基于单片机的太阳能热水器模糊控制系统的设计_李云阳

基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计太阳能热水器控制系统是一种利用太阳能来加热水并保温的设备。

基于单片机的太阳能热水器控制系统能够监测系统状态，并根据需要自动地调节工作参数，实现高效能的利用太阳能热水器。

该系统的设计涉及多个方面，包括传感器、执行元件、控制算法和人机交互界面等。

首先，传感器部分。

在太阳能热水器系统中，常用的传感器包括温度传感器、光照传感器和压力传感器。

温度传感器可以用来测量水温，光照传感器可以用来检测太阳光强度，压力传感器可以用来监测水流状态。

这些传感器的数据可以通过单片机进行采集和分析。

其次，执行元件部分。

太阳能热水器系统中常用的执行元件包括电磁阀和水泵。

电磁阀用于控制水的流动方向，水泵用于实现水的循环。

在系统的运行过程中，单片机可以根据采集到的数据来控制这些执行元件的开关状态，以实现对水的流动和供暖的控制。

第三，控制算法部分。

太阳能热水器控制系统需要进行一系列的控制算法设计，包括针对太阳能热水器的启动和停止控制，水的加热和供暖控制等。

通过合理的控制算法设计，可以最大限度地提高太阳能热水器的工作效率，提升整个系统的性能。

最后，人机交互界面部分。

太阳能热水器控制系统需要一个人机交互界面，使用户可以进行相关参数的设置和监控。

在设计上，可以采用液晶显示屏和按键来实现用户的交互操作。

通过人机交互界面，用户可以方便地设置系统的工作模式、温度设定等，同时可以实时地监测系统的运行状态和各项参数。

综上所述，基于单片机的太阳能热水器控制系统设计包括传感器的选择和布置、执行元件的控制和驱动、控制算法的设计和优化以及人机交互界面的设计等方面。

这些设计要求兼顾系统的可靠性、高效性和便利性，以实现对太阳能热水器的精确控制和高效利用。

通过优化设计，可以将太阳能热水器的效能最大化，提供可靠的热水供应。

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。

毕业设计---基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：基于单片机的太阳能热水器测控系统的设计学生姓名：田文帅学号：0605106428专业：自动化班级：自2006-4班指导教师：贾玉瑛高级工程师2内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）基于单片机的太阳能热水器测控系统的设计摘要众所周知，世界上的能源危机越来越严重，迫切需要找到新的能源来代替传统能源。

而太阳能以其能源干净，安全可靠，源源不断的来源备受人们青睐，在对太阳能的利用当中，太阳能热水器无疑是技术最成熟的。

本文结合实际太阳能热水器的具体应用，设计了以AT89S51单片机为核心，AD590温度传感器，OP07高精度运放大器，ADC0832芯片等元器件为基础的太阳能热水器的智能控制器，详细描述了它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，给出了系统硬件设计及软件的实现方法，从而实现了自动与手动上水，自动与手动加热，温度水位显示等实用功能。

