基于51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计毕业设计论文

基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计一、本文概述随着全球对可再生能源需求的日益增加，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，已经引起了广泛的关注和应用。

太阳能热水器作为一种常见的太阳能应用产品，其在节能减排、提高生活质量等方面具有显著的优势。

然而，太阳能热水器在实际使用过程中，仍存在一些问题，如水温控制不稳定、能效利用率不高等。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计方案。

该系统以51单片机为核心控制器，结合温度传感器、水位传感器、执行机构等硬件设备，实现了对太阳能热水器水温和水位的精确控制。

通过实时监测水温和水位信息，系统能够自动调整加热功率和补水流量，确保水温稳定在用户设定的范围内，同时避免了水资源的浪费。

系统还具有故障诊断功能，能够及时发现并处理潜在的故障问题，提高了系统的可靠性和稳定性。

本文首先介绍了太阳能热水器的工作原理和现状，分析了传统控制系统存在的问题和不足。

然后，详细阐述了基于51单片机的太阳能热水器控制系统的硬件组成和软件设计。

在硬件设计方面，本文介绍了各个硬件模块的功能和选型原则，包括温度传感器、水位传感器、执行机构等。

在软件设计方面，本文详细说明了系统的控制算法和程序流程，包括温度控制算法、水位控制算法、故障诊断算法等。

本文通过实验验证了系统的可行性和有效性，为太阳能热水器的智能化、高效化提供了有益的探索和实践。

本文的研究不仅有助于提升太阳能热水器的能效利用率和用户体验，还为其他可再生能源应用产品的智能化控制提供了有益的参考和借鉴。

本文的研究成果对于推动太阳能热水器行业的技术进步和产业发展具有重要的现实意义和应用价值。

二、太阳能热水器控制系统总体设计太阳能热水器控制系统的总体设计是确保整个系统高效、稳定运行的关键。

在设计过程中，我们充分考虑了太阳能热水器的实际应用场景和用户需求，以及51单片机的性能特点，从而构建了一个既实用又可靠的控制系统。

基于单片机的太阳能热水器控制的设计摘要目前，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。

但是与之相配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。

现在的这种控制器只具有温度和液位显示功能,而且为分段显示。

他不具有温度控制功能,当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器用户带来不便。

鉴于国太阳能热水器市场不断扩大，而与其相配套的控制器却急需改进的情况下，研制了这套太阳能热水器控制器。

本文设计的太阳能热水器是以89C52单片机为检测控制核心，不仅实现了温度、水位两种参数的实时显示功能，而且具有温度设定与控制功能。

控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱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，该控制器和以往的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，提高了我国太阳能应用领域控制水平，具有可观的经济效益和社会效益。

太阳能热水器因利用太阳能、无污染、使用方便、长期使用投入费用低等特点而备受人们青睐。

本设计介绍了一种以89C52单片机为核心构成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。

本设计以单片机89C52为核心，将来自温度和水位检测传感器的信号经过调理、A/D转化后送入单片机，一方面通过LED 显示当前温度和水位值，另外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，根据结果发出相应的上水、加热指令，对热水器的温度和水位进行控。

关键词:太阳能热水器，单片机AT89C52，硬件设计，软件设计Design of Solar Water Heater Controller Based on MCUABSTRACTAt present, China has become the world's largest producer of solar water heater, with an annual output of around and around the world. However, matching with solar water heater controller has been in research and development stage. The controller now only display the temperature and level, but also for the sub-display. He did not have a temperature control function, when due to bad weather and lack of light, it will bring inconvenience to the water heater. In view of domestic solar water heater market expansion, and its matching controller is an urgent need to improve the situation, developed a set of solar water heater controller. In this paper, solar water heater is designed for the detection of single-chip control 89C52 core, not only of temperature, water level in the two parameters in real-time display and temperature setting and control functions. Controller according to weather conditions can make use of auxiliary heating device so that the temperature inside the water to reach pre-set temperature, so as to achieve a 24-hour hot water supply purposes. Practical application results show that the controller and compared to the previous display instrument with high performance-price ratio, temperature control and display high precision, easy-to-use and performance advantages of stability, improved control of our level of solar energy applications, with considerable economic benefits and social benefits.Solar water heater due to the use of solar energy, pollution-free, easy to use, long-term use of low input costs and has been favored people. Introduced the design of a single-chip microcomputer 89C52 as the core consisting of solar water heater intelligent controller design method, given the system hardware design and software implementation. The design of single-chip microcomputer as the core 89C52, will come from the temperature and water level detection sensor signal conditioning, A / D transformed into single-chip, on the one hand through the LED displays the current value of temperature and water level, while on the one hand, and the temperature and compare the water level settings, computing, according to results issued by the Shang Shui, heating instructions, of the water heater to control temperature and water level.KEY WORDS：Solar water heater, single-chip, hardware design, software design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 (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。

