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2.1方案比较方案一设计的太阳能热水器控制系统以89C52单片机为检测控制中心单元，采用DSl2887实时时钟，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。
控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置(电加热器)使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。
实际应用结果表明，该控制器和以往显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点。
AT89C52图2-1 系统硬件结构图方案二采用系统的温度采集选用PTl000铂电阻温度传感器，采集到的电压信号经集成运放LM324放大到2.O一5.0伏之间，送入串行加转换器11LCl543N，转换结果由单片机处理，其电路原理如图3所示．设计时将加转换器的参考电压设置为vREF+=5．0V，VREF=1.5V．LM324按照同相比例放大电路连接，则V o=vi*(Rt/R+1)=0.5*(Rt/300+1)．Rt值的变化表示了PtlooO温度传感器温度的变化，每个温度值对应一定的转换结果。
可以在程序中建立一个查找表，表中每个元素的地址即为转换结果，元素值即为所对应的温度值。
图2-2 系统硬件结构图12.2方案选择方案一硬件电路简单，程序设计复杂一些，但是我已经使用开发工具KEIL用汇编语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。
由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有问题。
根据设计的要求，以及设计的便捷性，综上所述，本课题采用方案一对系统进行设计。
3．单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计物3.1.1单片机系统设计单片机系统由AT89C52和一定功能的外围电路组成，包括为单片机提供复位电压的复位电路，提供系统频率的晶振。
这部分电路主要负责程序的存储和运行。
上图中MCS-51内部时钟方式电路外接晶体以及电容C5和C6构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
摘要本文设计了一个太阳能热水器智能控制系统。
它以89C52单片机为核心，配合电阻型4档水位传感器、负温度系数NTC热敏电阻温度传感器、8255A扩展键盘和显示器件、驱动电路（电磁阀、电加热、报警）等外围器件，完成对太阳能热水器容器内的水位、水温测量、显示；时间显示；缺水时自动上水，水溢报警；手动上水、参数设置；定时水温过低智能电加热等功能。
其中本文第一章主要说明了太阳能热水器智能控制系统的研究现状和本课题的主要任务，第二章对系统的整体结构作了简单介绍，第三章重点介绍了水位水温测量电路，第四章介绍了时钟电路，第五章介绍了显示和键盘电路，第六章对其他电路作了介绍，第七章是对水位测量电路的硬件调试。
本系统对于水位传感器、水温传感器的电阻数据的处理均采用独特的RC充放电的方法。
它与使用A/D转换器相比，电路简单、制造成本低。
特别适用于对水位、水温要求不精确的场合。
关键词：太阳能，热水器，控制器，89C52，RC充放电IAbstractThis article has designed a intelligence control system for solar-powered water heater. It take the 89C52 microcontroller integrated circuit as the core, the coordinate 4 grades of waters level resistance sensor, the negative temperature coefficient NTC thermistor temperature sensor,the 8255A expansion keyboard and the demonstration component, the actuate circuit (solenoid valve, electric heating, warning) and other periphery component, completes to the water level and temperature measure and demonstrate; the time demonstrate; lack of water automatically upstream, the water overflow warn; fixed time intelligencely electric heat.The first chapter of this article mainly explained the research situation of the solar-powered water heater intelligence control system and the primary mission of this topic. The second chapter has made the simple introduction to the overall construction of the system .The third chapter introduced with emphasis on the water level and water temperature metering circuit.The fourth chapter introduced the clock circuit .The fifth chapter introduced the demonstration and the keyboard circuit,.The sixth chapter has made the introduction to other circuits. The seventh chapter is the hardware debugging of the water level measuring circuit.Regarding the process of the water level sensor and water temperature sensor resistance data this system uses the method of the unique RC electric sufficient and discharging. Compared to using the A/D converter, the electric circuit is simple, the production cost is low. Specially it is suitable for the water level and the water temperature measuring requested unprecise situation.Key word: Solar energy, water heater, controller, 89C52, RC electric sufficient and dischargeII目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................... I I 目录 ....................................................................................................................... I II 第一章引言 . (1)1.1 课题的背景意义 (1)1.2 太阳能热水器和其控制器的发展现状 (1)1.3课题的研究内容 (3)第二章太阳能热水器智能水位控制系统整体结构介绍 (4)第三章水位和水温测量电路硬件设计 (5)3.1 水位测量电路 (5)3.1.1 方案比较选择 (5)3.1.2水位测量电路的具体设计及优化 (8)3.2水温测量电路 (15)3.2.1方案比较选择 (15)3.2.2 水温测量电路的设计及温度计算方法 (16)3.3 水位、水温测量电路的整体设计 (20)第四章显示电路 (21)4.1 方案选择 (21)4.1.1 8255A芯片介绍 (21)4.1.2 8255A在太阳能热水器控制电路中的作用 (24)4.2 显示电路工作原理 (25)4.2.1 8255A显示电路的硬件结构。
