基于EDA的太阳能热水器智能控制系统研究

论文摘要

在太阳能的热利用中,用于产生热水的太阳能热水器应用广泛,它充分利用了环保型能源—太阳能,这对于当今资源紧张的时代,具有重要的意义。太阳能热水器己成为中国可再生能源市场上需求量最大、发展最为迅速的产品之一。然而,目前我国市场上的太阳能热水器控制系统大多采用微控器芯片,这种系统功能单一,操作复杂,控制不方便,抗干扰能力差,而且不能够对水温进行良好的控制。基于上述原因,本文依据模糊控制算法,以FPGA芯片为主体,设计了一套具有太阳能加热与电加热结合的调温模糊控制系统。这套系统具有以下优点:可以自定制指令、可在线修改硬件电路、外部扩展能力强、使用方便、开发周期短、开发费用低。本系统利用集成开发工具MAX+PLUSⅡ进行综合、仿真,采用自顶向下的设计方法,对系统进行设计。首先,设计了外围硬件电路模块,主要包括:温度检测模块、按键输入模块、显示模块、FPGA模块、水位检测模块、上水电路控制模块、加热控制模块;其次,采用自顶向下的设计方法,在FPGA内部设计了硬件电路模块,主要包括:定时模块,时序控制模块;然后,对各个子模块进行功能与时序的仿真;最后,在顶层进行硬件系统整体设计。本文将智能化控制技术应用在太阳能热水器的辅助加热温度控制电路中,为建立精确数学模型的被控对象提供了一种有效方法,力求在满足经济性、实用性、科学性的条件下设计一套稳定、可靠的系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 太阳能热水器的发展背景
• §1-2 太阳能热水器及太阳能控制系统发展现状
• §1-3 本文所作的工作
• §1-4 本章小结
• 第二章 太阳能热水器控制系统总体设计
• §2-1 太阳能热水器工作原理及系统结构
• §2-2 太阳能热水器控制系统
• §2-3 本章小结
• 第三章 硬件电路设计
• §3-1 硬件电路总体设计
• §3-2 单元电路设计
• 3-2-1 主控芯片选型
• 3-2-2 键盘电路的设计
• 3-2-3 温度测量电路的设计
• 3-2-4 A/D 转换电路的选择
• 3-2-5 水位检测电路设计
• 3-2-6 上水控制电路设计
• 3-2-7 辅助加热电路设计
• 3-2-8 显示电路设计
• 3-2-9 锁存器的选用
• 3-2-10 上水循环电路设计
• §3-3 主控芯片内部硬件电路设计
• 3-3-1 主控芯片内部硬件电路结构
• 3-3-2 主控芯片内部硬件电路子模块设计
• §3-4 系统的可靠性设计
• §3-5 本章小结
• 第四章 太阳能热水器控制系统软件设计
• §4-1 软件开发工具
• 4-1-1 MAX+plusⅡ介绍
• 4-1-2 MAX+plusⅡ开发流程
• §4-2 太阳能热水器控制系统的软件整体设计
• §4-3 太阳能热水器控制系统的软件模块设计
• 4-3-1 使能模块
• 4-3-2 消抖模块
• 4-3-3 编码模块
• 4-3-4 水位编码模块
• 4-3-5 时钟模块
• 4-3-6 时间比较模块
• 4-3-7 温度比较模块
• 4-3-8 显示模块
• 4-3-9 控制模块
• §4-4 本章小结
• 第五章 辅助加热模糊控制器设计
• §5-1 基本模糊控制器
• 5-1-1 模糊控制的概念
• 5-1-2 模糊控制的基本原理
• §5-2 智能加热模糊控制器设计实现
• 5-2-1 模糊控制器设计
• 5-2-2 模糊算法的设计流程及程序
• §5-3 本章小结
• 第六章 结论及展望
• §6-1 结论
• §6-2 展望
• 参考文献
• 附录 A
• 致谢