毕业设计(论文)基于单片机的全自动太阳能热水器的控制器的设计学生姓名：叶沈霖学号：0815012221所在系部：电气信息系专业班级: 电气工程及其自动化指导教师：石刚讲师日期：二○一二年五月摘要随着人们生活水平的不断提高，全球人口和经济规模的不断增长,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。

太阳能具有储量的“无限性”、存在的普遍性，并且几乎不产生任何污染。

鉴于此,人们在大力的发展太阳能产业。

太阳能热水器顺应时代发展的要求,满足人们对环保绿色产品的需求。

在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。

本文提出了一种新型的太阳能热水器控制系统设计方案。

本设计采用MSC-51系列单片机AT89S52作为中央处理器，采用DS1302实时时钟,12864点阵式液晶显示屏等模块，完成时间温度水位的显示,以及时间和温度的设定等功能。

关键字：太阳能热水器；单片机；实时时钟；液晶显示屏AbstractWith the continuous improvement of people's living standard, As the global population and economic growth, energy use of environmental problems and causes gradually recognized, "low—carbon economy," the concept became part of the people of vision. Solar energy has reserves of the limitless ”, the universality of existing，and almost does not produce any pollution. In view of this, people in the development of solar energy industry. Solar water heaters，in conformity with the requirements of the times, are meeting the demand for green products。

太阳能热⽔器温度控制系统-毕业设计论⽂毕业设计（论⽂）题⽬太阳能热⽔温度控制系统院别电⽓⼯程学院专业电⽓⾃动化技术班级姓名学号指导教师（职称）⽇期摘要随着社会的发展，节能技术的不断改⾰创新，太阳能成为新时代可持续发展战略中带有绿⾊标志的新型能源。

近年来，随着⼈们购买⼒的提升，太阳能热⽔器⼰经变成我们⽇常⽣活中必不可少的设备，太阳能控制器的使⽤率逐年上升。

太阳能热⽔温度控制器的硬件包括单⽚机处理器部分、⽔位和温度信息采集部分、继电器执⾏部分、显⽰部分控制部分。

根据设计系统的稳定性、精确性、节能性、适应性等原则，进⾏硬件部分设计。

控制系统的软件是服务于硬件的，系统将实时采集到的数据与相应的设定值进⾏⽐较、判断，结果是控制循环⽔泵或上⽔电磁阀的⼯作，实现各种智能控制同时，软件还要兼顾到操作⼈员⽅便地选择⼯作⽅式、设置和修改各种设定值，因为⼈们可以根据天⽓情况及⽤户的需要选择定时加热状态、⾃动加热状态软件还要设定以太阳能为优先使⽤的能源，只有在太阳能没有将⽔温加热到⽤户要求的温度下，才启动辅助能源进⾏加热。

