任务书-太阳能热水器控制系统设计

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。

太阳能热水器智能控制系统设计一、引言太阳能热水器是一种利用太阳能进行加热水的技术设备，具有环保、节能、安全等优点，正逐渐被广大用户所接受和使用。

然而，当前太阳能热水器的控制系统一般较简单，只能实现温度设定和加热控制的基本功能。

本文将基于这种现状，设计一种太阳能热水器智能控制系统，以提高系统的自动化程度和智能化程度，为用户提供更便捷、高效、舒适的使用体验。

二、系统架构智能控制系统的基本架构包括感知层、传输层和应用层。

感知层通过传感器检测环境参数，如太阳能收集器的温度、太阳辐射强度等，传输层将感知层采集到的数据传输给应用层处理，并接收应用层的控制指令。

三、硬件设计1.传感器选择：选择适合使用环境的温度传感器、辐射传感器等多个传感器，确保感知层能够准确地采集各项参数。

2.控制器设计：选用具有较高性能和稳定性的控制器，能够实时处理感知层传输的数据和应用层指令，确保控制系统的高效、稳定工作。

3.通信模块选择：选择适合的无线通信模块，以确保感知层数据的稳定传输和应用层指令的可靠接收。

四、软件设计1.数据处理算法：根据感知层采集的数据，设计相应的数据处理算法。

如根据太阳能收集器的温度和太阳辐射强度，计算热水器加热的时间和功率等参数。

2.智能控制算法：设计智能控制算法，根据用户设定的热水需求以及当前环境参数，自动控制热水器的工作状态，实现最优的加热效果和节能效果。

3.用户界面设计：为用户提供友好、直观的操作界面，以便用户随时设定热水需求、查询加热状态和温度等信息。

五、系统功能1.自动感知：系统能够自动感知太阳能收集器的温度、太阳辐射强度等参数，并采集到控制器。

2.数据处理：根据感知层采集的数据，通过数据处理算法计算热水器的工作参数，并将参数传输给应用层。

3.智能控制：根据用户设定的热水需求，结合当前环境参数，通过智能控制算法自动控制热水器的工作状态，实现最优的加热效果和节能效果。

4.用户界面：为用户提供友好、直观的操作界面，用户可以设定热水需求、查询加热状态和温度等信息。

个人资料整理仅限学习使用太阳能热水器控制系统的设计摘要本设计以单片机AT89S52 为中心，联合了单线数字温度传感器DS18B20 与液晶显示器 1602，设计出一种数字化、智能化的太阳能热水器控制系统。

该系统由主控芯片模块、 DS18B20 温度检测模块、 LCD 显示模块、水位检测模块、报警模块和电磁阀控制模块构成。

剖析了各个模块的构造及其工作原理、绘制了系统硬件原理图、程序流程图，并编写源程序，进行电路板的调试和实验考证。

此系统排除了热水器上水时需人工等候和过度溢水的问题，达到了省时、环保、节水的目的。

该系统与传统的机械式控制系统对比较，拥有构造简单，抗扰乱能力强，使用方便等特色。

重点词：太阳能热水器， AT89S52， DS18B20Solar Water Heater Control SystemAbstractThis design utilizes MCU AT89C52 as the core,and combines wire digital temperature sensor DS18B20 and LCD display 1602,to design a solar water heater control system that was digital and Intelligent.This system consists of many modules ,which include Master chip module,DS18B20 temperature detection module ,LCD display module ,Water level detection module ,Alarm module ,Solenoid valve control module .This paper will analysis of the structure of each module and its working principle ，draw the System hardware schematic and program flow chart, write source code, debug circuit boards,as well as Experiments.The system has settledthe dispute that people is needed and overflow when feeding water to heater,and achieve the purpose of saving time and water and protectingpared with traditional mechanical control systems,this system has several advantages,such as simple construction, Anti-interference ability,convenient to use and so on.Keywords:solar water heater,AT89C52,DS18B20个人资料整理仅限学习使用目录1前言1.1 研究的目的和意义跟着社会的高速发展，能源问题已成为目前全球面对的最为突出的问题之一，而太阳能是人类取之不尽、用之不停的洁净能源。