选用及其与单片机的接口电路设计 4）键盘电路的硬件设计3.软件设计内容主程序应首先对串口，定时器，中断源的初始化设置，初始运行参数，开中断，然后循环读取键盘状态，根据存储的键盘状态和检测的水温，水位等状态信号进行相应的处理并等待中断服务程序的执行。主程序设计应包括数据采集软件设计、显示和键盘软件设计等。4.最终结果有完整准确的硬件电路和软件程序。5.整个系统设计有较好的性价比和安全性，可投入生产和使用。拟采取的研究（设计）方法和技术路线（包括研究（设计）工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等）一. 设计方法 先确定系统的组成，搭建一个完整的硬件平台，再根据这个平台进行各个模块设备选型及接口电路的设计，然后对软件进行设计并结合硬件不断地进行总体调试、修改、完善，最后写出设计报告。二. 技术路线1.设计工作总体安排为课题以太阳能热水器控制系统为研究对象,深入了解人类对太阳能热水器功能的需求。找出现有太阳能热水器的弊端，分析现有控制系统的基础上,提出新的控制系统的整体方案,并对系统的实现进行调试、修改、完善。最终得到可行性方案，设计出满足人类需求的太阳能热水器。2.具体步骤为：通过分析太阳能热水器的工作原理及人类对太阳能热水器功能的需求初步确定系统的大致方案，确定大致的设计思路。硬件设计：设计采用MSC-51系列单片机作为中央处理器，暂定为AT89S51。以AT89S51为核心进行各个接口电路及其他电路的设计。软件设计：在首先进行需求分析的基础上初步确定主程序的功能设计，及其他模块功能的设计，及各个子程序的调用等。对软、硬件进行整体调试，直到达到设计要求。写出设计说明书。进行答辩。二.设计安排阶段周数时间1.学习掌握太阳能热水器控制系统的原理，查阅相关资料学习并掌握设计中可能选用到的器件或技术知识，大致确定设计思路；3第一周第三周2、确定初步方案，根据方案进行必要计算和分析，并进行硬件设计；5第四周第八周3、进行软件设计；4第九周第十二周4、调试、修改并完善；1第十三周5、撰写出设计论文并进行答辩；1第十四周三.最终成果描述：毕业论文或设计说明书及电子文档 本研究（设计）项目的背景、意义和应用前景，国内外研究（设计）概况，发展趋势，立论依据，本项目的特色或创新之处，研究（设计）方案的可行性分析和已具备的研究（设计）条件以及主要的参考文献、软件等）1.本设计项目的背景、意义、和应用前景 随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人所认识，未来能源问题将更为突出：从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能持续二三百年。环境污染温室效应引起全球气候变化。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能具有：储量的“无限性”太阳能每秒钟放射的能量大约是KW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约千亿吨。太阳能对于地球上的绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。开发利用时几乎不产生任何污染。而且现在太阳能热水器技术成熟，对于太阳能的利用率较高，节省能源损耗，并且以其绿色环保，安全等优异性能，受到了人们的欢迎，尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用，更是被越来越多的人所接受。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。2.国内研究概况及发展趋势我国对太阳能利用研究的历史可追溯到1958年，而在上世纪70年代末起，我国加大研发与生产太阳能集热器。1979年前后我国有些单位迎头研发全玻璃真空管集热器。清华大学在世界上开创用单个铝阴极通过磁控溅射制备红外低发射率低层、铝氮化铝吸收太阳光的陶瓷薄膜和淡化铝减反膜三个部分。使用真空管的集热器可在严寒、低太阳辐射下利用，很适合多种气候。到了2001年到2006年太阳能热利用产业快速发展。真空管型，硼硅玻璃，吸气剂生产量均占世界前列，并形成配套的产业链。然而，目前市场上太阳能热水器的控制系统大多存在功能单一、操作复杂、控制不方便等问题，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。3.立论依据基于单片机使设计具有可靠性高、抗干扰能力强 、系统的设计、建造工作量小、维护方便、容易改造的特点。设计以单片机作为控制核心，4. 本项目的特色 系统结合了单片机控制技术，使整个控制系统运行稳定可靠，抗干扰能力强、操作方便；充分利用太阳能的同时又能满足人类需求；使其在市场中中有更大的应用价值和竞争力。5.研究方案的可行性分析针对课题，通过查阅大量相关资料，了解和学习AT89S51单片机自身特性和工作特性以及各部件之间的接口电路。并且有专门的指导老师，对设计中的疑难问题进行有针对性的指导，为课题的开展提供了良好的条件。6.已具备的研究条件 自已掌握单片机的相关知识和具有扎实的专业基础知识，有专门的辅导老师。7. 参考文献1 李念强，单片机原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2007.2 张涛，王金岗，单片机原理与接口技术M.北京：冶金工业出版社，2007.3 殷为民，太阳能水温水位仪J.家用电子 1999年，第1期：37-38.4 戴佳，戴卫恒，51单片机C语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社，2006. 5张连成.基于单片机的温度控制系统设计J. 硅谷 2013年，第4期: 41-42.6 金伟正,单线数字温度传感器的原理及应用.电子技术应用，2000. 7 徐龙坤，辅助加热式太阳能热水器J.家用电器，1997年，第2期：9-10.8蔺金元,车进 单片机智能控制在太阳能热水器中的应用J河西学院学报 第25卷，第2期：21-23. 9郭惠，吴迅.单片机C语言程序设计M.北京：电子工业出版社，2008.10刘杰英,水位监测系统设计J.信息技术 2008年,第5期：141-142.11李先利,张家为，基于 51 单片机的温度控制系统设计J.科技资讯 2013年，第30期：105.12刘杰英,单片机在温度控制系统中的开发与应用J.计算机光盘软件与应用 2013年,第5期：271-272. 指导教师意见（对本研究（设计）项目的意义、方案、取得预期成果的可能性等签署具体意见）： 指导教师（签字）： 年 月 日系（部）教学工作委员会意见 负责人（盖章）： 年 月 日