全文分为3大部分，第一部分是绪论部分结介绍本设计的目的要求以及市场前景分析和设计的思路方法。

第二部分是硬件电路的设计部分，详细介绍了硬件的电路图和硬件的控制原理以及控制方法。

第三部分为设计的软件设计部分，描述了设计的软件程序。

关键词：单片机、太阳能热水器、温控系统I内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）A b s t r a c tThe solar energy water heater with the advantages of clean energy by the welcome of people. Based on the practical application of solar water heater, design with AT89S51 as the core, the temperature sensor AD590 to OP07,High precision operation amplifier, ADC0832 chips on the basis of components of the solar energy water heater only controller, a detailed description of its working principle and design scheme. According to the requirement of solar water heater of controller, system hardware design and software realization method, so as to realize the automatic and manual, automatic and manual heating water, water temperature display and practical function.The letter divides into three parts, the first part is introduced and the introduction section design requirement and market analysis and design method of thinking. The second part is part of the hardware circuit design, detailed introduces the hardware circuit and control principle of hardware and the control method. The third part is the design of the software design, describes the design of the software program.In winter, the demand for water heater is very big, the solar energy water heater is the main source of water, and so can namely is an energy and renewable energy, which is rich in resources, can use free, and no transport. No pollution to environment and solar water heater detection controller is muti _ function development orientation.Keywords: SCM, solar water heater, the temperature control systemII内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）目录摘要 (I)A b s t r a c t...............................................................I I 目录..................................................................I I I 第1章绪论 (1)1.1太阳能热水器的概况 (1)1.2太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 (2)1.2.1太阳能热水器的节能和经济效益分析 (7)1.2.2太阳能热水器的环境效益分析 (7)第2章系统硬件设计 (10)2.1控制系统组成及工作原理 (10)2.1.1系统的组成 (10)2.1.2控制装置的工作原理 (12)2.2主要原器件选择及硬件电路的设计 (12)2.2.1A T89S51高性能8位单片机 (12)2.2.2数码管显示原理 (16)2.3A T89S51单片机的最小系统 (19)2.4A T89S51单片机时钟电路 (19)2.5A T89S51单片机复位电路 (20)2.6水位检测电路的硬件设计 (21)2.7水温检测电路的硬件设计 (21)2.8键盘电路的硬件设计 (28)2.9驱动电路的硬件设计 (29)2.10显示电路的硬件设计 (32)2.11控制系统原理图 (33)第3章软件设计 (34)3.1主程序流程图 (34)3.2水温控制上水程序 (35)3.3温度显示子程序 (36)3.4键盘处理程序 (37)结束语 (38)第四章参考文献 (39)第五章附录 (41)5.1主程序流程图 (41)5.2中断子程序 (42)5.3温控进水程序 (42)5.3.1温度检测程序 (42)5.3.2水温控制上水程序 (43)5.4温度显示子程序 (44)5.5键盘处理程序 (46)5.6基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计程序 (47)致谢 (58)III内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）第1章绪论1.1太阳能热水器的概况设计的目的及意义：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。

基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：山西大学工程学院毕业设计（论文）题目基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计系别电力工程系专业电气工程及其自动化班级电本0824姓名指导教师下达日期2012年2月20日设计时间自2012年2月20日至2012年5月25日毕业设计（论文)任务书一、设计题目：1、题目名称基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计2、题目来源自备二、目的和意义通过对一个基于单片机的能实现太阳能热水器控制系统的设计，从而达到学习、了解单片机的各方面的应用，太阳能热水器的工作原理及实现方法。

系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示电路、按键电路、和复位电路等部分构成，能实现时钟（时、分、秒)显示的功能及对温度的显示与控制等.三、原始资料太阳能热水器说明书四、设计说明书应包括的内容1、太阳能热水器的发展2、太阳能热水器的组成及工作原理3、控制系统的软、硬件实现4、编写的控制程序等。

五、设计应完成的图纸1、太阳能热水器控制系统的原理图2、太阳能热水器控制系统的PCB图六、主要参考资料1、太阳能热水器说明书2、《单片机原理、应用及c51程序设计》清华大学出版社七、进度要求1、设计阶段第1 周（2 月20 日）至第14 周（5 月26 日)共14 周2、答辩日期第14 周（2012 年 5 月26 日)3、实习阶段第15 周（5 月28 日）至第18 周（6 月22 日）共 3 周八、其它要求针对现场对太阳能热水器的要求进行控制系统方面的设计，主要包括水温显示、定时上水、防冻功能、恒温控制、时钟显示的功能等。

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。

2020年第4期（下转第93页）基于单片机的太阳能热水器控制系统设计黄旭东，郑颖（沈阳工学院信息与控制学院，辽宁抚顺113122）摘要：在现有太阳能热水器的基础上，采用AT89C51单片机作为控制中心，温度传感器部分采用AD590型传感器，同时配有ADC0832芯片以及OP07运算放大器作为系统的智能控制器。

根据太阳能热水器的要求设计该系统，实现自动上水、自动加热以及温度水位显示等功能。

关键词：AT89C51；温度传感器；太阳能本文设计的是一款低成本、高性能的太阳能热水器控制系统，通过单片机对太阳能热水器的水温、水位控制及相关信息显示制作这一全新的系统。

