太阳能热水器单片机课程设计

基于单片机的太阳能热水器控制的设计毕业论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1太阳能热水器的概述 (1)1.2太阳能热水器的背景 (2)1.3太阳能热水器的研究现状 (2)1.4本设计的主要任务及容 (3)1.5系统的主要功能 (3)2 系统总体方案的设计 (4)2.1系统总体结构框图的设计 (4)2.2温度检测电路设计 (4)2.3模拟/数字转换电路 (7)2.3.1 ADC0809的部结构 (8)2.3.2 信号引脚 (9)2.3.3 ADC0809与单片机的接口设计 (9)2.4单片机的控制系统 (10)2.4.1 AT89C52的主要特性 (11)2.4.2 AT89C52的引脚说明 (12)2.4.3 振荡特性 (15)2.4.4 最小系统应用电路 (15)2.5键盘控制电路 (17)2.5.1 键盘设计的分类及其特点 (17)2.5.2 按键的确认 (17)2.5.3 重键与连击的处理 (17)2.5.4 按键防抖技术 (18)2.5.5 少量功能键的接口技术 (19)2.5.6 矩阵键盘的接口技术 (20)2.5.7 本设计键盘的硬件连接 (21)2.6LED显示电路 (21)2.6.1 8255的介绍 (21)2.6.2 LED显示原理 (23)2.6.3 并行接口动态显示 (26)2.7继电器控制电路设计 (27)3 软件部分设计 (30)3.1程序流程图设计 (30)3.1.1 主程序流程图 (30)3.1.2 显示程序流程图设计 (32)3.1.3 键盘中断流程图 (32)3.1.3 键盘中断流程图 (33)3.1.4 A/D转换程序流程图 (33)3.2软件程序设计 (34)4 分析和总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附I 图总电路图 (45)附II 仿真电路图 (46)1 绪论1.1太阳能热水器的概述随着社会的发展,对能源的需求在快速增长，使不可再生能源的贮量不断减少，同时燃用不可再生能源而带来的全球性污染和生态环境的破坏日益严重，开发利用新型清洁能源的问题越来越受到世界各国的重视。

基于单片机的太阳能热水器控制系统设计本文设计了一种适合于家用、高性能的太阳能热水控制系统。

系统以AT89S52单片机为控制核心，采用PCF8563实时时钟，能够实现温度、水位检测、报警、按键输入、液晶显示信息等功能。

系统具有控制精度高、抗干扰能力强、实用方便等优点。

标签：太阳能热水器；AT98S52；水温；水位太阳能作为绿色环保的能源在现今社会的使用相当普及，太阳能热水器是太阳能利用最常见的一种装置，它将太阳能转化为热能，将水从低温加热到高温。

本文设计的太阳能热水器控制系统以单片机AT89S52为主控芯片，能够实时测量水温、水位，并将数据显示于液晶屏，同时显示时间；可以根据用户实际需求和季节变化预先设置水位和温度；根据天气情况启动辅助加热（电加热），使水温达到预先设定的温度；同时通过软件来实现自动上水、循环加热、防冻控制、自动报警等功能[1]。

1 系统主要硬件设计太阳能热水器控制系统采用MCS-51系列单片机AT89S52作为主控芯片，本系统主要由水位检测电路、温度检测电路、键盘输入、液晶显示、报警电路、数据存储、通讯接口、时钟电路、输出控制电路等部分组成[2]，系统框图如图1所示。

1.1 温度检测电路在整个太阳能热水器控制系统中温度的检测对整个系统能否选择正确的工作状态起着重要作用。

根据系统测量精度要求及考虑成本因素，温度传感器选用热敏电阻，通过多个热敏电阻分别来检测供水箱温度、集热器温度、出水管温度、回水管温度，采集到的信号放大后送多路模拟开关CD4052，在此选用ADOP-07放大器。

再经电压/频率转换器LM331实现A/D转换[3][4]，最后送至AT89S52的T0通道，通过软件实现温度参数计算。

1.2 水位检测电路水位检测选用不锈钢针进行采样，水位高度分为5级，用5根不锈钢针分别置于水箱内的5个不同高度位置。

当水位低于钢针高度时，输出为高电平；水位高于钢针高度时，输出为低电平。

采样得到的信号经电子开关CD40106送至单片机P2口，单片机根据引脚状态判断出相应的水位值，送液晶屏显示电路，显示共分5档，每档为满水位的20%。

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。

基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计摘要目前,太阳能热水器控制器还一直处于研究与开发阶段,市面在售的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度水位的自动控制功能。