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计摘要太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。
本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介绍太阳能、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。
这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。
全文分三大部分。
第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。
第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。
第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。
关键词：太阳能热水器;实时时钟;单片机Design of control system for Solar Water Heaterbased on SCMAbstractSo lar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、Single Chip Microcomputer(SCM).According to the request and characteristic of Solar Water heater for the controller. Providing a design of Intelligent Con- troller for Solar Water heater based on SCM. Sum up a design way of the system’s hardware and software. This article is divided into 3 parts. Part One is Chapter1,including the use and perspective of solar energy. Part Two, including Chapter 2, describing the including and the theory of this solar water heater. Part three, including Chapter 3,Chapter 4: the design of hardware and software、the theory of the circuit. Separately introducing common solar water heater and cycle system, the development and theory of Single ChipMicrocomputer(SCM),which are the basic theory and necessary precondition.Key Words：Solar Water Heater；Real clock；Single Chip Microcomputer(SCM)目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (V)第1章绪论 (6)1.1太阳能热水器的发展背景及意义 (6)1.2太阳能热水器的主要功能 (7)第2章：太阳能热水器的组成及工作原理 (9)2.1太阳能热水器组成及原理 (9)2.2主要芯片的结构与特点 (10)2.2.1 AT89C51单片机结构特点 (10)2.2.2 74HC595及74HC138介绍 (12)2.2.3 DS1302实时时钟芯片简介 (13)第3章：太阳能热水器硬件设计 (16)3.1太阳能控制器硬件结构 (16)3.2控制器实时时钟接口电路 (16)3.3温度检测及A/D转换 (17)3.4看门狗和复位接口电路的设计 (19)3.5键盘和显示接口电路的设计 (20)3.5.1 键盘电路 (20)3.5.2 显示接口电路的设计 (21)3.6水位传感器 (23)第4章：控制器的软件设计 (25)4.1主程序设计 (25)结论 (26)参考文献 (27)附录一PCB元件材料 (28)附录二程序 (29)附录三NTC103F3950 温度阻值对照表 (37)附录四原理图及PCB图 (40)英文文献 (42)中文翻译 (48)指导教师评语表 (52)前言随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。
太阳能热水器自动控制系统绪论太阳能热水器已经进入千家万户，太阳能热水器给人们的生活或工作提供了很大的便利，但是还存在着很大的不足。
比如夜间用水，太阳能即便有很强的保温设备，但收到外接温差的影响，内部温度还是会下降。
如何实现热水的实时供给，成为一个研究的方向。
本课题根据上述问题，提出解决方案，重在研究自动加热系统，完善太阳能热水器的功能，提高使用性。
本设计使用STC89C52系列单片机作为主节制模块,实现太阳能自动控制系统设计，该系统由八个基本模块组成，实现对太阳能水箱水位、温度的实时检测并报警，通过按键调整时间设置，切换夜间自动加热和手动加热等多种功能。
本设计进行了proteus仿真，验证可行之后，通过软件绘制电路原理图，然后根据电气路焊接实物，在实物上完成所有预期功能。
关键词：单片机太阳能自动控制软件仿真ABSTRACTThe design is designed based on STC89C52 microcontroller to control the smart car automatic tracing system is easy to use, which covers the design of modules and software of automatic tracing smart car hardware on the main part. The smart car automatic tracing system is based on C52 microcontroller based controller core, then the four road to pavement of injection tube of infrared detection system to detect the track, then the signal detected by the real-time feedback transmission for C52 mcu. C52 microcontroller receives the detection signal, compares the relative software according to internal procedures,obtained through the analysis results to control the drive motor running, driving direction which drives rotation control to control the wheels of the car car, allowing the car to travel to their own along the track laying. In this way, the automatic tracing smart car is basically can be completed along the self laying automatic tracing on the track to run.Keywords:STC89C52，Infrared system，Direct-current machine，Auto-tracking目录1概述 (4)1.1本课题的研究意义 (4)1.2本课题研究的应用前景与国内外进展 (4)1.2.1国内wai进展及应用前景 (4)1.2.2本论文的研究目标与研究内容 (4)2 系统总体设计 (4)2.1 系统设计规划 (4)2.2模块方案论证 (5)3 硬件设计 (6)3.1传感器检测模块 (6)3.1.1液位传感器原理与应用 (6)3.1.2水温传感器检测模块 (7)3.2液晶显示模块 (8)3.3单片机 (8)3.3.1单片机晶振模块 (9)3.3.2单片机复位模块 (9)3.3.3单片机P0口上拉电阻 (9)3.3.4最小系统原理图 (10)3.4时钟模块 (10)3.5光耦继电器模块 (11)3.6电源模块 (11)3.7按键模块 (12)4 软件设计 (13)4.1软件架构图 (13)4.2系统设计总流程图 (13)4.3水位检测软件设计 (14)4.4液晶显示软件设计 (15)4.5温度传感器软件设计 (16)4.6时钟模块软件设计 (17)4.7按键扫描软件设计 (18)5测试和分析 (19)5.1测试 (19)5.2性能分析 (20)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1概述1.1本课题的研究意义随着科技的进步，太阳能热水器逐步进入千家万户。