关键词：太阳能热⽔温度控制单⽚机传感器⽔温⽔位AbstractWith the development of the society, continuous reform and innovation of energy-saving technology, solar energy into a new era of sustainable development strategy in the new energy with green logo. In recent years, with the raise of people's purchasing power, solar energy water heater has become in our daily life indispensable equipment, solar controller utilization rate increased year by year.Solar hot water temperature controller hardware including the single chip processor parts, water level and temperature data collection, the relay parts, display control part. According to the design of system stability, accuracy, energy saving, adaptability principle, hardware design.Software is in the service of the hardware of the control system, the system will be collected in real-time data comparing with the corresponding value, judgement, the result is to control the circulating water pump or water solenoid valve, to achieve a variety of intelligent control at the same time, the software gives priority to the operator to easily choose the way to work, set up and modify various Settings, because people can choose according to the weather conditions and the needs of the users regularly heating, automatic heating state software also set to gives priority to the use of solar energy, not only in the solar energy heat the water temperature to the temperature of the user requirements, to launch the auxiliary energy for heating. Keywords:Solar hot water temperature control; Single chip microcomputer; The sensor; Water level⽬录摘要 ....................................................................................................................................................... I 第1章绪论 (1) 1．1 太阳能热⽔器的发展背景 (1)1.1.1 太阳能热⽔器发展的政治法律环境 (1)1.1.2太阳能热⽔器发展的社会环境 (2)1.1.3 太阳能热⽔器发展的经济环境 (2)1.1.4 太阳能热⽔器发展的技术环境 (2)1.2 太阳能热⽔器及其控制系统发展现状 (3)1.3 本⽂所作的⼯作 (4)第2章⽅案选择 (5)2.1⽅案论证 (5)2.2系统的总体要求 (5)2.3 ⽅案选择实现 (6)第3章硬件电路芯⽚的选型 (7)3.1单⽚机选型 (7)3.2⽔温检测装置选型 (8)3.3⽔位检测装置选择 (15)3.4 显⽰器件选择 (16)3. 5 键盘模块的选择 (16)第4章硬件系统设计 (18)4. 1单⽚机最⼩系统 (18)4.1.1时钟电路 (18)4.1.2 复位电路设计 (19)4.2温度检测电路 (19)4.3⽔位检测电路 (20)4.4接⼝电路设计 (21)4.5 显⽰电路 (23)4.6报警电路 (25)4.7 键盘电路 (25)4.8辅助加热电路 (26)4.9控制电路 (27)第5章太阳能热⽔器中央控制器的软件设计 (29)5.1 系统总体软件设计 (29)5.1.1 主程序软件设计 (29)5.1.2 ⽔位检测⼦程序 (30)4.1.3 显⽰软件设计 (30)5.1.4 键盘软件设计 (30)第6章总结 (33)参考⽂献 (34)附录A 电路图 (35)第1章绪论1．1 太阳能热⽔器的发展背景在当今资源紧张不断威胁⼈们⽣活的时代，环保型的能源不断受到⼈们的重视，⽽太阳能是以它独有的优势引起了政府与民众的关注。

编号本科生毕业设计基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计Ｄesｉgn of Ｓolar Ｗater Heａｔer Iｎｔelligent Cｏntrol System Ｂasedｏn MＣU毕业设计(论文)原创承诺书1．本人承诺:所呈交的毕业设计（论文)《基于单片机的太阳能热水器智能控制系统设计》，是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计(论文)工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容,不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容．2．本人在毕业设计(论文)中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出,对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。

3．在毕业设计（论文)中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

4.本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计(论文)的规定，即:按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本;同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本,允许被查阅和借阅;学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）,可以公布其中的全部或部分内容。

以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作者签名：年月日摘要本文将设计一种适合于家用、高性能的太阳能热水器控制装置,实现多种自动化功能，使用方便、人性化.这一设计将促进太阳能热水器更广泛的使用,从而推动低碳能源的利用,环保节能。

本文在介绍传感器、单片机、时钟芯片的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。

根据太阳能热水器对控制器的要求，提出了以AＴｍeｇa１6单片机为检测控制核心,结合ＳD2200实时时钟，控制水温水位，并利用液晶显示屏实时显示时间、温度、水位等信息,五个按键可以实现对水温和水位的设定。

该设计绿色环保,符合国内低碳经济,具有可持续发展性。

关键词：太阳能热水器单片机温度传感器实时时钟ＡｂstractＷｉtｈthe develoｐmeｎt oｆhumａｎｒａｃe during ｔhe nｅw cｅntu ｒｙeｎｅrgｙconservatioｎand envｉronmentａl prｏｔectｉon becoｍｅs o ｎe oｆthｅｍost imｐortant things in２1st century. Cleａｎaｎd rｅnewabｌe eneｒgy sources aｒe sｔeppｉng on tｏtheｓｔage of the ｎｅｗceｎturｙ。

基于51单片机的太阳能热水器控制系统设计作者：刘鑫海夏清华来源：《科技创新与应用》2018年第35期摘要：设计了一种具有太阳能与电加热的热水器恒温控制系统。

系统由硬件和软件两个部分组成。

硬件以51单片机芯片为核心，DS18B20和AT35-3芯片为传感器，再加上一些其它外围电路组成了热水器控制系统；软件采用的是模块化设计方法。

通过硬件和软件的合理设计，系统具有功耗低、反应快、节能性好等优点，同时还可对温度和水位的最低值进行设定，极大地满足了人们对热水的要求。

关键词：太阳能热水器；AT35-3；DS18B20；51单片机；模块化设计中图分类号：TU822 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0094-04Abstract： A constant temperature control system of water heater with solar energy and electric heating is designed. The system consists of hardware and software. The control system of the water heater is composed of the chip of 51 single chip computer as the core of the hardware， the DS18B20 and AT35-3 chips as the sensors， and some other peripheral circuits. The software adopts the modular design method. Through the reasonable design of hardware and software， the system has the advantages of low power consumption， fast response， good energy saving and so on. At the same time， it can also set the minimum value of temperature and water level， which greatly meets the requirements of people for hot water.Keywords： solar water heater； AT35-3； DS18B20； 51 microcontroller； modular design目前，由于能源的日益匮乏，能源使用问题已变成了当今社会各行各界所关注的焦点。