虽然有的控制器配有电加热辅助装置,但都不是全智能型的,给用户使用带来许多不便。

关键词：单片机、太阳能热水器、温控系统第1章绪论1.1 本设计的目的和意义本设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制以及水位的显示。

本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目。

可广泛应用于家庭生活对太阳能热水器的水位显示与水温控制。

具有良好的市场前景。

1.2 控制系统设计要求1、能够根据水位和水温两个条件控制是否需要进水，每次只进整个水箱的四分之一水量，也可以在手动状态下自由进水（上满时自由停止）或停止进水。

2、控制系统具有手动和自动切换功能；3、具有水温和水位显示功能；4、具有进水超水位和超水温报警指示；5、用水时若水温达不到设置值时，可手动起动加热装置，这样可在很大程度上节约电能；6、用水时可自由调节水温；7、控制系统具体管道排空功能，这样防止冬天时因水管内有积水而在夜间冻裂水管。

1.3 本设计实现思路及方法水位由潜入储水容器不同深度的水位电极和潜入容器底部的公共电极（导线）检测；并由四个绿色LED发光二极管显示：若无水则绿灯不亮；若有四分之一储水箱的水亮一盏绿灯；通过观察绿灯点亮的数量可识别水位的高低，这里取5段显示，也可根据需要进行增减。

水温由四个LED数码管显示，前三个数码管显示的为温度最后一个数码管我们只用到了四段码显示为温度的符号C，水温有效值最多可显示为99.9℃。

第2章 硬件设计2.1 控制系统组成及工作原理2.1.1 系统的组成如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。

单片机原理及系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号: 7指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 1日1引言太阳能热水器控制器设计2方案设计及原理2。

1设计方案如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。

2。

2系统组成及工作原理本系统由温度传感器及调理电路、水位传感器及调理电路、A／D转换电路、液晶显示电路、FPGA控制模块、按键输入和继电器执行部件组成，其中FPG A控制模块是本系统的核心。

系统结构如图2-1所示。

（1)液位传感器采用ATSl73型霍尔元件121，若干霍尔元件固定在一个垂直导槽上，霍尔元件的输出经电阻网络转成不同电压，经ADC送入智能控制模块中。

（2）FPGA控制部分根据检测到的水位信号、温度信号以及用户的图2-1系统组成示意图设定或操作，通过必要的逻辑运算，以确定当前应该进行的操作，并通过输出口送至执行部件，进而控制进水阀、加热泵的状态，以实现所要求的控制功能.2。

3 单元模块设计2。

3.1 单片机概述图3。

1中，晶体振荡器的频率选6MHZ，复位电路采用上电复位，电路参数如图中所示，以满足系统复位时两个机器周期的高电平的要求.由于CPU的内部已含有程序存储器，所以EA引脚接高电平。

图2。

3.1时钟电路与复位电路该水位自动显示控制器采用AT89C51单片机,机内有一高增益反相放大器，构成自激振荡电路，振荡频率取6MHz,外接6MHz晶振，两个电容C1、C2取20pF，以便于起振荡的作用.右图中XTAL1为内部时钟工作电路的输入,XTAL2为来自反向振荡器的输出。

2。

3.2温度检测模块本设计温度传感器选用AD590.AD590属于半导体集成电路温度传感器，测温范围-55℃- +150℃，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性关系，1uA/°K，误差有几种等级：±1、±0。

• 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。

基于单片机的太阳能热水器的控制系统的设计摘要本文对基于单片机的太阳能热水器控制系统设计进行了概述。

太阳能热水器是一种利用太阳能将水加热的设备，具有环保、节能的特点。

为了提高太阳能热水器的效率和控制其运行，设计了基于单片机的控制系统。

该控制系统通过测量太阳能热水器的温度和日照强度，并根据设定的参数控制太阳能热水器的加热和停止加热，以实现太阳能的最大利用。

控制系统的设计包括硬件和软件两个部分。

硬件部分主要包括传感器、单片机和执行器。

传感器用于测量太阳能热水器的温度和日照强度，单片机作为控制核心负责处理传感器数据和控制执行器的操作。

执行器根据控制信号进行加热和停止加热操作。

软件部分主要是单片机的程序设计，包括数据处理算法和控制逻辑的编写。

设计的控制系统能够实现太阳能热水器的智能控制，提高其加热效率，并确保其在不适宜的气候条件下停止加热，节约能源。

通过该系统的应用能够更好地利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖，具有很大的推广价值和应用前景。

