斯特林太阳能发电主控器上位机监控软件设计

摘要本课题的目的是结合太阳能热水器的具体应用，设计一种用于太阳能热水器的检测控制系统，以更好的实现对太阳能热水器的监控与控制。

太阳能热水器作为太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显，正在迅速的推广应用。

根据太阳能热水器特点以及对控制器的要求，本文提出了一种基于单片机AT89C52的太阳能热水器智能控制器的设计方法。

本文在分析了解太阳能热水器及其控制器的发展和市场分布状况的基础上，描述了太阳能热水器控制器的组成及其工作原理。

论文完成了控制器的硬件设计和软件设计。

在硬件设计中，利用AT89C52单片机作为控制的中心环节，控制整个系统运作。

利用温度传感器DS18B20和分段式水位传感器作为水温水位测量环节，并将测量结果送单片机进行处理。

利用DS12887作为时钟芯片，以实现时间以及日期的显示。

选用液晶显示模块12864显示水温水位时间及日期，显示部分是人机交换的重要媒介之一。

在软件设计部分采用模块化结构，完成了包括主程序，水位检测子程序、LCD显示等子程序的设计。

系统主程序主要完成一些初始化功能，温度的检测以及控制辅助加热系统，同时完成信号转换及送显示功能；水位检测子程序完成水位测量及送数据功能；显示子程序完成水温水位及时间日期的显示功能；键盘扫描子程序实现功能转换及水温水位时间的设定。

论文通过对整体设计方案，硬件电路，软件程序的设计分析，实现了太阳能热水器的水温水位的检测与控制，具有实际的意义。

关键词：太阳能热水器；传感器；DS12887；单片机； FYD12864-0402BIAbstractThe purpose of this study is to introduce a kind of solar water heater detection based on the application of solar water heater，achieving to do the better monitoring and controling of the solar water heater. Solar water heater，as one of the most common use of the solar energy utilization. The economic benefit is obviously and the popularization and application is rapidly. According to the characteristics of solar water heater and the requirement of the controller，here shows a design method of the solar water heater intelligent controller based on the clock chip DS12887.In the analysis of the article about solar water heaters and control of the development and market condition on the basis of distribution, solar water heaters of the controller and the principle of work. The papers finish the control of the hardware and software design. In hardware design of AT89C52 monolithic integrated circuits to control center segments of the whole system. Use of the temperature sensors DS18B20 and sectional form sensors to measure the level as the water, and measurements taken for processing monolithic integrated circuits. Use DS12887 as the clock, to realize the time and date display. Use LCD modules 12864 show that the level of time and date, the display is part of the exchange of one of the man-machine important vehicle. In software design of structure, use modular completed include the program, the level of the inspection or subroutines LCD display design and so on. The main program of the system performs some of the initialization, the temperature of the inspection and control the heating system and the auxiliary signal to show complete the exercise and function testing programs；the water, the measurement and send data to display the functions；a subroutine to complete the water and time functions of the date display；scan a subroutine into the function and the time set.This paper on the overall design, software, hardware circuit analysis of designs, make the measurement and control of the solar water heater into realize, which has played a significant role in the daily life.Keywords: solar water heater; sensor; DS12887; MCU; FYD12864-0402BII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1太阳能热水器控制器的发展概况及市场分析 (1)1.1.1发展概况 (1)1.1.2市场分析 (1)1.2太阳能热水器控制器的应用及意义 (1)第2章控制器的组成及工作原理 (3)2.1太阳能热水器的结构及工作原理 (3)2.1.1 太阳能热水器的结构 (3)2.1.2 控制器结构及工作原理 (5)2.2控制器的总体设计 (6)2.2.1设计思想及实现功能 (6)2.2.2方案论证 (6)第3章控制器硬件设计 (8)3.1控制器原理框图 (8)3.2单片机外围电路 (8)3.2.1晶振电路 (9)3.2.2上电复位电路 (9)3.3控制器时钟接口电路设计 (10)3.3.1 DS12887时钟芯片简介 (11)3.3.2 时钟电路 (17)3.4温度检测电路设计 (18)3.4.1数字温度传感器DS18B20主要特性 (19)3.4.2温度检测电路设计 (20)3.5水位检测及键盘电路设计 (20)3.5.1水位检测电路设计 (20)3.5.2键盘电路的设计 (21)3.5.3总体电路设计 (21)3.7显示接口电路的设计 (21)3.7.1 FYD12864-0402B模块简介 (22)3.7.2 显示电路设计 (26)3.8光电隔离与辅助加热电路设计 (27)第4章控制器的软件设计 (31)4.1主程序设计 (31)4.2水位检测子程序 (33)4.3键盘扫描子程序设计 (33)4.4显示子程序设计 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录1：电路图 (38)附录2：部分程序 (39)第1章绪论1.1太阳能热水器控制器的发展概况及市场分析1.1.1发展概况当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断的提高。