分类号: 编号：毕业论文（设计）太阳能热水器控制器设计The design of controller for solar water heater申请学位：工学学士院系：光电信息科学技术学院专业：姓名：学号：指导老师：太阳能热水器控制器设计姓名：导师：年05月日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院[摘要]该太阳能热水器控制器是基于C51单片机设计和实施的，它以AT89C51单片机作为检测和控制中心，由主控芯片模块、DS18B20 温度检测及显示模块、水位检测及显示模块、时钟模块、报警模块和电磁阀控制模块、辅助加热模块等模块组成。

它通过DS18B20温度检测及显示模块实时检测和显示水温，通过水位检测及显示模块实时检测和显示水位，通过时钟模块实时显示时钟并在设定的时间给主控芯片特定的信号，通过电磁阀控制模块实现热水器的自动及手动上水，通过辅助加热模块实现太阳能热水器自动及手动加热，当水位过低且水温过高时通过报警模块报警，而主控芯片则负责协调其他各模块的工作。

[关键词] 太阳能热水器控制器；AT89C51单片机；DS18B20[Abstract] The designing of this solar water heater controller is based on C51 single-chip microcomputer, The AT89C51 MCU is used as it’s detection and control center, It consists of a main control chip module, DS18B20 temperature detection and display module, the water level detection and display module, clock module, alarm module and the electromagnetic valve control module, auxiliary heating module and etc. It is through the DS18B20 temperature detection and display module Detect and display the water temperature in time. It is through the water level detection and display module Detect and display the water level in time. It is through the clock module display time and at the given time, it will give the main control chip module a specific signal. It is through the electromagnetic valve control module to realize the automatic and manual water heater. It is through the auxiliary heating module to heat water automatically and manually. when the water level is too low and the temperature is too high the alarm module will give an alarm, the responsibility of the main control chip is to Coordinate the work of other modules.[Key words] The Solar water heater controller ; AT89C51 MCU ; DS18B20目录1 绪论 (1)1.1 太阳能热水器应用的意义 (1)1.2 我国太阳能发展现状 (1)2 系统设计及仿真软件 (2)2.1 系统的总体结构设计 (2)2.2 设计功能要求 (2)2.3 设计思路 (2)2.4 仿真软件(proteus)简介 (3)3 AT89C51简介 (4)3.1 主要特性 (4)3.2 中断向量 (4)3.3 管脚说明 (4)3.4 内部结构 (6)4 控制器各模块电路设计 (7)4.1 主控芯片模块 (7)4.1.1 时钟电路 (7)4.1.2 复位电路 (8)4.1.3 单片机管脚分配 (9)4.2 DS18B20 温度检测及显示模块 (9)4.2.1 DS18B20芯片简介 (10)4.2.2 74LS245简介 (12)4.2.3 LED数码管显示 (13)4.3 水位测量及显示模块 (14)4.4 报警模块 (15)4.5 辅助加热模块 (16)4.5.1 继电器工作原理 (16)4.5.2 辅助加热模块工作原理 (17)4.6 电磁阀控制模块 (17)4.6.1 电磁阀工作原理 (18)4.6.2 电磁阀控制模块工作原理 (18)4.7 时钟模块 (18)4.7.1 电子表发声原理及控制器定时工作原理 (19)5 控制器软件程序设计 (20)5.1 软件设计分析 (20)5.2 主程序模块 (20)5.3 子程序模块 (21)5.3.1 DS18B20温度检测子程序设计 (21)5.3.2 DS18B20温度转化及显示子程序 (22)5.3.3 加热子程序设计 (23)5.3.4 上水子程序设计 (24)5.4 中断子程序设计 (25)5.4.1 外部中断0（设定温度+）子程序设计 (25)5.4.2 外部中断1（设定温度-）子程序设计 (26)6 调试与总结 (27)6.1 调试方法 (27)6.2 遇到的问题及解决办法 (27)6.3 总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 绪论1.1 太阳能热水器应用的意义迈入21世纪以来，随着经济的急速发展，对自然资源的需求缺口越来越大，人口基数过大使得将在很长一段时间保持人口数量的增长，而经济的高发展速度也将持续对资源的供应提出考验。

基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计作者：陈开开来源：《硅谷》2014年第19期摘要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。

本课题根据太阳能热水器的功能特点以及对其控制器的要求，提出一种基于51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计方法。

