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哈尔滨工业大学毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于单片机的太阳能充电器设计与调试学院：机电学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：XX学号：XX指导教师：XX职称：教授2019年12月25日毕业设计（论文）开题报告实施方案：太阳能充电系统的充电电路是太阳能充电板在阳光的照耀下产生电荷，用1000uF 电容存储太阳能电池板的电荷，经过LM1117-5稳压芯片给TP4056芯片提供电源和充电电池充电。
充电时，充电指示灯点亮，当充电完成后，充电指示灯熄灭。
利用ADC0832转换器采集充电电池的电压并在液晶LCD1602上显示充电电压值。
充电电池电压低于3V 时，报警指示灯闪烁。
系统总体框图如图1所示。
图1 整体设计框图可行性分析：在此之前国内外研究太阳能智能追光系统已经有一段的时间并且取得了相应的成果，因此基于单片机的太阳能智能追光系统具有很大的现实可行性。
我在学校单片机原理及控制技术、C 语言、电力电子技术等专业课的课程设计中，积累了一定的实践经验，为本次毕业设计的完成奠定了较好的基础。
机械结构方面：外壳选用高强度金属外壳，易加工、外形比较小、重量比较轻，能容纳电池。
技术方面：（1）市面现有采集精度、速度的太阳能板种类多、精准度高、体积小，便于安装、调试。
（2）有相关论文资料，可以独立完成此项设计。
充电电池单片机STC89C52升压5V 输出ADC0832液晶显示电源模块太阳能充电电路充电保护查阅相关文献确定研究方向完成硬件电路设计及元器件的选型熟悉软件使用，完成软件设计实物设计与制作实物调试与完善（）。
毕业设计（论文）开题报告题目基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计一、选题的依据及意义：1、依据太阳能资源丰富, 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.随着全球人口和经济规模的不断增长，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。
人们在大力的发展太阳能产业。
能源问题将更为突出：①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气也只能延续到2040 年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。
②环境污染③温室效应引起全球气候变化。
因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。
太阳能具有：①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10 的23 次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10 的13 次方千亿t。
②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。
③发利用时几乎不产生任何污染。
鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。
然而，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，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。
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。
2、意义能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。
目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。
近年来，电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利，作为后来者的太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。
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设计在当今能源紧张和环保意识日益增强的背景下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其应用范围越来越广泛。
太阳能热水器便是其中一种常见且实用的设备。
为了提高太阳能热水器的性能和使用效率，设计一个基于单片机的智能控制系统具有重要的意义。
一、太阳能热水器的工作原理太阳能热水器主要由集热器、水箱和管道等部分组成。
集热器通常安装在屋顶或其他阳光充足的地方，其内部有吸热管，能够吸收太阳能并将其转化为热能。
被加热的水通过管道输送到水箱中储存起来，以供用户使用。
然而，传统的太阳能热水器存在一些不足之处。
例如，在阳光不足或天气变化时，无法保证稳定的热水供应；水温难以精确控制，可能会出现过热或过冷的情况。
为了解决这些问题，我们需要引入单片机控制系统。
二、单片机控制系统的总体设计本控制系统以单片机为核心，结合传感器、执行器和通信模块等组成一个完整的系统。
传感器部分包括温度传感器和水位传感器。
温度传感器用于实时监测水箱内的水温，水位传感器则用于检测水箱内的水位高度。
这些传感器将采集到的信息传输给单片机。
单片机作为控制中心，对传感器传来的数据进行处理和分析，并根据预设的控制策略发出相应的控制指令。
执行器主要包括电加热装置和水泵。
当水温过低时，单片机控制电加热装置启动，对水进行加热；当水位过低时，单片机控制水泵启动，向水箱内注水。
通信模块用于实现系统与用户之间的交互。
用户可以通过手机或其他终端设备远程查看热水器的工作状态，并进行相应的操作。
三、硬件设计1、单片机选型选择一款性能稳定、功能强大且成本适中的单片机，如 STM32 系列。
STM32 具有丰富的外设资源和较高的运算速度，能够满足系统的控制需求。
2、传感器电路设计温度传感器可选用 DS18B20 数字温度传感器，其具有精度高、接口简单等优点。
水位传感器可采用压力式水位传感器，通过测量水压来确定水位高度。
传感器的输出信号需要经过调理电路进行放大、滤波等处理，然后输入到单片机的 ADC 端口。
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。
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。