金华职业技术学院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY 毕业教学环节成果（2010届）题目太阳能热水器监控仪的设计与制作学院信息工程学院专业通信网络与设备班级通信071 学号 200731010180137 姓名陈丽娜指导教师张嵚、黄孝祥2010年 6月10日金华职业技术学院毕业教学成果目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)1 基本设计框图 (3)2 温度传感器的设计 (4)3 水位传感器的设计 (4)4 温度、水位报警控制电路设计 (5)4.1 温度控制电路 (5)4.2 水位报警控制电路 (7)5 电源设计 (10)结论与谢辞 (12)参考文献 (13)附件 (14)1 总原理图 (14)2 PCB图 (15)3 元件清单 (17)太阳能热水器监控仪的设计与制作信息工程学院通信网络与设备专业陈丽娜摘要:本系统是为太阳能热水器水温水位的检测和控制而设计的。

在整个控制系统中，运算放大器为控制核心部件，由传感器分别检测水温和水位，实现对水温和水位、上水测量、显示、报警等功能，并以电磁阀、继电器为阀门开关实现全自动加热、上水。

整个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便，达到设计要求。

关键词:运算放大器水温传感器检测与控制Design of Solar Water Heater’s Monitor Information Engineering College Communications Network and Equipment of Professional Chen Lina Abstract:.This system is for the solar water heater temperature detection and control of water level design. In the whole control system, the op-amp for the control of the core components, from sensors to detect water temperature and water level, water temperature and water level to realize, Sheung Shui, display, alarm and other functions, and to solenoid valve, relay valve switch for the realization of full Auto heating, Sheung Shui. The whole system of high precision, high temperature and strong, easy to adjust, test convenient, meet the design requirements.Keyword:operational amplifier temperature sensors detection and control引言当前能源紧缺，用电紧张，太阳能是绿色能源，得到广大用户的喜爱。

采用组态王研制的太阳能发电系统监控软件摘要：为了提高太阳能发电监控软件的通用性、可靠性和稳定性，降低编程工作量，利用组态王研制出太阳能发电系统监控软件。

整套监控软件能实现对太阳能发电场各发电单元进行实时监视及控制，对出现的各种故障进行相应的处理与保护，可极大地提高太阳能发电的自动化水平。

关键词太阳能；发电；组态王；监控软件0、引言随着计算机及网络技术的高速发展，计算机硬件成本的大幅降低以及可靠性的不断提高，使得计算机网络在工业控制系统上得到了广泛的应用，而监控软件的开发是其中很重要的一部分。

在当今的工业控制系统中常用的功能，如数据输入输出、实时曲线图、数据库、历史趋势图、报表的生成、故障报警等一般都是软件人员通过编程实现的，工作量较大、通用性较低，应用对象变化时，程序要重新设计。

这种方法实现的监控软件功能可靠性较低。

随着分布式计算机监控系统的发展，人们越来越看重软件的组态和配置功能。

组态软件通用性强，对于不同的应用对象只需要改变数据实体即可适应。

这样，既可大大提高系统的成熟性和可靠性，又可缩短程序的开发周期，提高效率，程序的维护也简单方便。

采用组态软件开发的工业过程集散控制系统监控软件，可实现整个系统的监视、控制、调度和管理的功能，且性能可靠、人机交互界面逼真、友好。

组态王具有以下独特的优点：工程管理，画面制作系统，报警和事件系统，报表系统，控件，通讯系统，安全系统，网络功能，冗余系统等等。

现已成为国内组态软件的客户首选，并且作为首家国内组态软件应用于国防、航空航天等重大领域。

本文采用组态王研制的太阳能发电系统监控软件，只要在工控机上对软件界面进行操作就可以控制单台或多台的太阳能发电机构。

1、太阳能发电系统的组成整个系统分为上位机层、前端机监控层、智能监控层和跟踪机构层4个层级，系统结构图如图1所示。

上位机为可上网的电脑，用来实现对整个太阳能发电系统中人员管理和综合数据管理；前端机监控层相当干现场管理层，是本监控系统的核心部分。

光伏监控系统主控制器程序设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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太阳能发电监测系统设计1.数据采集：系统需能够准确地采集太阳能电池板的发电信息，包括发电功率、电压和电流等指标。