该设计利用51单片机作为系统的主控制器，配合其他控制电路协调工作。

利用温度传感器和水位测量传感器实现了对水温和水位的测量，并通过预定值，实时调节温度和水量，实现24小时不间断供应热水；同时，通过相关控制电路和软件程序的设计还实现了加热装置和上水装置的全自动运行，提高了热水器的自动化和智能化程度。

关键词太阳能热水器；单片机；智能控制器中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0009-021 系统硬件设计1.1 概述太阳能因其无污染、取自自然、费用低廉等特点而受到越来越多的人的关注。

本设计应用范围很广、技术成熟的STC公司生产的89C51单片机为中央控制核心，将来自温度传感器的温度信号和水位检测传感器的水位信号经单片机处理后，由LCD1602液晶显示屏显示当前水箱中的水温和水量；并通过跟预设定值作比较，驱动辅助加热装置和上手装置的电磁开关的工作状态，自动实现温度控制和水量加载，同时根据软件程序的设定，实现低温/高温报警，水位低限/高限报警等过程。

1.2 总体硬件结构依据设计任务和系统需要实现的功能，综合成本等考虑设计出如下的硬件结构框图，如图1所示。

图1 硬件结构框图该控制系统以STC89C51单片机作为中央控制器，通过DS18B20温度传感器检测当前水温，通过单片机的处理在1602液晶显示屏上显示当前的温度值。

另外一路是水位检测传感器测量储水箱中水位高低，并通过指示灯的变化显示水位档。

系统工作时，单片机在内部通过比较设定的温度和当前温度：当前温度小于设定值时就会闭合继电器开关，开启加热装置。

基于80C51单片机的太阳能热水器智能控制系统设计摘要本文介绍了基于80C51单片机的太阳能热水器智能控制系统的设计。

该系统采用了多种传感器，包括温度传感器、光强传感器和水流传感器，以实时监测太阳能热水器的工作情况。

设计了一个基于PID算法的控制器，可以根据监测到的数据来自动调整热水器的工作状态，提高能源利用效率。

在实际测试中，该系统表现出良好的控制性能和可靠性，可以满足太阳能热水器的实际应用需求。

关键词：80C51单片机、太阳能热水器、智能控制系统、传感器、PID算法AbstractThis paper introduces the design of an intelligentcontrol system for solar water heaters based on the 80C51 microcontroller. The system uses multiple sensors, including temperature sensors, light intensity sensors, and flow sensors, to monitor the operation of solar water heaters in real time. A controller based on the PID algorithm isdesigned to automatically adjust the working state of thewater heater according to the monitored data to improveenergy utilization efficiency. In actual tests, the system showed good control performance and reliability, and can meet the actual application needs of solar water heaters.Keywords: 80C51 microcontroller, solar water heater, intelligent control system, sensors, PID algorithm1. 引言太阳能热水器是一种利用太阳能热能将水加热的设备，具有使用方便、能耗低等优点，在全球范围内得到广泛的应用。

分类号: 编号：毕业论文（设计）太阳能热水器控制器设计The design of controller for solar water heater申请学位：工学学士院系：光电信息科学技术学院专业：姓名：学号：指导老师：太阳能热水器控制器设计姓名：导师：年05月日烟台大学烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院[摘要]该太阳能热水器控制器是基于C51单片机设计和实施的，它以AT89C51单片机作为检测和控制中心，由主控芯片模块、DS18B20 温度检测及显示模块、水位检测及显示模块、时钟模块、报警模块和电磁阀控制模块、辅助加热模块等模块组成。

它通过DS18B20温度检测及显示模块实时检测和显示水温，通过水位检测及显示模块实时检测和显示水位，通过时钟模块实时显示时钟并在设定的时间给主控芯片特定的信号，通过电磁阀控制模块实现热水器的自动及手动上水，通过辅助加热模块实现太阳能热水器自动及手动加热，当水位过低且水温过高时通过报警模块报警，而主控芯片则负责协调其他各模块的工作。