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。
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。
毕业论文（设计）开题报告论文题目：基于单片机的家用热水器控制器的设计系部名称：信息工程系专业班级：自动081 学生姓名：xxx 学号：............指导教师：xxx 教师职称：讲师20 年月日毕业论文（设计）开题报告一、文献综述：一、背景及意义：目前热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标。
快热式家用电热水器无需储水罐，热水即开即用，无需预热，减少了电能的浪费，应用价值极高。
另外还具有体积小、使用安全、安装方便等优点。
设计采用数码管显示水温，有功率档调节，出水温度自动控制。
系统硬件电路设计包括加热控制、温度检测等电路的设计，系统程序设计包括主函数程序、显示扫描子函数程序、按键扫描处理子程序、加热控制函数程序与温度检测函数程序等的设计。
热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器。
具有无污染、安全、保温时间长、使用方便等优点。
随着人民生活水平的不断提高和我国电力工业的不断发展,电热水器得到不断普及。
目前市场上有两种电热水器,连续水流式和贮水式。
前者虽具有加热速度快和体积小等优点,但功率太大,大多数家庭的供电线路难以承受。
而市场上贮水式电热水器大多数采用机械式控制器,存在控温精度低、加热时间长、可靠性差、功能单一等不足。
针对上述情况,利用先进的单片机作为控制器的核心,结合模糊控制技术,可设计出一种多功能的电热水器控制器。
对于家用电热水器来说，硬件系统是它的最基本的框架，是系统的所有功能的丛础。
热水器控制电路数控部分采用AT89S51单片机作为控制核心。
硬件的选择和所选硬件的性能对系统的功能实现以及系统的精度都有直接的影响，系统的设计成功与否很大程度上取决于硬件系统的设汁。
本系统硬件方案论证包括单片机、温度检测传感器、加热控制驱动电路、电源电路、及键盘和显示等电路的选择。
二、主题热泵热水器是继电热热水器、燃气热水器以及太阳能热水器之后出现的新型热水器，它避免了电热水器漏电、干烧及燃气热水器使用时易产生煤气中毒等安全隐患，克服了太阳能热水器受天气影响大等缺点，具有高效节能、安全环保、全天候运行、使用方便等优点[1]。
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。
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书(毕业论文）题目：基于单片机太阳能热水器控制系统的设计学生姓名：康乐学号:0867106203专业：自动化班级：自2008—2班指导教师：贾玉瑛基于单片机太阳能热水器控制系统的设计摘要今天，环境问题、能源问题日益突出，给我们的生活带来了极大的压力。
尽管这些年新兴能源已经得到了很好的发展，但是依旧还是无法解决日趋严峻的能源压力.由于不可再生资源的逐渐减少我们很自然会把目光对准一些可再生资源，这里就不得不提到太阳能，太阳能对我们目前而言可谓是一种取之不尽用之不竭的宝藏，然而由于我们目前的科学技术手段还不能充分的利用太阳能.在本设计中我会给大家介绍一种目前已经算是比较成熟的太阳能应用技术，他就是太阳能热水器。
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，通过软硬件设计，实现以51系列单片机为核心器件,扩展外围接口电路，如键盘与显示等。
实现按设定时间自动上水、手动上水以及上水期间有音量提示；阴冷天按照设定温度要求可自动加热等功能.关键词：单片机；太阳能;热水器Solar energy water heater based on MCU controller designAbstractAbstract: Today，environmental issues, energy issues have become increasingly prominent, to give our lives has brought great pressure. Although these years emerging energy already obtained the very good development， but still can not solve the increasingly serious energy pressure。
As a result of non—renewable resources are gradually reduced naturally we will focus on some renewable resource， it will have to solar energy， solar energy to our current character it may be said is an inexhaustible inexhaustible treasure, however due to our current scientific and technical hand paragraph was not very good use of its ten one or two. In this design I will give you a present is already relatively mature solar energy application technology， he is the solar water heater.the solar energy water heater with its many advantages is welcome of people.Through the software and hardware design, realization to 51 series microcontroller as the core device， peripheral expansion interface circuit，such as the keyboard and display. According to the set time realize automatic sheung shui, manual sheung shui and sheung shui during the volume tip; Cold day temperature can be set according to requirements heating etc. Function.Keywords: SCM，Solar energy water heater 。