关键词：太阳能热水器，单片机，控制系统太阳能热水器凭借其环保、节能的特点，逐渐成为人们热水供应的主要选择。

然而，目前市场上大部分的太阳能热水器存在着热水温度控制不稳定、能量利用效率不高等问题，因此有必要设计一个基于单片机的控制系统来解决这些问题。

本文旨在基于单片机设计太阳能热水器的控制系统，通过对太阳能热水器的工作原理和控制策略进行研究，提高热水温度的稳定性和能量利用效率，提供更加舒适和可靠的热水供应。

在接下来的文章中，我们将首先介绍太阳能热水器的背景和研究意义，然后探讨太阳能热水器的工作原理和相关技术，最后给出基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计方案。

本文详细描述了基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计方案。

在设计该控制系统时，我们将实施以下关键步骤：选取合适的单片机：根据项目需求和资源限制，我们选择了一款适合的单片机作为控制中心。

我们评估了单片机的处理能力、资源消耗和可靠性等因素，以确保其适合于本系统的设计。

太阳能热水器自动控制系统设计1 太阳能热水器自动控制系统作用说明完成对一台容量为120升的太阳能热水器的自动控制. 要求:1,对热水器中的水量及水温进行测量并用LED数码管显示; 2,按每30升水为一级,分四级设定上水量; 3,要完成缺水上水功能(当贮水少于30升时,报警并自动上水到所设定容量); 4,温控上水(当水温高于60摄氏度时,贮水量少于所设定容量时,30分钟后自动上水到所设定容量); 5,实现自动上水和手动上水的切换.2 硬件电路原理分析2.1单片机80C51引脚图及其介绍图1 80C51单片机引脚图8051芯片使用双列直插40脚封装，它由时钟振荡器，8位的CPU，128B 的RAM数据存储器，4KB的ROM程序存储器，4×8的并行I/O端口，一个全双工异步串行通信口，两个16位的定时/计数器，5个中断源，两个优先级的中断结构组成。

2.2 A/D转换器芯片ADC0809简介2.2.1 ADC0809的内部结构ADC0809采用8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

ADC0809的内部逻辑结构图如图2所示。

图2 ADC0809内部逻辑结构图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。

地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表1为通道选择表。

表1 通道选择表2.2.2 ADC0809信号引脚ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图3。

图3 ADC0809引脚图IN7～IN0——模拟量输入通道ALE——地址锁存允许信号。

对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。

START——转换启动信号。

START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。

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。

摘要ﻩ1ABＳTRACＴ.................................................... 错误!未定义书签。

第1章绪论............................................... 错误!未定义书签。

1。

1 课题来源ﻩ错误!未定义书签。

1。

2 课题背景............................................ 错误!未定义书签。

1１.３研究意义ﻩ第二章系统的总体设计........................................ 错误!未定义书签。

２．１温度控制系统完成的功能............................ 错误!未定义书签。

２。

2系统的控制原理图ﻩ错误!未定义书签。

2.3 系统整体工作流程:ﻩ错误!未定义书签。

第三章硬件电路设计ﻩ错误!未定义书签。

3。

1时钟电路设计ﻩ错误!未定义书签。

3.２系统复位电路ﻩ错误!未定义书签。

3．３报警与控制电路设计ﻩ错误!未定义书签。

3.4 LＥD显示电路设计ﻩ错误!未定义书签。

3。

5温度检测电路设计ﻩ错误!未定义书签。

3．6按键电路设计 ......................................... 错误!未定义书签。

3.7 继电器控制电路ﻩ错误!未定义书签。

第四章软件设计.............................................. 错误!未定义书签。

4。

1 主程序方案ﻩ错误!未定义书签。

4.2 各个模块子程序设计.................................... 错误!未定义书签。

4．2。

１主程序ﻩ错误!未定义书签。

4.2.2读出温度子程序 (16)4。

2。

3数码管显示模块................................. 错误!未定义书签。

摘要目前, 太阳能热水器技术上比较成熟，但热水控制器的功能还有可开发的潜力,市面在售的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度水位的自动控制功能。