[关键词] 太阳能热水器控制器；AT89C51单片机；DS18B20[Abstract] The designing of this solar water heater controller is based on C51 single-chip microcomputer, The AT89C51 MCU is used as it’s detection and control center, It consists of a main control chip module, DS18B20 temperature detection and display module, the water level detection and display module, clock module, alarm module and the electromagnetic valve control module, auxiliary heating module and etc. It is through the DS18B20 temperature detection and display module Detect and display the water temperature in time. It is through the water level detection and display module Detect and display the water level in time. It is through the clock module display time and at the given time, it will give the main control chip module a specific signal. It is through the electromagnetic valve control module to realize the automatic and manual water heater. It is through the auxiliary heating module to heat water automatically and manually. when the water level is too low and the temperature is too high the alarm module will give an alarm, the responsibility of the main control chip is to Coordinate the work of other modules.[Key words] The Solar water heater controller ; AT89C51 MCU ; DS18B20目录1 绪论 (1)1.1 太阳能热水器应用的意义 (1)1.2 我国太阳能发展现状 (1)2 系统设计及仿真软件 (2)2.1 系统的总体结构设计 (2)2.2 设计功能要求 (2)2.3 设计思路 (2)2.4 仿真软件(proteus)简介 (3)3 AT89C51简介 (4)3.1 主要特性 (4)3.2 中断向量 (4)3.3 管脚说明 (4)3.4 内部结构 (6)4 控制器各模块电路设计 (7)4.1 主控芯片模块 (7)4.1.1 时钟电路 (7)4.1.2 复位电路 (8)4.1.3 单片机管脚分配 (9)4.2 DS18B20 温度检测及显示模块 (9)4.2.1 DS18B20芯片简介 (10)4.2.2 74LS245简介 (12)4.2.3 LED数码管显示 (13)4.3 水位测量及显示模块 (14)4.4 报警模块 (15)4.5 辅助加热模块 (16)4.5.1 继电器工作原理 (16)4.5.2 辅助加热模块工作原理 (17)4.6 电磁阀控制模块 (17)4.6.1 电磁阀工作原理 (18)4.6.2 电磁阀控制模块工作原理 (18)4.7 时钟模块 (18)4.7.1 电子表发声原理及控制器定时工作原理 (19)5 控制器软件程序设计 (20)5.1 软件设计分析 (20)5.2 主程序模块 (20)5.3 子程序模块 (21)5.3.1 DS18B20温度检测子程序设计 (21)5.3.2 DS18B20温度转化及显示子程序 (22)5.3.3 加热子程序设计 (23)5.3.4 上水子程序设计 (24)5.4 中断子程序设计 (25)5.4.1 外部中断0（设定温度+）子程序设计 (25)5.4.2 外部中断1（设定温度-）子程序设计 (26)6 调试与总结 (27)6.1 调试方法 (27)6.2 遇到的问题及解决办法 (27)6.3 总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 绪论1.1 太阳能热水器应用的意义迈入21世纪以来，随着经济的急速发展，对自然资源的需求缺口越来越大，人口基数过大使得将在很长一段时间保持人口数量的增长，而经济的高发展速度也将持续对资源的供应提出考验。

中华人民共和国教育部毕业设计论文题目：太阳能热水器中央控制器的设计与实现学生：指导教师：学院：专业：2007年6月摘要当今计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。

嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功效等严格要求的专业计算机系统。

其最初应用是基于单片机的。

单片机小巧灵活，成本低，易于产品化。

它面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各种控制任务。

目前，国内的太阳能热水器还处于研发阶段，这种控制器只具有温度和水位的显示功能，不具有温度控制功能。

由于加热时间不能控制而导致过烧，从而浪费大量电能。

本设计是以89c51单片机为检测控制中心，采用ds12887实时时钟，实现了温度，水位，时间三种参数的实时显示功能。

关键词：单片机；太阳能热水器；智能控制；水位；温度；时间；The Design and realization of theSolar-powered water ----输入端；Qn-----输出端；、LE为控制端，该片如何工作由功能表定，表中L为低电平、H为高电平、Z为高阻抗（相当开路）×为任意电平，一般将接低电平，LE接ALE就能正常工作。

2.6 IO接口电路8255A(1）总线接口部分CS ——片选线输入A1、A0 ——RD ——WR ——端口选择线（选片内四个端口寄存器）读信号线写信号线（2）内部逻辑部分（3）外设接口部分可由编程决定三个端口的功能输入输出其它A口 8位锁存缓冲 8位锁存双向B口8位锁存缓冲 8位锁存C口 8位锁存缓冲 8位锁存可分成两组分别作A口、B口的选通联络线2、8255A的端口操作A1 A0 选中0 0 PA口0 1 PB口1 0 PC口1 1 控制寄存器二、8255A的工作方式及方式选择1、8255A的工作方式（1）方式0 ——基本输入输出方式A口、B口、C口均有此方式，无选通，是单片机与外部设备之间的直接数据通道。

