4/6PAGE基于單片機(jī)的水位監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計開題報告1課題背景及研究意義1.1課題背景在現(xiàn)代，熱水器已成為家用電器中不可或缺的一部分。當(dāng)前市場上銷售的家庭用電、天然氣、太陽能等多種形式的熱水器。但是，大量使用電熱水器，不但成本高，還會增加能耗；燃?xì)鉄崴饔幸欢ǖ陌踩L(fēng)險，它很容易因為不完全燃燒而生成一氧化碳，造成有毒的安全事故，而且會造成溫室氣體的排放，對環(huán)境造成污染；與此形成鮮明對比的是，太陽能熱水器在安全、環(huán)保、節(jié)能等方面有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。我國是一個人口大國，能源緊缺、環(huán)境問題日益突出，倡導(dǎo)綠色低碳、安全環(huán)保的生活理念早已深入人心，太陽能屬于清潔、低碳的能源，既符合人類對綠色低碳的要求，又符合新時代的發(fā)展趨勢，是現(xiàn)代文明社會的最佳選擇。但是，目前市面上大部分的太陽能熱水器控制系統(tǒng)，功能單一，操作步驟繁瑣，控制不便。而且長期在陰雨天或缺乏陽光的條件下，不能對儲水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?，從而影響到人們的日常生活。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，這種相對落后的控制方式，越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代社會的需要。為此，應(yīng)研制一種功能豐富、操作靈活、易于控制、智能化、在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的新型太陽能熱水器，以滿足廣大家庭的日常需要，提高人們的居住品質(zhì)。1.2研究意義在太陽能充足的情況下直接采用太陽能來給熱水器進(jìn)行加熱，在太陽能不是充足的情況下才采用電熱的方式給熱水器的水加熱。用單片機(jī)為控制中心，結(jié)合溫度傳感器和水位傳感器實現(xiàn)對水溫和水量的檢查和控制，讓熱水器的效率更高更智能化。隨著科技的發(fā)展單片機(jī)的造價是越來越低，用單片機(jī)來對熱水器的控制，讓熱水器的價格更低。因此此設(shè)計具有價格低廉、使用方便、對環(huán)境有一定的保護(hù)、智能化等優(yōu)點。從而滿足現(xiàn)代人們的對熱水器的需求。2文獻(xiàn)綜述從總的來說，熱水器的使用受到居住的環(huán)境，面積的大小和能源的限制。主要從兩個方面來講，1、是從技術(shù)的層面上來說：對環(huán)境污染小，體積小，維護(hù)成本低，使用壽命長，操作簡單，智能化和加熱快等；2、是從外觀設(shè)計上來講：主要還是喜歡歐美的風(fēng)格，潮流前衛(wèi)，時尚高雅的外形設(shè)計；當(dāng)然在它的主要研究中，最重要的還是溫度、液面的測量檢測與控制系統(tǒng)技術(shù)。1）國外最新研究動向：歐美國家關(guān)于液面和溫度控制的相關(guān)技術(shù)的研究起于20世紀(jì)70年代，相對于中國來說比較早。首先是選用模擬式的組合儀表，收集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記載和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)前正在對計算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)進(jìn)行研制和開發(fā)。目前當(dāng)下，在液面和溫度測量和控制技術(shù)的成長得非常的快，在每一個國家中，然而，很多的國家在不斷努力地實現(xiàn)從自動控制到?jīng)]有人和完全自動的目標(biāo)。2）國內(nèi)最新研究動向：在中國，在1980年，才開始在液面、溫度測量和控制技術(shù)的研究和開發(fā)，我國對于溫度和液面測控技術(shù)的研究較晚，在我們國家的在這方面的科技研究科學(xué)家們，在不斷的學(xué)習(xí)其他的先進(jìn)國家的相關(guān)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，才能把在室內(nèi)的溫度和濕度的微機(jī)對它們的控制技巧，這項技術(shù)，它是只有在溫度和濕度上面的單項環(huán)境因子的控制應(yīng)用；國內(nèi)在溫度、濕度和水位的測量和控制措施計算機(jī)的應(yīng)用，從總的來說，應(yīng)用溫度、濕度和水位的測量和控制設(shè)備在中國一般都是從吸收和簡單應(yīng)用階段的實踐與綜合應(yīng)用階段的過度和發(fā)展。從技術(shù)上來說，都是用單片機(jī)的控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)比較多一點，并沒有實際上的多參數(shù)的綜合控制系統(tǒng)，在這方面，和其他的在這方面走在前面的國家來說，是有著一定的距離的；在我們國家還離對液面和溫度的檢測控制工廠化有非常遠(yuǎn)的距離，在工廠生產(chǎn)的過程中，還是有許許多的難題還等著我們?nèi)ソ鉀Q，但是一些是我們現(xiàn)在還不能解決的問題，比如：產(chǎn)業(yè)水平較低、環(huán)境控制的水準(zhǔn)還達(dá)不到、相關(guān)配套的裝備比較差，在很多的資源上還是不能夠進(jìn)行去分享和共用，可靠性的差等很多缺點。今年來，國內(nèi)和國際水平和溫度傳感器的測量系統(tǒng)向集成化、智能化的發(fā)展，隨著研究人員的不斷努力，類型系統(tǒng)取得了很大的成就，隨著社會不斷地發(fā)展，我們的生活水平的提升，在提升我們的生活水平的高度中，扮演著重要的角色；現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的熱水器的類型愈來愈多，電加熱式、太陽能加熱式、煤氣加熱式的熱水器、、觀其，它們只是加熱的形式不一樣，不管是怎么樣的，它們的主要參數(shù)：溫度和水位的都有對它們進(jìn)行測量和控制，從而讓熱水器變得智能化。