23１、引言太阳能热水器因其具有使用方便、环保、节能等优点，已被越来越多的家庭、学校和工厂的卫浴系统所采用。
介绍了基于单片机的太阳能热水器自动控制系统的组成、硬件设计以及软件编程。
不仅实现了温度、水位和时间实时显示，而且设计了温度预约、水位预约、洗浴时间预约等控制功能；在水位低时自动上水，温度低时自动加热整个系统设计完整，实现了太阳能热水器的自动控制。
２、硬件电路设计系统以微处理器ＳＴＣ８９Ｃ５２为控制核心，采用模块化设计。
硬件结构由模数转换信号放大、ＬＥＤ显示、键盘、智能开关等模块组成。
采用ＴＭＣ水温水位传感器作为信息采集端口，将水温和水位信息转换为模拟电压信号；经模数转换（Ａ／Ｄ）模块ＴＬＣ０８３１将模拟电压信号转换为数字信号，通过串行通讯将数字信号传入微处理器ＳＴＣ８９Ｃ５２；微处理器将接收的数字信号处理，将水温值送到显示模块ＬＥＤ显示。
当水温或水位数值超出报警值时微处理器将发出报警信号驱动蜂鸣器和指示灯工作，同时发出自动加水或加热命令，保持水温和水位都在安全范围。
控制系统框图如图１所示。
２．１ 模数转换、信号放大模块设计为充分利用微控制器ＳＴＣ８９Ｃ５２的资源，设计了单通道分时双转换电路，既利用微控制器ＳＴＣ８９Ｃ５２分时开启水温和水位的电源使模数转换模块ＴＬＣ０８３１有序的进行转换。
为保证数据的精确度，放大模块采用高保真模拟放大器ＬＭ３５８。
其模数转换、信号放大原理图如图２所示。
２．２ 显示模块为保证显示效果，系统采用三位数码管静态显示；利用串行移位寄存器ＭＣ７４ＨＣ５９５接受显示数据和驱动数码管显示，其显示模块原理图如图３所示。
２．３ 键盘模块基于ＳＴＣ８９Ｃ５２的太阳能热水器控制系统设计李和平（娄底职业技术学院 湖南娄底 ４１７０００）摘要：设计一种基于单片机的太阳能热水器控制系统，系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为处理器，能实时监测热水器水箱内水的水位、温度及系统工作状态等信息，实现了太阳能热水器的智能控制。
第29卷 第3期2008年6月大连交通大学学报JOURNAL OF DAL I A N J I A OT ONG UN I V ERSI TY Vol .29 No .3 Jun .2008 文章编号:167329590(2008)0320091204基于89C52单片机的智能温控仪设计普仕凡1,张丽艳2,李桂林2,郭宇明2,孙灵姗2,郭峰2(1.大连市91550部队230所,辽宁大连116023;2.大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028)3摘要:采用89C52单片机,设计了一种应用于供暖系统的智能温控仪,该温控仪采用DS18B20三引脚的温度传感器和PCF8583时间芯片,可以自动实现不同时间采用不同的供暖温度.详细介绍了该仪表的硬件设计和软件流程,并分析了该温控仪的应用前景.关键词:智能;温控;单片机中图分类号:TP391文献标识码:AD esi gn of I n telli gen t Tem pera ture Con trolM eter Ba sed on 89C52SCMPU Shi 2fan 1,ZHANG L i 2yan 2,L I Gui 2lin 2,G UO Yu 2m ing 2,S UN L ing 2shan 2,G UO Feng2(1.I nstitute 230of Unit 91550,P LA,Dalian 116023,China;2.School of Electrical &I nf or mati on,DalianJ iaot ong University,Dalian 116028,China )Abstract:By adop ting 89C52SC M ,a kind of intelligent te mperature contr ol meter used forheating syste m has been designd .The meter adop ts the three p ins DS18B20te mperature sens orand ti m e chi p t o realize different heating te mperature on different ti m e aut omatically .The struc 2ture of this meter,hard ware design method and corres ponding s oft w are fl ow p r ocess is illustra 2ted in details .Finally,the f oregr ound of the meter app licati on is als o exp lained .Key words:intelligence;te mperature contr ol;SC M电热供暖主要用于我国北方的厂房以及家庭分户供暖.本文针对小区域电热供暖的实际需要开发了该仪器.本温控仪的功能是:①监测暖气管道内的回水温度.②对嵌入到暖气管道内的加热体进行软加电或断电.③24h 内,由用户通过键盘设定三段上限温度、下限温度、起控时间、停控时间.这可以满足供暖系统在白天、夜间、凌晨采用不同的供暖温度.1 智能温控仪组成图1 硬件框图该仪器的硬件框图如图1所示,由89C52单片机[1]、温度传感器(DS18B20)、时钟/日历芯片(PCF8583)、数码管、过零检测、可控硅、RS485、看门狗、键盘输入组成.3收稿日期:2007212208作者简介:普仕凡(1975-),男,工程师,硕士E 2ma il:pushifan@.92 大连交通大学学报第29卷2 软、硬件设计说明2.1 硬件设计本文给出了单片机与温度传感器及时钟/日历芯片的硬件设计说明,而且简单阐述了过零检测电路、可控硅驱动电路、看门狗电路及RS485通讯电路的原理及设计.(1)温度传感器DS18B20 图2 D S18B20与单片机的硬件连接图DS18B20[2]只有一个引脚用于通讯,可提供9～12位的数字温度测量结果(默认为12位),并具有非易失性的用户可编程温度上下限报警功能.它的温度测量范围是-55～+128℃.DS18B20可以不需要外部供电而从数据线上直接获得电源(寄生电源).每只DS18B20都有自己的64位串行(系列)码,它允许多个DS18B20在同一个总线上工作;因此仅用单片机的一条口线就可以监控较大区域内的多个热源情况.DS18B20采用T O 292封装,有三个引脚,其中1脚为(G ND )地,2脚为(QD )数据输入输出引脚,漏极开路单线接口引脚,当应用寄生电源供电时也提供电源,3脚为(VDD )电源正极,寄生模式下必须接地.智能温控仪中DS18B20与单片机的硬件连接如图2所示.DS18B20的数据总线需要一个417K 的上拉电阻.DS18B20采用严格的单线协议,每次进入DS18B20都必须遵循:初始化、ROM 命令、DS18B20功能命令这样的处理顺序,否则DS18B20将不会响应.初始化时主控单片机将数据总线拉低不小于480μs 来传送复位脉冲,主机释放总线后,当DS18B20检测到上升沿时,它等待15～60μs 后将总线拉低60～240μs 发送一个存在脉冲,这时主机与DS18B20的通讯才建立.智能温控仪中只用了一个DS18B20,采用DS18B20默认的12位温度测量结果,其准确度是010625℃.因此智能温控仪中只需要一个ROM 命令,两个DS18B20功能命令,它们的命令字分别为:0xCC (跳过ROM );0x44(开始温度变换);0x BE (读暂存器).(2)时间芯片PCF8583 图3 PCF8583与单片机连接图智能温控仪中的时钟芯片选择的是PCF8583.PCF8583通过I 2C 接口与单片机通讯,其内部除了有16个特殊功能寄存器外,还有240个自由RAM区可供使用,向这些RAM 区写入的数据不掉电时可长期存在.因此将用户设定的三段温度上下限和开启、关闭时间暂存于PCF8583自由RAM 区中,使用一个3.6V 的锂电池作为备用电池供电.