该系统可广泛应用于日常居家生活中，同时具有良好的应用前景。

1系统设计根据实际生活应用要求，水位平时处于四分之三水位状态，当水位降低到水箱的一半时，系统开始进行充水过程。

同时加温。

系统外设显示系统对水位水温进行实时监控，同时配有报警系统，当超过设定安全水位以及温度时，系统开始报警。

用水时可自动调节水温。

使热水器装置变得更智能化。

系统设定三个LED 发光二极管对水位进行监控，分别表示热水器中没有水、热水器水位达到四分之三、水位超过规定界线。

因显示模块的本身条件限制，最高显示温度为99.9益。

2硬件设计系统中主要由控制器、水位检测模块、水温检测模块、电阻丝加热模块以及储水器组成。

系统主要通过控制器来控制系统的通断，同时对水温检测传感器、水位检测传感器以及对电阻丝加热进行控制。

在水位检测部分主要用来对储水罐水位进行检测，该系统将水箱分为四等分，共设置五个电极，除了放在水箱底端一个，其他的都安放在四个等分点上。

用于确定水温的传感器主要用于实时确定水箱中的水温，AD590温度传感器由半导体集成电路组成，电阻加热丝主要是为加热系统提供热源。

（1）工作原理。

通过系统控制，当检测温度高于设置的温度，同时水箱内水位达到最高处时，对应的指示灯点亮，同时停止注水，当水箱内没有水时，系统会控制水阀进行注水，当到达设定高度后停止注水。

专利名称：基于单片机模糊控制算法的太阳能自动跟踪系统及方法
专利类型：发明专利
发明人：李永军
申请号：CN201710096248.6
申请日：20170222
公开号：CN107045282A
公开日：
20170815
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：基于单片机模糊控制算法的太阳能自动跟踪系统及方法，涉及太阳能发电技术领域，包括风速检测模块、光强检测模块、组件发电电压检测模块、组件发电电流检测模块、组件当前位置检测模块、当前时间获取模块、光强比较模块、发电功率计算模块、发电功率比较模块、太阳高度角和方位角计算模块、组件位置与太阳位置角度比较模块、双模糊结构模糊控制器和组件双轴电机驱动模块；包括步骤，信号检测：信号计算并输入：双模糊控制器算法设计：双模糊控制的策略。

有效的消除外部环境对组件跟踪系统定位的影响；有效消除了由于时间、经纬度等误差引起的组件定位误差；实现了智能判断并选择合理有效地定位参数，完成精准定位。

申请人：天长市天尚清洁能源有限公司
地址：239300 安徽省滁州市天长市经济开发区经三路东天滁路北
国籍：CN
代理机构：安徽信拓律师事务所
代理人：鞠翔
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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%。

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。

系统分析及设计报告一．系统分析图1 热水器装置简图1-集热器2-下降水管3-循环水箱4-补给水箱5-上升水管6-自来水管7-热水出水管热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成，图中为典型的热水器装置图。

图中集热器1按最佳倾角放置，下降水管2的一端与循环水箱3的下部相连，另一端与集热器1的下集管接通。

上升水管5与循环水箱3上部相连，另一端与集热器1的上集管相接。

补给水箱4供给循环水箱3所需的冷水。

集热器吸收太阳辐射后，集热器内温度上升，水温也随之升高。

水温升高后，水的比重减轻，便经上升水管进入循环水箱上部。

而循环水箱下部的冷水比重较大，就由水箱下流到集热器下方，在集热器内受热后又上升。

这样不断对流循环，水温逐渐提高，直到集热器吸收的热量与散失的热量相平衡时，水温不再升高。

这种热水利用循环加热的原理，因此又称循环热水器。

集热器是一种利用温室效应，将太阳能辐射转换为热能的装置，该装置与一般热水交换器不一样，热交换器通常只是液体到液体，或是液体到气体的热交换过程，而平板行集热器是直接将太阳辐射传给液体或气体，是一个复杂的传热过程。

热水器不论在什么样的天气里，都能够在设定的时间向用户提供设定温度的热水，从而给用户带来便利。

当控制器在设定的时间使水温达到设定温度时，将通过声光报警提醒用户。

二．设计方案本设计以MSC-51系列单片机AT89C51作为中央处理器，采用由4 x4行列键盘输入加热时间、水温设置等要求，利用温度采集模块和水温采集模块进行对热水器中的水位和水温的信息采集，这些信息经由数据处理模块处理后，一旦水温达不到预设的水温要求，便会启用电加热模块，对水进行加热，并将水温显示在显示模块上，而当水温达到设置要求时，便会触发报警模块，并同时停止加热。

而如果在这个过程中水位没有达到预设时的要求，加热器也会进行注水，直至预设时的水位后停止注水。

1．硬件设计太阳能热水器控制系统的主体部分为单片机AT89C51芯片，其外围电路由键盘输入模块、显示模块、热电偶温度采集模块、温度和水位采集模块、光敏电阻测量光照强度模块、电加热模块、以及电热温度参数设置模块构成。