3研究內(nèi)容、方法及預(yù)期目標(biāo)3.1研究內(nèi)容該方案采用微處理器作為控制系統(tǒng)的核心，并與太陽能熱水器、電熱式熱水器的特性相結(jié)合，采用溫度傳感器、水位傳感器、液晶顯示器等多種控制手段，實現(xiàn)水箱水溫、水位信息的實時顯示；配以定時器加熱，提高使用感受，加上故障報警功能，更能提高安全性。可以自由地進(jìn)行自動和手動的轉(zhuǎn)換，以便于使用者的操作。本方案具有外圍電路簡單、控制靈活、成本效益高、信息顯示直觀、操作簡便等優(yōu)點。3.2研究方法對所設(shè)計的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)：溫度傳感器實現(xiàn)了溫度的測量，水位的測量由液位傳感器來實現(xiàn)，由按鈕來設(shè)置加熱的上下限，然后由繼電器回路來實現(xiàn)供水和加熱，從而在顯示模塊中實現(xiàn)水溫的顯示。從而提高了該電氣的使用安全。圖1系統(tǒng)硬件圖3.3預(yù)期目標(biāo)該系統(tǒng)采用了以微處理器為核心的控制系統(tǒng)，利用溫度、水位等傳感器實時地對水箱中的水溫、水位進(jìn)行實時采集，然后由微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再由顯示設(shè)備向用戶反饋信息；使用者可以設(shè)定設(shè)定水溫的上下限，在水溫低于下限時，開啟繼電器加熱組件，使水溫達(dá)到最高溫度，然后關(guān)掉加熱組件；同樣的，加水模塊也是一樣，但是和溫度設(shè)定不一樣，水位的上下限取決于水位傳感器的安裝位置，而不是用按鈕來調(diào)整；當(dāng)溫度超過規(guī)定的范圍時，蜂鳴器會發(fā)出警報，如果水位在下限以下，則會顯示水的不足。另外，同時，按鍵模塊也能設(shè)定時間，讓使用者有更好的使用體驗。4進(jìn)度安排畢業(yè)前一學(xué)期:最后1-2周:查閱相關(guān)文獻(xiàn)并確定題目，接受任務(wù)書；畢業(yè)學(xué)期:第3周末前:撰寫文獻(xiàn)綜述，完成開題報告；第7周末前:按計劃撰寫論文初稿，接受中期檢查；第9周末前:反復(fù)修改論文直至定稿,按要求完成論文查重；第10周周三前:定稿，打印裝訂，準(zhǔn)備答辯；第10周周末:參加論文答辯。參考文獻(xiàn)[1]汪東霞,李沙沙,千志科.基于單片機(jī)的太陽能電熱水器控制系統(tǒng)[J].湖北農(nóng)機(jī)化,2020(15):105-107.[2]葉凡鵬.太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].輕工科技,2020,36(07):103-104+106.[3]黃旭東,鄭穎.基于單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].時代農(nóng)機(jī),2020,47(04):88+93.[4]孫浩文.智能家居太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].微型電腦應(yīng)用,2019,35(10):86-89.[5]鐘衛(wèi)連.基于單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子世界,2019(12):191-192.[6]劉鑫海,夏清華.基于51單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(35):94-97.[7]沈凱.基于單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(09):59-60.[8]禹國剛.基于單片機(jī)的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].設(shè)備管理與維修,2017(04):29-31.[9]周雪林.基于單片機(jī)和傳感器的太陽能熱水器自動控制系統(tǒng)[J].電子世界,2018(10):172-173.[10]孫濱,姜傳林,陳元勇.基于STC單片機(jī)的太陽能熱水器智能節(jié)水控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù),2015,44(02):52-54+51.[11]張明華.基于單片機(jī)的熱水器智能控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子制作,2015(06):8.[12]基于AT89C52單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].曹旻罡.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2017(07)。[13]熱敏電阻溫度特性的計算機(jī)數(shù)據(jù)采集[J].王瑗,余建波,王云,趙鐵松.物理實驗.2007(03)。[14]集成溫度傳感器在物理實驗中的應(yīng)用[J].鐘雙英,李鴻.江西科學(xué).2005(05)。[15]淋浴器自動混水控制器設(shè)計與實現(xiàn)[J].李玉全,王代強(qiáng).科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新.2020(30)。[16]基于AT89S52的溫度控制器的設(shè)計[J].宋起超,邵國平,趙洪濤.黑龍江工程學(xué)院學(xué)報.2007(01)。[17]基于單片機(jī)的定時電熱水器控制系統(tǒng)[J].毛曉耘.中國科技信息.2014(Z1)。[18]基于單片機(jī)智能家用熱水器系統(tǒng)設(shè)計[J].杜俊.集寧師范學(xué)院學(xué)報.2015(02)。[19]基于單片機(jī)的智能家用熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計[J].孟偉,方世巍,宋杰,李偉偉.微型機(jī)與應(yīng)用.2011(21)。[20].Patents;"MachineLearningBasedSmartWaterHeaterControllerUsingWirelessSensorNetworks"inP