具体电路如图3所示.在仪器工作区间PCF8583由电源经锗二极管(I N 5819)供电,同时给电池充电,仪器不工作时,PCF8583由电池经1K 电阻供电,使得时间和用户设置的参数不会丢失.(3)过零检测电路过零检测电路用于检测220V 市电的过零点,电路如图4所示.交流220V /50Hz 市电经过变压器T1后,变成9V /50Hz 交流电,降压后的交流电通过整流桥B3整流后,变为100Hz 的直流脉动电压送入电压比较器LM339,L M339将过零点附近的输入信号变成低电平,送入单片机外中断0.这样单片机就根据这一信号来计算可控硅的导通角位置,实现对可控硅导通角的控制.在本供暖系统中采用随机触发型可控硅,上电过程可控硅的导通角从0°增加到360°,历时10s,此后一直处于全导通状态. 第3期普仕凡,等:基于89C52单片机的智能温控仪设计93 图4 过零检测电路 (4)可控硅驱动电路图5 可控硅驱动电路可控硅驱动电路如图5所示.图中K1是60A 的随机触发可控硅,其控制电压为3～16V.当P1.6为低电平时,可控硅导通,如果P1.6发出一个低电平脉冲,则可控硅在P1.6发出低电平脉冲时导通,在220V 市电过零时截止.因此通过准确计算并控制P116发出低电平脉冲的时间,就可以控制加在加热体上的市电的导通角.(5)看门狗电路单片机软件因干扰等各种因素造成程序跑飞时,看门狗能适时复位,确保程序能够返回正常工作状态.本智能温控仪中,采用MAX813L 作为看门狗,如果MAX813L 的WD I 端在1.6s 内没有触发信号,单片机的RESET 端将产生复位脉冲,重新启动系统工作.为了使系统能正常工作,又要使系统在程序跑飞时能及时复位,这就要求有很科学的喂狗方法.本文采用主程序和子程序相结合的喂狗方式,在主程序里置位,在子程序里清零.(6)RS485通讯电路智能温控仪留有RS485接口,有利于实现对多个智能温控仪的连网监控.RS485接口电路如图6所示,采用半双工通讯方式.单片机的P1.7用于控制收发转换.图6 RS485接口电路图2.2 软件设计流程智能温控仪的单片机软件程序采用C 语言[3]编写,可读性强,程序存于单片机内部的Flash 中,其软件流程设计如图7所示.由图7可知,该智能温控仪程序包括参数初始化、PCF8583RAM 区数据的读写、开启关闭时间的判断、控制时间段的选择、对选出段的温度上下限判断、键盘处理、通讯处理等. 大连交通大学学报第29卷94图7 软件设计流程图3 应用前景该智能仪器体积小、成本低、智能化高,可以实时显示时间和温度,还能通过串口与计算机通讯;可以作为大型电热锅炉的控制部件,也可以嵌入小型家用取暖设备,实现定时定温供暖;还可以用于洗浴设备的定时定温控制.该仪器可以给使用单位和个人带来极大方便,使人们生活得更舒适.因此该仪器具有很好的市场前景.参考文献:[1]CYG NAL I N TEGRATE PRODUCTS I N C.C8051F单片机应用解析[M].潘琢金,孙德龙,等译.北京:北京航空航天大学出版社,2002:12268.[2]刘畅生.传感器简明手册及应用电路[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.[3]刘文涛.单片机语言C51典型应用设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.。
第31卷 第2期 吉首大学学报(自然科学版)Vol .31 No .2 2010年3月Jou rnal of Jishou University (Natural Science Edition )M ar .2010 文章编号:1007-2985(2010)02-0069-03基于A T89S52单片机的太阳能热水器控制系统设计＊张榜英(吉首大学物理科学与信息工程学院,湖南吉首 41600)摘 要:通过对当前的太阳能热水器硬件和软件的升级,设计了一个基于A T 89S52单片机的太阳能热水器控制系统,解决了由于水管保温差导致的残余热水变成冷水而引起不便的问题,从而提高了太阳能热水器的日使用率和普及率,对节能减排有着重要的意义.关键词:太阳能热水器;管道排空;智能加水;节能减排中图分类号:T N710 文献标识码:A太阳能资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染.由此可见使用家用太阳能热水器解决中低温用水无论是经济设益,还是节能减排效应,都是非常明显的.对促进可再生能源的开发利用,增加能源供应,改善能源结构,保护环境,实现经济社会的可持续发展起到积极的作用,是一项惠及子孙后代、利国利民的绿色工程.目前,太阳能热水器控制已经进入智能化阶段,市面上在售的控制器绝大部分具备温度、水位显示功能和自动控制功能.有的控制器配备有辅助电加热装置,自动实现了比较理想的人机交互界面.尽管太阳能热水器有着如上所述的诸多好处,但其在中南区的普及率不高.究其原因为不能即开即热,且控制方法智能程度不够.为了解决这2个问题,笔者对现有的太阳能热水器进行了硬件改造和软件升级设计,使其具有以下2个功能:管道排空功能;智能加水功能.使太阳能热水器更适合人们的生活需要,不再受楼层限制,提高其普及率,使得一楼用户用太阳能热水器也和顶楼一样方便.1 控制系统设计图1 控制系统原理图太阳能热水器控制系统结构如图1所示,单片机小系统由AT89S52、电源、时钟电路、复位电路组成.采用基于单片机小系统加外围设备构成的系统.单片机小系统接受温度传感器DS18B20、水位传感器和按键信号,通过端口输出信号到电磁阀、LCD 、蜂鸣器,以控制这些执行部件.温度采集模块专门收集水温信号送单片机处理,水位采集模块收集水位信号送单片机处理.按键输入主要采用直接控制方式,单片机小系统接受按键键入的信息,并作出响应.LCD 用来显示当前工作情况,时钟芯片DS1302提供精准时间,使系统在统一的时钟下工作.＊收稿日期:2009-12-25基金项目:吉首大学教学改革研究项目(教通[2009]3号)作者简介:张榜英(1975-),男,湖南泸溪人,吉首大学物理科学与信息工程学院讲师,主要从事智能控制和嵌入式系统研究、实验室管理及教学与研究.2 管道排空设计图2 排空原理图现在的太阳能热水器均放置在楼顶,初次用水前需放掉管中的冷水,由于出水管的保温效果不好,用水间隔超过约3min ,管中的热水又变冷了,用户再次使用时仍然必须先放完管中冷水,才能用到热水,不能即开即热.太阳能热水器管道越远要放掉的冷水就越多,造成水资源浪费和不必要的麻烦.导致目前每幢楼只有顶层的一两家使用太阳能热水器.排空原理图如图2所示,对现有太阳热水器管道进行改造,在热水器下的进水口下增加一个电磁阀3和一个三通,三通的一头接至水箱的溢出口.加水时,打开电磁阀1,通过三通从溢出口进水,达到设定水量时电磁阀1自动关闭,控制器打开电磁阀2,使管道中的水通过电磁阀2流进备用水箱(水箱通过排气口与外界保持气压一致),延时一段时间使电磁阀2自动关闭,备用水箱大小根据管道中的水量而定.用热水时,用户打开电磁阀3,一开龙头,马上就有热水可用了,根据所需热水用量考虑管道的长度,提前关闭电磁阀3,管道中的热水会从排气口吸气,使管道中的热水放光,达到排空目的.由于管道已排空,还彻底解决了冬季太阳能热水器管道冻结甚至冻裂的问题,备用水箱中的水可用于洗手、洗衣或冲厕所等.3 智能加水设计中南地区天气多变,日照量不充足,尤其是春冬两季,每天天气更是变化无常.目前太阳能热水器加水是由用户预先估计天气情况设定加水量,用户对一天的天气情况无法准确估计,一旦加水太多,天气变冷,水温不够热则不能使用(温度要在45摄氏度以上才方便洗澡、洗碗等),用辅助电加热又达不到节能目的.图3 智能控制模式子流程加水量太少,天气变好时又不能充分利用光照生产更多的可用的热水,因为水温低时,真空管转换效率高,升温快,所以在低温时能尽量多加水就能充分利用光照最大量地生产热水.对现有太阳能热水器的软件进行升级,在现有功能的基础上,增加智能控制模式.在智能控制模式下控制器能根据天气情况自动加水,在保证水温达到可用的前提下(用户可自行设定最低温度T 设,比如设为50℃)使可用的水量达到最大,最大程度地满足人们的生活需要.智能控制过程:每天早上控制器自动控制水箱水量达到1/3,避免真空管空烧.当条件1成立即水箱内水温大于或等于T 设+ΔT (用户可自行设定ΔT时,控制器自动加水;当条件2成立,即水箱水温小于或等于T 设-ΔT 时停止加水,当水箱已加满水或用户定时到了认定时间则自动退出智能控制模式.在智能控制模式中不进行管道排空处理,当退出智能控制模式时进行排空处理.