虽然有的控制器配有电加热辅助装置,但都不是全智能型的,给用户使用带来许多不便。

太阳能单片机控制系统是对其水温与水位的不同进行检测和控制。

本次设计对太阳能控制系统做出全面的了解，对其结构及原理了解详尽。

对于水温与水位的检测和控制进行了重点介绍。

本次设计有驱动电路能够防水管冻裂，还能够在必要时手动控制。

系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。

该控制系统是以AT89C51单片机为基础，实现了检测、控制与显示等功能。

文中详细地描述了控制电路的设计过程，包括：键盘与LED显示电路、驱动电路、水温、水位控制电路等。

对于软件设计采用模块化结构，包括主程序、键盘中断子程序、DS12887更新周期结束中断子程序、LED显示子程序和提前加热时间计算子程序等。

关键词：单片机，太阳能热水器，水位检测，温控系统ABSTRACTAt present,Solar energy water heater technology more mature, but hot water controller function and its development potential，most of the market in the sale of the controller only has the temperature and water level display, do not have the temperature of the water level control function. Although some of the controller is equipped with electric heating system, but not all of the intelligent type, and caused much inconvenience to users.Solar SCM control system is its water temperature and water level detection and control of the different. The design of the solar control system to make a full understanding of detailed understanding of its structure and principle. The water temperature and water level detection and control were highlighted. The design of a drive circuit to water pipe cracking, but also manual control when necessary.System design including the hardware design and software design two parts. This control system based on AT89C51, realized the inspection, control and display, and other functions. This paper describes in detail the design process of the control circuit, including: the keyboard and LED display circuit, drive circuit, water temperature, water level control circuit, etc. The software design using modular structure, including the main program, keyboard interrupt subroutines, DS12887 update cycle ends interrupt subroutines, LED display subroutines and early heating time subroutines, etc.Keywords：Microcontroller，solar water heaters，water level detection, temperature control system目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 (1)1.2太阳能热水器的研究及意义 (2)1.3本课题研究的主要内容 (4)第二章太阳能控制系统 (5)2.1控制系统组成 (5)2.2控制装置的工作原理 (9)第三章硬件设计 (10)3.1主要原器件介绍 (10)3.1.1AT89C51高性能8位单片机 (10)3.1.2数码管显示 (12)3.1.3数字温度传感器 (16)3.1.4 ADC0832转换器 (18)3.1.5 继电器 (19)3.1.6 电磁阀与晶闸管 (22)3.1.7 OP07低噪声单运放 (22)3.1.8晶振 (23)3.2水位检测电路的硬件设计 (23)3.3水温检测电路的硬件设计 (24)3.4 键盘电路的硬件设计 (25)3.5驱动电路的硬件设计 (27)3.6显示电路的硬件设计 (27)第四章软件设计 (30)4.1软件设计原理及设计所用工具 (30)4.2显示子程序 (32)参考文献 (34)结束语 (35)致谢 (36)附录 (37)第一章绪论目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。

单片机原理及系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气092姓名：龚岩学号： 200909114指导教师：于晓英兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 1日1引言太阳能热水器控制器设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制及显示。

本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目，可广泛应用于家庭生活对太阳能热水器水温控制，具有良好的市场前景。

2设计方案及原理(1) 系统采用MCS-5l 单片机为中心控制单元。

系统的硬件电路包括：控制器实时时钟接口电路、蓄水箱温度检测接口电路、串行显示接口电路、复位电路等。

(2) 特点：利用单片机实时监测水温。

用水时，若日晒水温达不到设定值，电加热器自动补温。

该系统具有使用方便、稳定性高。

节能等特点，实用性高。

3硬件设计3.1芯片名称AT89C51是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机，4KB Flash 只读程序存储器(ROM),512B 内部数据存储器(RAM),该微处理器采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，引脚兼容80C51和80C52芯片。

3.2系统框图AT89C51水温检测AD 转换时钟控制温度显示报警装置图3.2 系统原理框图3.3时钟电路与复位电路如图3.3所示，该控制器采用AT89C51单片机，机内有一高增益反相放大器，构成自激振荡电路，振荡频率取12MHz，外接12MHz晶振，两个电容取30pF，以便于起振荡的作用。

