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
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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
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Abstract
The 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 system
II
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目录
摘 要 ................................................................. I Abstract .................................................................. II 目录 ................................................................... III 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
2.2.1 AT89S51高性能8位单片机 .................................. 12 2.2.2数码管显示原理 ............................................ 15 2.3 AT89S51单片机的最小系统 ....................................... 18 2.4 AT89S51单片机时钟电路 .......................................... 18 2.5 AT89S51单片机复位电路 .......................................... 19 2.6水位检测电路的硬件设计 .......................................... 20 2.7水温检测电路的硬件设计 .......................................... 20 2.8 键盘电路的硬件设计 .............................................. 27 2.9 驱动电路的硬件设计 .............................................. 28 2.10显示电路的硬件设计 ............................................. 31 2.11 控制系统原理图 ................................................. 32 第3章 软件设计 ....................................................... 33
3.1 主程序流程图 .................................................... 33 3.2水温控制上水程序 ................................................ 34 3.3温度显示子程序 .................................................. 35 3.4 键盘处理程序 .................................................... 36 结束语 .................................................................. 37 第四章 参考文献 ......................................................... 38 第五章 附录 ............................................................ 39
5.1 主程序流程图 .................................................... 39 5.2 中断子程序 ...................................................... 40 5.3温控进水程序 .................................................... 40
5.3.1温度检测程序 .............................................. 40 5.3.2水温控制上水程序 .......................................... 41 5.4 温度显示子程序 .................................................. 42 5.5 键盘处理程序 .................................................... 44 5.6基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计程序 ...................... 45 致谢 .................................................................... 56
III
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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。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。
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。
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℃。
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