在智能控制模式中,由于冷水从水箱上面加入,避免了由底部进水,冷水直接进入真空管导致真空管破裂的可能,保险起见还可控制进行间歇式加水,智能控制模式子流程图如图3所示.70吉首大学学报(自然科学版)第31卷4 应用价值分析目前太阳能热水器常用的水管内径为12mm ,按6层楼每层楼高3m 即管长按18m 来计算,每次排掉的冷水v =h ×πr 2=18×3.14×(6×10-3)2=2034.7×10-6m 3=2.0347L .假设一家人1d 平均节约用水2L ,以湖南省为例,全省目前总人口约为0.69亿,按0.1亿家庭计算,有10%用太阳能热水器,其中30%人进行改造升级,1a 按200d 用热水器的水算,将节约用水V =2×0.1×10×10%×30%×200L =1.2×10L =1.2×106m 3,假设1个人1d 用100L 水,这些水可以供1个人用3.3万a ,也就是3.3万人用1a ,在当前水资源紧张的形势下有非常重大的意义.目前每幢楼只有不到1/3的用户使用太阳能热水器,潜在的市场很大,假如每家每户均使用太阳能热水器,再加上直接用热水做饭可节约煤气等能源,节约的水和能源就更可观了.[3]5 结语通过增加1个三通和2个电磁阀进行管道排空设计,成本低廉,改造方便,减少了水的浪费,使太阳能热水器用户不再受楼层限制.再通过对软件进行升级,增加智能控制模式,使得太阳能热水器的日使用率大大提高,为太阳能热水器的普及扫除了障碍,直接经济效益可观,同时对节能减排、保护环境,具有重大战略意义,值得推广.参考文献:[1] 王书清,王海燕,高立峰,等.太阳能热水器节能减排效益分析[J ].科学与管理,2008(3):67-68.[2] 于洪水,袁家普,曹 静.太阳能热水器即开即热技术方案分析[J ].中国住宅设施,2009(3):54-55.[3] 朱定见.基于液压换向阀的太阳能热水器开即热装置的研制[J ].液压与气动,2009(1):59-60.Design of Control System of Solar Water -HeaterZH ANG Bang -ying(Co llege of Physics Science and Info rmatio n Engineering ,Jishou U nive rsity ,Jishou 416000,H unan China )A bstract :The hardw are and the softw are of the current sola r w ater heate r are upg raded .A control sy stem of so lar w ate r heater based on A T89S52microco ntro lle r is desig ned ,w hich solves the problem that the residual ho t w ate r w ill cool do w n due to poo r insulation of the pipe .The desig n increases the daily utiliza -tion rate and the popularity rate of the solar w ater heate r ,and is of g reat significance to energ y conserva -tion and emissio n reduction .Key words :solar w ater heater s ;pipe emptying ;intelligent w atering ;energy conservation and em issio n re -duction(责任编辑 陈炳权)(上接第68页)Charge Pump PLL Circuit Design and Performance Stu dyLI Bing 1,H UANG Zong -hao 1,W U Jian -hui 2(1.I nteg rated Circuits Collog e Southeast U niv ersity ,,Wuxi Branch ,W uxi 214135,Jiang su China ;2.N atio na l A SIC Sy stem Enginee ring Center ,Nanjing 210096,China )A bstract :The techno logy of PLL is widely used in various dom ain of comm unication .Charg e Pum p PLL consists of PFD ,CP ,LPF ,VCO and frequency divider mo dule .G rounded on the non -ideal effect of Charge Pump PLL ,an optimized design has been carried out .A co rrespo nding acting mo del has been created ,in the process of sy stem desig n ,simulated and proved though simulink .A cco mplished by CM OS Process and the entire sy stem meets the design dem and and w o rks w ell .Key words :frequency synthesis ;charge pump PLL ;optimized desig n ;acting mo del (责任编辑 陈炳权)71第2期 张榜英:太阳能热水器控制系统设计。
第20卷 第3期郑州轻工业学院学报(自然科学版)Vol .20 No .3 2005年8月JOUR NAL OF ZHENGZHOU UNIVER SITY OF LIGHT INDUSTRY (Natural Science )Aug .2005 收稿日期:2005-04-14 作者简介:王俊杰(1972—),男,河南省南乐县人,郑州轻工业学院助理工程师,主要研究方向:模糊控制技术. 文章编号:1004-1478(2005)03-0067-02基于89C51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计王俊杰(郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南郑州450002)摘要:以89C51单片机为检测控制核心,采用DS12887实时时钟,设计了一种太阳能热水器智能控制器.该控制器具有时间、温度、水位设定与控制功能,及良好的抗干扰性能.关键词:单片机;自动控制;太阳能热水器;实时时钟中图分类号:TP273 文献标识码:ADesign of intelligent controller of solar heater based on 89C51single chipW ANG Jun -jie(College .of Electr .Infor .Eng .,Zheng zho u Univ .of Light Ind .,Zheng zh ou 450002,China )A bstract :Solar heater controller is designed with 89C51as detecting and control core by adopting DS12887lining control clock .It has the following functions :time ,temperatur e and water level fixing and control and anti -jaming .Key words :single chip ;automatic control ;solar heater ;lining control clock0 引言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,很多控制器只具有温度和水位显示功能,不具有温度控制功能.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.鉴于此,笔者以89C51单片机为检测控制核心,采用DS12887实时时钟,设计了一种太阳能热水器微控制器,不仅实现了时间、温度和水位参数的实时显示,而且具有时间设定、温度设定、水位设定与控制功能,停电后再来电时也不用重新设定.1 系统硬件设计及原理给太阳能热水器加装自动控制功能,主要是加装一个数据采集系统和一个微电脑控制板.笔者选用89C51单片机为核心控制器,组成热水器微控制系统.系统框图如图1所示.图1 热水器微控制系统框图 数据采集系统通过水温传感器和水位传感器分别采集水温、水位连续变化的模拟量信号,通过TLC0832模数转换器把模拟信号转换成数字信号,送到CPU89C51中进行处理.