2013届毕业设计(论文)题目: 太阳能热水器控制器的设计学院: 电子与信息工程专业: 电子信息工程班级: 电子0901姓名:指导老师:起讫日期: 2012-11-16～2013-06-142013 年06 月太阳能热水器控制器的设计摘要本文分析了太阳能热水器的基本构造并且简单介绍了其工作原理，设计了与之配套的太阳能热水器控制器。

该控制器利用SST89E58单片机作为核心器件控制整个系统运作；温度传感器DS18B20可以用来实时检测水温，并将检测到的数据送至单片机进行处理后显示；由4个按键组成的模拟水位用来检测实时水位，当不同的按键按下时，可以模拟出相应的水位；由芯片8155控制的4个数码管是用来显示水位和水温的；由LED灯和蜂鸣器组成的报警电路实现了声光报警，当水位或是水温超出了正常范围，报警电路就会启动；由继电器控制1个LED 灯的亮灭来模拟辅助加热系统是否工作。

本篇论文从硬件电路的原理分析、软件编程的实现过程、电路仿真和调试等内容进行分析，实现了控制器的检测、显示和控制功能。

关键词：单片机DS18B20 8155 数码管继电器The design of controller of solar water heaterAbstractThis paper first introduces the basic structure of solar water heaters and working principle and design a complete solar water heater controller. As the core control system SST89E58 single chip to complete the operation; temperature sensor DS18B20 temperature real-time detection, the microcontroller will detect after data showed four levels of real-time simulation keys are used by different keys, you can simulate the appropriate level, digital tube for display, interface circuit is the chip 8155, by the LED lights and buzzer alarm circuit to achieve a sound and light alarm, water level or water temperature exceeds the normal range, the alarm circuit is activated by relay control LED lights to light and dark analog auxiliary heating system work.Based on the theoretical analysis of the hardware circuit, how to achieve software programming, circuit simulation and debugging of content analysis, to achieve the detection of the controller, display and control functions.Keyword: MCU；DS18B20；8155；digital tube；relay目录摘要 ................................................................................................................................ Abstract.......................................................................................................................... 第一章绪论.. 01.1背景 01.2 现状分析 0第二章太阳能热水器的结构及工作原理 (2)2.1太阳能热水器的结构及工作原理 (2)2.2 控制器结构及工作原理 (3)第三章控制器硬件设计 (4)3.1 控制器总体设计 (4)3.2 单片机及其外围电路 (5)3.2.1 单片机简介 (5)3.2.2 晶振电路 (7)3.2.3 手动复位电路 (7)3.3 显示电路 (8)3.3.1 数码管简介 (8)3.3.2 8155简介 (9)3.4温度检测电路 (10)3.4.1 温度传感器DS18B20简介 (10)3.4.2 温度检测电路设计 (11)3.5 水位检测电路及自动上水 (11)3.5.1 水位检测电路设计 (11)3.5.2 自动上水设计 (12)3.6 温度设定及报警电路 (13)3.6.1 温度设定 (13)3.6.2 报警电路设计 (13)3.7 辅助加热电路 (14)第四章控制器软件设计 (16)4.1主程序设计 (16)4.2 温度检测子程序 (17)4.3 水位检测子程序 (17)4.4 报警子程序 (18)4.5 显示子程序 (18)4.6 辅助加热子程序 (18)4.7 自动上水子程序 (19)4.8 温度设定子程序 (19)第五章电路调试及结果 (20)5.1程序编译与仿真结果 (20)5.2 硬件电路调试 (24)5.3 调试过程中遇到的问题 (26)总结 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录 (31)第一章绪论1.1背景随着社会的进步，人类文明在不断提高的同时，却面临着一个非常严峻的问题：世界上的不可再生能源——煤炭、石油、天然气的存储量在以极快的速度减少，在不久的将来，这些宝贵的资源将逐渐从地球上消失。

设计一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器是一项非常有意义的工程项目。

通过这个设计，我们可以实现对太阳能热水器系统的智能监测和控制，提高系统的效率和可靠性。

下面将详细介绍这一设计的原理、结构、功能和实施步骤。

一、设计原理基于单片机的太阳能热水器智能控制器的核心原理是通过传感器采集环境温度、水箱温度、太阳能辐射等数据，并通过单片机进行数据处理、控制算法运算，最终实现对太阳能热水器系统的自动控制。

二、系统结构1. 传感器模块包括环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等，用于采集相关参数数据。