ANYANGINSTITUTEOF TECHNOLOGY毕业论文基于AT89C51的太阳能热水器自动控制系统设计The Design of Solar Water Heater Automatic Control SystemBased on AT89C51系（院）名称：电子信息与电气工程专业班级：05级电子信息工程1班学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：讲师目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................. I I 引言. (1)第一章概述 (2)1.1 课题的背景意义 (2)1.2 太阳能热水器和其控制器的发展现状 (2)1.3 课题的研究内容 (3)第二章系统设计 (4)2.1控制系统技术性能要求 (4)2.2太阳能控制系统工作原理: (4)2.2.1系统原理 (4)2.2.2方案比较 (4)第三章硬件设计 (8)3.1 直流电源的设计 (8)3.1.1直流电源的图解 (8)3.1.2方案论证 (9)3.1.3方案实现 (9)3.2接口电路 (9)3.4显示模块 (10)3.5驱动电路 (13)3.5.1蜂鸣器驱动电路 (13)3.5.2继电器驱动电路 (13)第四章水位.温度采集部分 (14)4.1水位传感器 (14)4.2 传感器（AD590） (15)4.3 模数转换器件（ADC0804） (17)4.3.1 ADC0804的性能特点 (17)4.3.2 ADC0804的引脚及其功能 (18)4.3.3 ADC0804转换器的时序及接口电路 (19)第五章中央控制器 (21)5.1单片机构成 (21)5.2单片机内部结构分析 (22)5.3单片机主要功能特性 (22)5.4单片机的外部结构 (22)5.5单片机最小系统 (23)第六章中断控制 (24)6.1按键中断（KBI） (24)6.2键盘中断要实现两个功能 (24)第七章软件设计 (26)7.1 I/O口的说明 (25)7.3软件流程图 (25)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1：太阳能控制系统显示程序 (31)附录2：硬件图 (36)基于AT89C51的太阳能热水器自动控制系统设计专业班级：05级电子信息工程1班学生姓名：指导教师：职称：讲师摘要：随着人们生活水平的提高，各种热水器的使用已相当普及。
毕业设计（论文）开题报告一、课题意义：太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。
在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。
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。
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。
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。
本设计具有很强的实用性,用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。
二、主要设计内容：1、采用单片机系统实现上下限温度的控制和报警，并进行温度的实时显示。
2、能够实现上下限温度的设置。
3、要求具有高低水位的控制功能。
三、设计方案：1、系统硬件设计图3-1 系统硬件设计总图复位电路 单 片 机 系 统 温度传感器 水位传感器 按键电路 振荡电路显示电路 报警电路（1）、单片机模块AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。
使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的 8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
毕业设计（论文）开题报告题目基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计专业名称飞行器制造工程班级学号 088106311学生姓名洪兵旺指导教师肖洁填表日期 2012 年 3 月 20 日一、选题的依据及意义：1、依据太阳能资源丰富, 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.随着全球人口和经济规模的不断增长，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。
人们在大力的发展太阳能产业。
能源问题将更为突出：①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气也只能延续到2040 年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。
②环境污染③温室效应引起全球气候变化。
因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。
太阳能具有：①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10 的23 次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10 的13 次方千亿t。
②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。
③发利用时几乎不产生任何污染。
鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。
然而，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，很多控制器具有温度和水位显示功能，却不具有温度控制功能，致使热水器阴天的时候不能方便使用。
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。
2、意义能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。
目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。
近年来，电热水器的大规模用电，并不能给人们的正常生活带来便利，作为后来者的太阳能热水器，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。