本系统具有24h 定时和实时显示功能,因此硬件设计上必须有一个实时时钟来为系统提供准确的基准时间,在软件上则要定时地读出当前的时间,并同设定时间相比较以决定系统的工作情况.系统采用美国达拉斯公司生产的DS12887实时时钟芯片.该片主要特点为:断电情况下运行10a 以上不丢失数据,计秒、分、时、日、月、年,并具有闰年补偿功能,可用二进制数码或BCD 码表示时间日历和警报.89C51通过RXD 和TXD 采用串行通信方式向串入并出芯片74LS164发送显示代码,从而实现时间、水位和温度的显示.2 微控制器的软件设计软件的主要功能是完成对硬件的控制,时间、水位和温度的显示以及对采样信号、键盘指令的处理.系统的软件部分主要由主程序、键盘子程序(见图2,图3)、显示子程序等组成.对于温度和时间,每次设定结束后,就将设定值存入DS12887的非易失性R AM 中,下次开机时进行读取.这样,系统在不进行设定时,就认为该设定值与前一次设定值一样,为用户解决了每次开机总要重新设定的问题;若系统在运行过程中停电,再次来电后不用重新设定,就能按原设定值对温度进行控制,增强了微控制器适应外部变化的能力.图2 主程序3 电路抗干扰设计本系统是用于现场控制的单片机应用系统,易受各种干扰侵袭,因此抗干扰设计比较重要.其方法图3 键盘子程序是:采用集成稳压模块来保证供电的稳定性,防止电源系统的过压和欠压;利用低通滤波器滤去高次谐波以改善电源波形,采用小电感大电容构成的滤波网络.在PCB 设计时,数字地和模拟地要分开,分别与电源端地线相连,同时加宽电源线和地线,并且尽量使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致;设计中将所有器件的地接于一点,并使接地构成环路,减少接地电位差,从而减少干扰.在软件设计时,首先采用硬件“看门狗”电路与软件“看门狗”技术相结合,当系统陷入“死循环”时,可强迫程序返回到单片机复位入口,使系统运行纳入正规;其次,在未使用的中断区、R AM 区、用户程序各模块之间空余的单元安排了软件陷阱,及时捕捉乱飞程序并将其引入复位入口地址;最后,对重要的指令采取指令冗余,对重要的数据采取数据冗余.4 结语该智能型太阳能热水器微控制器具有控制精确、方便的特点,并且易于控制,具有良好的抗干扰性能等特点.参考文献:[1] 何立民.单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2001.[2] 王幸之.单片机应用系统抗干扰技术[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2000.[3] 张毅刚.MCS —51单片机应用设计[M ].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.·68·郑州轻工业学院学报(自然科学版)2005年。
基于AT89S52单片机的太阳能热水器控制系统设计
张榜英
【期刊名称】《吉首大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(031)002
【摘要】通过对当前的太阳能热水器硬件和软件的升级,设计了一个基于AT89S52单片机的太阳能热水器控制系统,解决了由于水管保温差导致的残余热水变成冷水而引起不便的问题,从而提高了太阳能热水器的日使用率和普及率,时节能减排有着重要的意义.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】张榜英
【作者单位】吉首大学物理科学与信息工程学院,湖南,吉首,41600
【正文语种】中文
【中图分类】TN710
【相关文献】
1.基于AT89S52单片机的水温控制系统设计 [J], 李小卓
2.基于AT89S52单片机控制检测系统设计 [J], 王栋;靳鸿
3.基于AT89S52单片机智能滚动画布广告窗控制系统设计 [J], 徐大诏;邢烽;刘军;胡壮
4.基于AT89S52单片机的双水箱水位控制系统设计 [J], 郑国伟;齐虹;林瑞全
5.基于AT89S52单片机的汽车4WS控制系统设计 [J], 张艳山;朱亚伟
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• 191•随着我国经济水平的不断提高，民众对生活质量的追求也在不断进步，对于现代家庭而言，热水器成为了必备的生活电器。
目前市面上的电器主要是电热水器、燃气热水器以及太阳能热水器。
就能源节约性能而言，太阳能热水器占据了绝对优势，这也将其功能单一且操作繁琐的劣势暴露出来。
为解决这些现象，我们对基于单片机的太阳能热水器进行分析研究，在控制系统设计方面寻找更好的设计方案。
引言：太阳能热水器设计是以单片机AT89C52为核心控制器，通过该控制器将监测的水位、水温等信息进行运算处理，传送到单片机中。
单片机的工作机制会生成两方面的工作指令。
一是将检测到的基础信息在可视化框中显示出来，使使用者直观的了解到水温与存水量。
二是将现有的水温水量等数据进行运算比较，根据运算的结果与标准值比对后下达工作指令，保证热水器的正常工作。
1 系统设计1.1 系统的设计理念针对单片机的太阳能热水器，我们采取自动控制系统，对水温、水位等数据进行监测，以确保其正常工作。
1)水温显示针对常规的太阳能热水器而言，一般会在点阵型液晶模块中显示水温，水温的标准范围一般在0摄氏度到99摄氏度之间，而针对这种电子类产品，我们没有办法十分精确，所以允许存在几摄氏度的误差。
2)水位显示与水温显示相同的，热水器的存水量也是可以检测的。
对目前市面上的太阳能热水器控制系统产品，本设计精度更高，水温、水位显示更详细。
1.2 硬件设计太阳能热水器因利用节约型能源太阳能进行工作被认可，另外因其有无污染、使用方便、节约能源且经济成本低的优势，所以许多家庭选择太阳能热水器作为家庭使用的重要电器。
本文中，单片机的太阳能热水器通过单片机AT89C52为核心控制器将监测的水位、水温等信息进行运算处理，传送到单片机中。
单片机的工作机制会生成两方面的工作指令。
一是将检测到的基础信息在可视化框中显示出来，使使用者直观的了解到水温与存水量。
二是将现有的水温水量等数据进行运算比较，根据运算的结果与标准值比对后下达工作指令，保证热水器的正常工作。
毕业设计（论文）学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号学生学号学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名202 年月基于单片机的太阳能热水器温度控制系统摘要随着时代的发展与技术的进步，运用单片机为主要技术手段的温度采集与控制系统的研发与应用取得了很大进步，对于在生产及生活中在温度的控制水平上有了很大的提高。
本文主要研究应用STC89C52单片机和DS18B20数字温度传感器的温度测量系统。
利用集成电路温度传感器DS18B20测量热水器水温，将被测的水温与已设定标准值比较，单片机通过使用LCD液晶显示器显示当前水位高低、当前水位、已设定的温度报警数值和当前被测的温度。
当温度过高时，系统会发出警报，同时关闭热水器加热装置。
当温度降到已设定最低温度时就继续给热水器加热装置通电，继续加温，如此反复监控温度。
这样就可以节约能源，提高能源的使用率。
针对系统的要求和特点，在上述硬件电路及实现方法的基础上，设计了基于单片机的电热水器温度控制系统。