上电复位电路由R9、C3构成复位电路，在上电瞬间，产生一个脉冲，AT89C51复位。

图3.3 时钟与复位电路3.4 温度检测模块如图3.4所示，温度传感器采用热敏电阻，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性关系，ADC0832将其转换为数字信号，输入CPU。

图3.4 温度检测电路3.5显示模块本设计采用共阴极数码管，8个LED灯如图3.5中接法，采用动态扫描电路。

单片机设计太阳能热水器第一章系统总体设计方案1.1 设计思路本次设计的目的是设计一个太阳能热水器单片机控制系统。

现在一般的太阳能热水器虽然有着不少优点，如节能、无污染、安全方便等，但在实际应用中也存在着一些缺点，如阴雨天无法使用、无自动上水功能、不显示水温水位等等。

为了解决上述存在的问题，比较理想的方案就是采用单片机作为应用系统的主控芯片，利用其强大的控制能力和丰富的资源，通过连接各种功能外设，使系统能正确、有效地完成服务。

在此，我将系统的设计分为两大部分，即硬件设计部分和软件设计部分。

在硬件部分中，主要解决系统的硬件连接与各功能的分配，各部分的地址分配也被分到硬件部分里。

在软件部分中，则具体分析系统的工作流程，编出部分子程序和中断服务程序。

1.2 设计总框图系统总体设计框图如下：图1-1 系统总体框图由图可知，本系统采用MCS-51系列单片机8051作为系统的主要控制芯片。

根据本应用系统的设计任务，输入通道部分需由传感器采样温度和水位信号，经A/D转换器转换，将模拟量信号转换为数字量信号后送入8051，再由8051外接的8255送LED数码管显示。

键盘有四个按键来设置水温和水位，当8051扫描到有按键按下时，就输出控制信号驱动相应的执行机构，或控制加热器改变水温，或控制上水阀改变水位。

系统相应的功能由编程来具体实现。

第二章系统硬件部分设计2.1 数据采集2.1.1 温度传感器AD5901．温度传感器AD590的工作原理AD590集成温度传感器，内部含有放大电路，是一种两端器件。

其工作电压为+4~+30V，测温范围是-55~150摄氏度，对应于热力学温度T每变化1K，输出电流就变化1μA。

在298.15K（对应于25.15摄氏度）时输出电流恰好等于298.15μA。

这表明，其输出电流I（μA）与热力学温度T（K）严格成正比。

AD590的电路符号为：AD590作为一种高阻电流源，不存在反馈线上的电压信号损失和噪声干扰问题，其等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗大于10MΩ，能大大减小因电源电压波动而产生的测温误差。

单片机的太阳能热水器智能控制的设计思想和设计方案摘要：针对目前家用太阳能热水器功能单一、操作复杂、控制不方便等特点,本文提出了一种新型的太阳能热水器控制系统设计方案.根据太阳能热水器对控制系统的要求，以单片机为中心控制单元，设计了一种太阳能热水器智能控制系统，给出了系统硬件设计及软件实现方法.该系统具有时间、温度、水位设定与控制功能，且具有良好的抗干扰性能.关键词:单片机太阳能热水器智能控制在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。

太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点.在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的。

经过市场调查，目前市场上所售的太阳能热水器普遍存在一些不便之处,如：功能单一、自动化程度不高、缺少智能化、使用不方便，等等。

本文采用单片机为检测控制核心所设计的太阳能热水器微控制器，实现了时间、温度和水位的实时显示.并具有时间、温度、水位设定与控制功能和良好的抗烦扰功能。

停电后再来电时也不用重新设定，使热水器的自动化和智能化程度提高。

系统设计思想单片机的太阳能热水器智能控制有软件与硬件两部分组成；1、能热水器通常由集热器、绝热贮水箱、连接管道支架和控制系统组成。

太阳能集热器是太阳能热水器接收太阳能量并转换为热能的核心部件和技术关键,其造价约占太阳能热水器总造价的二分之一左右。

太附能热水器水箱是贮存热水的装置，其结构、容量、保温和材料将直接影响热水器的性能和运行的质量。

2、智能系统硬件设计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。

本文选用89C5l单片机为核心控制器，组成热水器微控制系统,系统框图如下图所示：系统框图中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CPU89C5l中进行处理。