选择太阳能热水器这个课题，不仅可以让我运用大学四年所学的专业知识来学习、了解太阳能热水器控制系统的设计，起到巩固理论知识，增强动手能力和创新意识的作用。
更是理论结合实际的良好见证。
此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能的核心,可以尽可能做到节能环保,作这样一个设计,同时产品具有很大的市场前景。
二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：目前,在世界范围内同，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.，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。
2000 年太阳能热水器取代47000 套家用电热水器；2000 年日本太阳能热水器的拥有量将翻一番；以色列更是明文规定，所有新建房屋必须配备太阳能热水器。
目前，我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。
太阳能热水器技术正在向更加方便、更加绿色、更加节能方向发展，为此，更加先进的硬件和更合理的软件被开发出来。
现在有太阳能热水器的水位分8 级，分辨率高，完全能满足用户的需求。
且还具有良好的用户界面，可以定时，随心所欲调节水温、水位。
当阳光不足时，系统可以启动电加热装置，对水进行加热到设定温度，从而达到全天24 小时供应热水，实现智能化。
三、研究内容及实验方案：1、（1）设计工具太阳能热水器控制系统的设计方式很多。
本设计采用MSC-51 系列单片机AT89S52 作为中央处理器，采用12864 液晶显示模块，热电偶温度采集模块，4x4 行列式键盘，水位采集模块，1302时钟模块，电加热模块，以及电热温度参数设置模块。
2、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位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。
单片机部分主要用于控制和处理各功能模块的工作，实现时间设定、水位和温度显示、加热等功能。
硬件框图如图1 所示。
（1）主控芯片模块电路单片机系统由AT89C51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。
对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、谐振器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。
晶体可在1.2MHz～12MHz之间任选，电容C1和C2的典型值在20pF～100pF之间选择，但在60pF～70pF时振荡器具有较高的频率稳定性。
典型值通常选择为30pF左右，但本电路采用30pF。
AT89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
本设计中所用到的是上电按钮复位。
（2）光敏电阻测量光照强度模块本设计选用光敏来对光照强度进行测量，获取光能。
光敏电阻获取的是模拟信号，需通过ADC0809CCN将模拟信号转化为数字信号。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。
光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。
在本设计中使用光敏电阻的好处在于，可选取用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
（3）温度传感器模块DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。
主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示各点的温度。
在系统启动之时，可以通过4×4键盘设置各点温度的上限值，当某点温度超过设置值时，报警器开始报警，从而实现了对各点温度的实时监控。
每个DS18B20有自己的序列号，因此本系统可以在一根总线上挂接了4个DS18B20，通过CRC校验，对各个DS18B20的ROM 进行寻址，地址符合的DS18B20才作出响应，接收主机的命令，向主机发送转换的温度。
采用这种DS18B20寻址技术，使系统硬件电路更加简单。
（4）液晶显示模块液晶显示模块以其微功耗、体积小、显示内容丰富、模块化、接口电路简单等诸多优点得到广泛应用。
液晶显示模块分字符型和点阵型两种，前者只能显示常用的字符，点阵型液晶显示模块除显示字符外还能显示各种图形和汉字。
12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。
该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，可以显示8×4行16×16点阵的汉字，可完成图形显示。
电压低功耗是其又一显著特点。
由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
（5）键盘输入模块键盘和显示电路是人机交互的重要手段。
控制键是用户干预系统运行的唯一接口，也是用户比较关心的问题。
为了实现控制器对时间与温度的设定及显示功能，本设计采用芯片8279配合SN74LS138N和SN74LS240P驱动4位数码管和LED管实现时间与温度的设定与静态显示。
数码管的段选码由B口和C口输出，经74LS240驱动后送给共阴极LED。
数码管的位扫描信号经74LS138译码驱动后提供给LED的公共极。
RL0~RL7提供了键盘列扫描接口，SL0~SL2盘的行扫描接口。
（6）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.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 c) 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+ $ T( 用户可自行设定$T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- $ T 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.（7）管道排空功能对现有太阳热水器管道进行改造,（图2）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2、软件设计太阳能热水器控制系统的最大特点是所有功能模块均由软件控制以完成各自功能。