关键词：STC89C52;LCD1602;温度控制;DS18B20Based on single chip microcomputer waterheater’s temperature control system designABSTRACTWith the rapid development of microcomputer measurement and control technology and widely used, with the single chip processor as the core temperature gathering and control system of research and application to a large extent, improve the production control of the temperature level in the life. The main research based on the AT89C51 single chip microcomputer and DS18B20 digital temperature sensor temperature measurement system. The water heater temperature using integrated circuit temperature sensor DS18B20 measurement, and compare the water temperature with the setting of the measuring. Than through the use of the LCD display shows upper and lower limit of water level , the current level , pre-set temperature alarm value and the current temperature . When the temperature more than set alarm temperature, the system will alarm sound, and shut down the water heater burner at the same time. Wait for the temperature to a lower value when can back to the water heater burner electricity, continue to heat, so temperature monitoring. So you can save energy, improve energy utilization rate. In accordance with the requirements and features of the system, on the basis of the hardware circuit and the realization method of using assembly language, the water heater temperature control system based on single chip microcomputer is designed.Key words: AT89C51;LCD1602; Temperature control;DS18B20目录摘要 (II)ABSTRACT............................................................................................................................................ I II 1绪论 .. (1)1.1课题背景及研究意义 (1)1.2太阳能热水器的应用及意义............................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的太阳能热水器控制系统设计摘要：随着社会经济和科学技术水平的不断提高，能源危机、环境恶化等问题日益严重。
开发利用可再生资源成为解决这些问题的重要途径之一。
太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源受到了人们越来越多地关注。
在众多种类的太阳能热利用技术中，集热器是最主要的部件，其性能直接影响到整个系统的效率。
因此研究高效率的集热器具有非常重大的意义。
目前市场上存在多种类型的太阳能热水器产品，但大多数都需要人工操作或辅助设备来实现对水箱水温的调节。
本文针对这一现状提出了一种新型的自动控制方法——以单片机为核心控制器件，通过传感器检测水箱内水位变化情况并将信号传递给单片机进行分析处理后发出指令驱动电磁阀开闭进而改变进水流量大小，从而达到控制水流量的目的。
该装置结构简单，安装方便且成本低廉，可以广泛应用于各种场合。
关键词：单片机；太阳能；热水器控制引言在日常生活中，我们经常会用到热水器。
为了更好地满足人们的需要，对热水器的要求越来越高。
因此，本文提出一种利用单片机来实现对太阳能热水器进行控制和调节的方法。
这个方法可以很方便、快捷的使得热水器正常运行并且达到所需的效果。
当然,要想真正发挥出它应有的作用,就必须保证热水器有一个良好的环境。
所以,本课题主要是研究如何让太阳能热水器处于最佳状态下,从而提高其使用效率。
另外,还应该注意以下几点问题:(1)安装时要考虑到周围的环境；(2)选择合适的材料作为太阳能集热板；(3)合理设置水温以及水量等参数。
总之,只有将这些因素都充分考虑进去,才能够确保热水器高效率的工作。
1 系统设计为了满足实际生活应用的需求，水位一般保持在3/4的水位，当水位降至一半时，系统会开始加水，并且配备了实时监控系统，以确保水位和温度的安全。
此外,还可以通过手动操作来调节水温。
因此,本研究主要介绍如何实现对太阳能热水器的有效控制以及其具体的使用方法。
首先需要将热水器放置到合适的位置上，然后再连接好电路，最后打开开关即可正常使用。
基于单片机的太阳能热水器智能控制系统Intelligent control system of solar water heater based on single chipmicrocomputery摘要本次设计是基于单片机的太阳能热水器智能控制系统。
该设计以AT89C52单片机为主体，与遥控接收模块、温度采集模块、水位采集模块、电加热模块、键盘输入模块、时钟模块、报警模块相结合，实现水位检测与显示、温度显示、自动上水、电辅助加热以及温度设定的功能。
水位检测与显示功能可以提示用户剩余的水量，方便调节水量；温度显示可以让使用者直观的确定水温，从而进行合理的调试；自动上水功能包括预设时间自动上水功能、缺水时自动上水两种形式；电辅助加热以及温度设定功能，是对系统进行预设的温度来控制电辅助加热装置的运行，解决光照不足时水温达不到要求的问题。
本文分五个部分来讲述本次设计，第一部分讲述本次设计太阳能智能控制系统研究的背景和社会现状以及设计任务；第二部分是对此次单片机的系统设计方案；第三部分是对器件的选择；第四部分是对本次设计硬件系统的设计；第五部分是对软件系统的设计。
本次太阳能热水器智能控制系统的设计电路相对简便、成本底、操作简单、可以遥控控制，很适合商业和家用太阳能热水器的使用。
关键词：水位；温度；时间；热水器Intelligent control system of solar water heater based on singlechip microcomputerAbstractThis design is based on single chip microcomputer intelligent control system of solar water heater. The design is based on the AT89C52 as the main body, and remote control module, temperature acquisition module, water level acquisition module, electric heating module, keyboard input module, the clock module, alarm module combination. This intelligent control system has a display function, the water level detection display function can be prompted to use the remaining water to facilitate the adjustment of water quantity; temperature display allows users to intuitively determine the water temperature and reasonable adjustment. The design also has the function of automatic water supply, automatic water supply can include the preset time automatic water supply function, automatic water supply when the water is short of water. The function of the system is to control the operation of the auxiliary heating device to control the operation of the electric auxiliary heating device, and the problem