这些数据可通过传感器和数据采集设备进行收集，并通过无线通信方式传输到监测系统。

2.数据处理与分析：监测系统需具备强大的数据处理能力，能够对采集到的数据进行实时处理和分析。

通过数据处理和算法，系统可计算出太阳能电池板的实际发电效率，判断系统是否正常运行，并作出相应的提示和报警。

3.数据存储与管理：监测系统需具备数据存储和管理功能，能够存储大量的历史数据，并支持数据的查询和导出。

这样可以方便用户对系统性能进行分析和比较，从而提高太阳能发电系统的运行效率。

4.用户界面与报告生成：监测系统需具备友好的用户界面，使用户能够方便地查看系统的实时状态和历史数据。

同时，系统还应能够生成各种类型的报告，包括日、月、年度报告，以及异常报告等，从而为用户提供更详细和全面的信息。

5.远程监控与控制：监测系统需支持远程监控和控制功能，让用户能够通过互联网随时随地访问系统，并对太阳能发电系统进行远程监控和控制。

这样不仅提高了系统的可用性，还能够及时发现和解决问题，提高太阳能发电系统的稳定性和安全性。

为了实现以上功能，太阳能发电监测系统的设计需要综合考虑硬件和软件的因素。

在硬件方面，主要包括传感器、数据采集设备、通信设备和数据存储设备等。

传感器负责采集发电信息，数据采集设备负责将采集到的数据传输给监测系统，通信设备负责系统与用户之间的数据传输，数据存储设备负责存储和管理数据。

在软件方面，主要包括数据处理和分析算法、数据库和用户界面等。

数据处理和分析算法负责对采集到的数据进行实时处理和分析，数据库负责存储和管理数据，用户界面负责提供用户操作和查找数据的界面。

综上所述，太阳能发电监测系统的设计需要综合考虑硬件和软件的因素，以实现数据采集、处理和分析、数据存储和管理、用户界面与报告生成以及远程监控与控制等功能。

只有通过全面而有效的监测系统，太阳能发电系统才能高效稳定地运行，为用户提供可靠的电力供应。

安徽精能绿色能源有限公司JN-MPPT降压型太阳能控制器上位机监控平台操作手册安徽精能绿色能源有限公司地址：安徽省合肥市高新区永和路99号目录一、硬件连接 (2)1、RS485通讯的连接 (2)2、设备和PC的连接 (2)二、参数配置 (3)1、软件的安装 (3)2、软件界面的介绍 (3)3、参数的配置 (4)三、参数监看 (7)1、实时运行数据 (7)2、实时运行参数曲线 (7)3、历史数据 (8)说明：本操作手册指导用户使用上位机后台查看设备工作状态及设置设备各项参数。

一、硬件连接1、RS485通讯的连接控制器设备采用RJ45接口（RS485的通讯协议）和上位机通讯：图1-1RJ45接口（RS485通信协议）2、设备和PC的连接采用我司配件中的专用网线（1.5米）与RJ45转USB接口转换器（RS485通信协议）配合使用实现控制器与上位机通信，详见下面接线图：图1-2RJ45转USB接口转换器（RS485通信协议）图1-3控制器与PC连接图注意：专用网线水晶头蓝色护套端接控制器设备，黑色护套端接RJ45转USB转换器，RJ45转USB转换器的USB口和电脑上USB口对插连接；警告！禁止使用任何网线做为通讯连接线将设备与PC监控端口直接相连接，否则会造成设备及PC损坏！二、参数配置1、软件的安装先将控制器附带的光盘放入电脑的光驱中，然后读取光盘信息，分别将4个安装程序依次顺序装配上；步骤程序备注步骤1USB串口驱动程序步骤2微软Access数据库插件步骤3安装提示：该电脑已安装更高版本的软件，则无需安装；步骤4太阳能MPPT控制器监控软件2、软件界面的介绍软件安装完成后，双击电脑桌面的“太阳能MPPT控制器监控软件”快捷键图标，打开监控软件操作界面。

图2-1软件界面图软件界面如上图所示，主界面区域分为菜单栏、状态栏、设备树、运行参数显示区、故障报警显示区。

菜单栏：编辑和运行参数，功能分别如下：菜单项功能备注系统添加、删除、编辑设备；通信设置编辑通讯的参数，包括串口号、串口参数等等；参数设置读取和编辑设置运行参数，包含蓄电池参数设置和设备参数设置；查询查询和编辑历史数据，以及导出报表功能。