2. 控制模块采用单片机作为控制核心，通过编程实现对传感器数据的采集、处理和控制策略的执行。

3. 显示模块一般采用液晶显示屏或数码管显示太阳能热水器的工作状态、温度等信息。

4. 执行模块通过继电器或驱动电路控制太阳能热水器系统中的循环泵、电加热器等设备的开关。

三、功能设计1. 环境监测：实时监测环境温度和太阳光照强度，以便调整系统工作状态。

2. 温度控制：根据水箱温度和环境温度，控制循环泵和电加热器的运行，保证水温在合适范围内。

3. 节能优化：根据太阳能辐射情况，合理利用太阳能资源，减少电加热器的使用，节约能源。

4. 故障检测：监测系统运行状态，及时发现故障并报警，保障系统安全稳定运行。

四、实施步骤1. 传感器接入：将环境温度传感器、水箱温度传感器、太阳能辐射传感器等传感器连接至单片机的模拟输入引脚。

2. 程序设计：编写单片机程序，包括数据采集、控制算法、显示控制等功能的实现。

3. 硬件连接：根据设计需求，将单片机、传感器、显示模块、执行模块等连接至一块PCB板上。

4. 调试测试：将控制器连接至太阳能热水器系统，进行系统调试和测试，验证控制器的功能和稳定性。

5. 性能优化：根据测试结果对控制算法进行优化，提高控制器的响应速度和稳定性。

通过以上设计和实施步骤，我们可以完成一个基于单片机的太阳能热水器智能控制器的设计。

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。

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。

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

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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内容 (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的内部结构 (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)II2.6LED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)基于单片机的太阳能热水器控制器的设计 11 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。

毕业设计基于STC89C51单片机的智能电热水器的设计摘要本设计采用STC89C51单片机为核心来设计智能电热水器。

本设计也对单片机控制电热水器实现智能化的可能性进行了分析，利用温度传感器、和继电器等来完成本设计。

在硬件设计方面，主要对单片机最小系统及其扩展、电源电路、键盘显示及接口电路、水温检测电路、报警电路进行了详细介绍。

还详细介绍了设计中应用到的主要芯片的性能和特点，包括STC89C51、DS18B20等。

在软件设计方面，采用C语言编程。

该智能电热水器设计完善，实现方案简单易行。

采用软件设计来控制，可以实现智能检测水温，智能加热，并且提高了整机的可靠性及准确性。

关键词：STC89C51，DS18B20，智能ABSTRACTAs technology make a good progress, the applications of single-chip microcomputer become mature all the time. The single-chip microcomputer integrates the various components in a chip, uses the internal bus structure, reduces the connection in different chips, enhanced greatly the reliability and anti-jamming capability. In the development of single-chip microcomputer, due to its excellent cost performance, high integration, small size, high reliability, it has been used as a control center all the time.Since the birth of single-chip microcomputer, it began to walk into a human’s life, such as washing machines, refrigerators, electronic toys, DMB, which equipped with the single-chip microcomputer, and improved their intelligence, ability. People, who used them, will love them better. The single-chip microcomputer makes human’s life more convenient, comfortable and colorful. As a result, I use single-chip microcomputer to design intelligent electric water heaters.This paper mainly discusses the intelligent electric water heater how to work. To achieve system goals, in deep analysis of the STC89C51, I made a set of simple and practical control system design. The system is mainly to use single-chip microcomputer to control centers, with specific hardware architecture and the corresponding software design, thus the intelligence of the water heater would become true.Keywords: single-chip microcomputer, controller, intelligence目录第1章绪论 ·······················································································1.1 选题的背景、目的及意义 ·······························································1.2 国内外的研究状况和成果 ·······························································1.3 研究设想和实验设计 ·····································································第2章硬件系统设计 ·········································································2.1 方案验证 ····················································································2.2 硬件系统设计 ··············································································2.2.1 电源电路 ···········································································2.2.2 键盘/显示接口电路······························································2.2.5 报警电路 ···········································································2.2.6 模数转换电路 ·····································································2.2.7 温度检测电路 ·····································································2.2.8 水位检测电路 ·····································································2.2.9 STC89C51功能及特性介绍 ·····················································第3章软件系统设计 ·········································································3.1 主程序流程框图 ·····································································结论······································································································参考文献 ······························································································致谢······································································································附录1程序清单····················································································附录2 电源电路原理图·········································································附录３智能电热水器原理图附录３英文翻译附录4 中文资料第1章绪论1.1 选题的背景、目的及意义据不完全统计，我市城镇居民家庭以电热水器为主，占总量的60％以上；从前风光无限的燃气热水器渐渐地黯然失色，市场份额仅剩不足20％；新兴的太阳能热水器虽然受到安装条件的限制，但其安全、环保的性能广受消费者青睐，发展态势迅猛，市场占有率已达到15％左右。