that the water temperature can not reach the requirement when the light is insufficient is solved. Finally, the remote control receiver module through the control of the remote control to complete the function of the button.This paper can be divided into several parts to describe the design, the first part tells the design of solar intelligent control system research background and social status and the design of task; the second part is the SCM system design; the third part is on the device of choice; the fourth is on the design of the system hardware design; the fifth part is the design of the software system.This paper can be divided into several parts to describe the design, the first part tells the design of solar intelligent control system research background and social status and the design of task; the second part is the SCM system design; the third part is on the device of choice; the fourth is on the design of the system hardware design; the fifth part is the design of the software system.The solar water heater intelligent control system design circuit is relatively simple, low cost, simple operation, can be controlled by remote control, it is suitable for the use of commercial and household solar water heater.Key Words：Water level; temperature; time; water heater目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 研究背景和社会现状以及设计任务 (2)1.1 研究背景和社会现状 (2)1.2 设计任务 (2)2 系统设计方案 (3)2.1 设计思想 (3)2.2 系统结构框图 (3)3 器件选择 (4)3.1 单片机的选择 (4)3.1.1 引脚介绍 (4)3.1.2 单片机的功能 (5)3.2 时钟芯片 (5)3.2.1 器件选择 (5)3.2.2 引脚说明 (6)3.2.3 完成功能 (6)3.3 温度检测器 (6)3.3.1 温度传感器的选择 (6)3.3.2 引脚说明 (7)3.3.3 器件功能 (7)3.4 水位检测器 (8)3.4.1 水位传感器的选择 (8)3.5 按键 (9)3.5.1 按键的选择 (9)4 硬件系统设计 (10)4.1 单片机最小控制系统 (10)4.2 时钟模块 (10)4.3 温度采集模块 (11)4.4 水位采集模块 (11)4.5 液晶显示模块 (11)4.6 遥控接收模块 (12)5 软件系统设计 (13)5.1 主程序流程框图 (13)5.2 温度检测流程图 (14)5.3 显示器流程图 (15)5.4 时钟电路流程图 (16)5.5 水位监测流程图 (17)6 系统测试 (18)6.1 开机状态测试 (18)6.2 温度上下限调节 (18)6.3 预设时间 (19)6.4 加热模式测试 (20)6.5 上水模式测试 (20)结论 (22)参考文献 (23)附录A 程序源代码 (24)附录B PCB总图 (52)致谢 (54)引言几千年的人类历史中，人们渐渐的学会了更多的技术，人们对生活的享受与设备便利化也有了一定的提高。
基于单片机的太阳能热水器智能控制系统一、本文概述随着能源危机和环境保护问题的日益突出，太阳能作为一种可再生、无污染的能源，受到了广泛关注和应用。
太阳能热水器便是其中的一种典型应用，其利用太阳能将水加热，既节能环保，又能降低生活成本。
然而，传统的太阳能热水器控制系统大多采用简单的温度控制，无法实现更为智能、高效的能源利用。
为此，本文提出了一种基于单片机的太阳能热水器智能控制系统。
该系统以单片机为核心，结合传感器技术、控制算法以及通信技术，实现对太阳能热水器的高效、智能控制。
系统能够实时监测太阳能热水器的水温、水位以及太阳辐射强度等信息，并根据这些信息智能调整热水器的运行状态，以达到最佳的能源利用效果。
该系统还具有远程监控功能，用户可以通过手机或电脑远程查看热水器的运行状态，并进行远程控制，极大提高了使用的便捷性。
本文将对基于单片机的太阳能热水器智能控制系统的硬件设计、软件编程、控制算法等方面进行详细介绍，并通过实验验证该系统的性能。
本文的研究不仅有助于推动太阳能热水器技术的智能化发展，也为其他领域的智能控制系统设计提供了有益的参考。
二、系统总体设计太阳能热水器智能控制系统的总体设计目标是实现高效、智能、自动化的热水供应。
该控制系统基于单片机，通过集成传感器、执行器和智能算法，实现对太阳能热水器工作状态的实时监控和智能控制。
在硬件设计方面，系统主要由单片机、温度传感器、水位传感器、电磁阀、水泵、显示器和通信模块等组成。
单片机作为核心控制器，负责采集传感器数据、执行控制命令和与用户交互。
温度传感器和水位传感器分别用于监测热水器内的水温和水位，为控制算法提供实时数据。
电磁阀和水泵用于控制热水的进出和循环，确保热水器在不同工作状态下都能稳定运行。
显示器用于显示当前的水温和水位信息，方便用户查看。
通信模块则用于实现系统的远程监控和控制，提高系统的灵活性和可扩展性。
在软件设计方面，系统采用模块化编程思想，将控制算法、传感器数据采集、用户交互等功能分别封装成独立的模块。
目录课题组名单及简介 (1)1设计之前的准备 (2)1.1系统基本方案选择及论证 (2)1.2研究内容 (5)1.3对单片机的学习 (6)2系统功能及原理 (10)2.1概述 (10)2.2 18B20温度采集模块 (13)2.3键盘模块 (18)2.4显示模块 (22)2.5 热模块、加热模块和报警的控制 (24)2.6主程序工作流程 (27)3功能测试及结果分析 (28)3.1静态温度测量 (28)3.2 动态温度测量 (29)3.3 测试结果分析 (29)3.4 硬件调试问题 (30)3.5 结论 (30)附件（程序及照片） (31)1 设计之前的准备1.1 系统基本方案选择及论证本温度控制系统采用经典的自动控制控制原理，对水进行加热和制冷调节，很好地控制水的温度。
根据题目要求系统可划分为：温度测量模块、显示电路模块、水温调节模块、控制模块、键盘输入模块为实现个模块功能，分别设想几种不同设计方案进行论证。
（１）控制器模块根据题目要求，控制器主要用于对温度测量信号的接受和处理、控制加热器和制冷片，使其满足实验要求、控制显示电路对温度实时显示以及控制温度值的设定等。
对控制器的选择有以下两种方案方案一：采用FPGA作为系统控制器。
FPGA功能强大，可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，他将所有期间集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。
FPGA系统处理速度快，适合大规模实时控制系统核心。
由温度传感器送来的温度信号，经FPGA程序处理，控制加热、制冷装臵动作。
但本设计对数据处理速度要求不高，FPGA的高速处理有事得不到充分体现，并且其成本偏高，引脚较多，硬件电路布线复杂方案二：采用ATMEL公司的AT89C52作为系统控制器。
单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，对水温进行控制。
并可附加显示、温度设定等功能。