太阳能发电机控制系统的温度采集电路设计丁富;周汉义;阮青亮;任金鹏【摘要】介绍了一种基于AD7606多路K型热电偶温度采集电路的设计,采用斯特林太阳能发电控制系统,运用热电偶与AD转换芯片AD7606组成温度采集电路,将采集好的数据经单片机进行数据处理后传送给上位机.实验结果表明,文中设计功能稳定、精度高,分辨率高的温度测量要求,达到了技术指标.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2013(026)005【总页数】4页(P68-70,73)【关键词】斯特林;K型热电偶;温度测量;数据采集电路;AD7606;INA128【作者】丁富;周汉义;阮青亮;任金鹏【作者单位】合肥工业大学材料物理与化学系,安徽合肥230009;合肥工业大学材料物理与化学系,安徽合肥230009;合肥工业大学材料物理与化学系,安徽合肥230009;合肥工业大学材料物理与化学系,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TM615碟式斯特林发电系统利用旋转抛物面反射镜将太阳光聚焦到位于抛物面焦点的接收器上，接收器内的工质被加热到约750℃，驱动斯特林发电机发电，它具有光电转换效率高、耗水量低、发电方式灵活及可逐步规模化等特点［1］。

K型热电偶是一种常用的温度传感器，它利用热电效应，根据冷热端温度差产生的热电动势来测量温度，且具有线性度好、测量精度高、构造简单、使用方便等优点。

斯特林太阳能发电机的温度测量系统工作原理如下:各路K型热电偶输出的mV级模拟信号经过温度采集电路转换成数字信号，然后通过并口通讯方式送入单片机，单片机读取到数字量之后再结合温度补偿电路获得的数字量，按照一定的算法将数字量换算为对应的温度。

最后将温度值传送给上位机。

整个温度测量系统结构如图1所示。

图1 温度测量系统框架图本文主要讨论温度测量系统中的温度采集电路部分，温度补偿电路不作讨论。

1 温度采集电路设计及其原理1.1 电路设计原理由于发电过程中需要同时测控近40组温度参数，所以需要多路K型热电偶同时对各个测温点的温度进行测量。

基于LabVIEW的太阳能跟踪器监控系统设计张思文【摘要】针对光伏发电效率低、成本高等特点,设计了太阳能光伏跟踪系统.采用LabVIEW开发平台设计了系统监控软件,通过与DSP控制器、逆变器进行串口通信,实时采集光伏电压和电流参数、逆变器运行参数、DSP控制参数等,实现了系统的数据监测与控制功能.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2015(008)004【总页数】6页(P41-46)【关键词】光伏跟踪;LabVIEW;监控系统【作者】张思文【作者单位】上海电气集团股份有限公司中央研究院上海 200070【正文语种】中文【中图分类】TK51能源是整个世界发展和经济增长最基本的驱动力量，是人类赖以生存的基础。

光伏发电系统越来越受到各国的关注，世界光伏发电的年装机容量也在大幅增长。

然而，光伏发电效率低、成本高的缺点制约了它的发展。

因此，提高光伏发电的效率、降低成本成为光伏发电亟需解决的问题之一[1-2]。

太阳能跟踪系统的目的是使光伏电池板跟踪太阳的运动，设法增加光伏电池板所受到的光照强度、光照面积以及光照时间，最大限度地利用太阳能，增大光伏电池板的输出功率，从而提高光伏发电效率。

太阳能光伏跟踪系统总体结构如图1所示。

该系统主要由光伏板、太阳能跟踪控制器、并网逆变器、上位机监控软件、蓄电池及负载构成。

工作原理为：太阳能跟踪控制器控制光伏板运动，光伏阵列发出的直流电一部分经逆变器供给负载，多余的电则给蓄电池充电以备用，上位机监控软件同时与控制器和逆变器通信，采集并存储数据。

太阳能跟踪控制器的作用是使光伏电池板跟踪某个设定轨迹，具体来说就是要掌握太阳的运行规律，利用自动跟踪的方式，使太阳电池板的朝向跟随太阳位置的变化，尽可能地保持太阳能电池板表面与太阳光垂直。

跟踪轨迹实质上就是要得到太阳位置和电池板的板面位置何时处于最佳的对应状态，根据太阳运行轨迹位置算法计算太阳的高度角和方位角，驱动和控制电机，让光伏电池板达到指定的位置。