太阳能热水器智能控制器设计毕业作品.docx

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太阳能热水器智能控制器设计毕业作品

BIYESHEJI

（20届）

基于AT89C52单片机太阳能热水器控制器设计

所在学院

专业班级自动化

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

摘要

近些年来，太阳能的开发和利用已越来越受到人们的重视和青睐，因为节能、环保、使用方便等因素，太阳能热水器发展速度更是迅猛。

对太阳能热水器来说，最重要的配件就是太阳能热水器控制器。

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，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度和水位控制功能。

虽然热水器具有辅助加热功能，但也可能因为加热时间无法控制而产生过烧，造成电能浪费。

所以研制多功能、低成本的太阳能控制器，对方便用户、安全高效具有一定意义。

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128*64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；

Abstract

Inrecentyears,developmentandutilizationofsolarenergyhasbeenpaidmoreandmoreattentionandfavor,becauseofenergysaving,environmentalprotection,easytouseandotherfactors,thesolarwaterheaterdevelopmentspeedisswiftandviolent.Thesolarwaterheater,themostimportantpartsisthesolarwaterheatercontroller.Currentlyonthemarketforsolarwaterheatercontrolsystemmostlyhassinglefunction,complexoperation,controlconvenient,alotofcontrollerwithtemperatureandwaterleveldisplayfunction,doesnothavethetemperatureandwaterlevelcontrolfunction.Althoughwaterheaterwithauxiliaryheatingfunction,butalsomaycausetheheatingtimecan'tcontrolhavebeenburned,resultinginthewasteofelectricenergy.Sothedevelopmentofmultifunction,lowcostsolarcontroller,forconvenientuser,safetyandhighefficiencyandhascertainsignificance.

Intheanalysisofthearticleaboutsolarwaterheatersandcontrolofthedevelopmentandmarketconditiononthebasisofdistribution,solarwaterheatersofthecontrollerandtheprincipleofwork.Thepapersfinishthecontrolofthehardwareandsoftwaredesign.InhardwaredesignofAT89C52monolithicintegratedcircuitstocontrolcentersegmentsofthewholesystem.UseofthetemperaturesensorsDS18B20andsectionalformsensorstomeasurethelevelasthewater,andmeasurementstakenforprocessingmonolithicintegratedcircuits.UseDS12887astheclock,torealizethetimeanddatedisplay.UseLCDmodules128*64showthattheleveloftimeanddate,thedisplayispartoftheexchangeofoneoftheman-machineimportantvehicle.Insoftwaredesignofstructure,usemodularcompletedincludetheprogram,theleveloftheinspectionorsubroutinesLCDdisplaydesignandsoon.Themainprogramofthesystemperformssomeoftheinitialization,thetemperatureoftheinspectionandcontroltheheatingsystemandtheauxiliarysignaltoshowcompletetheexerciseandfunctiontestingprograms;thewater,themeasurementandsenddatatodisplaythefunctions;asubroutinetocompletethewaterandtimefunctionsofthedatedisplay;scanasubroutineintothefunctionandthetimeset.

Thispaperontheoveralldesign,software,hardwarecircuitanalysisofdesigns,makethemeasurementandcontrolofthesolarwaterheaterintorealize,whichhasplayedasignificantroleinthedailylife.

Keywords:

solarwaterheater;sensor;DS12887;single-chipmicrocomputer;

摘要I

AbstractII

目录IV

第一章　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2

第二章　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

第三章　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

3.3.1DS12887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21

3.5.2键盘电路的设计22

3.5.3总体电路设计22

3.6显示接口电路的设计22

3.6.1FYD128*64-0402B模块简介23

3.6.2显示电路设计27

3.7光电隔离与辅助加热电路设计28

第四章　控制器的软件设计30

4.1主程序设计30

4.2水位检测子程序设计32

4.3键盘扫描子程序设计32

4.4显示子程序设计32

结论34

参考文献35

致谢36

附录电路图37

第一章　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。

目前我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和太阳能热水器市场，该产业也成为我国唯一在生产能力和利用规模上处于世界领先水平的可再生能源产业。

但是与之配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。

这种控制器只具有温度和液位显示功能，而且为分段显示，温度显示误差为10%，水位显示误差为25%。

这种显示器（还称不上控制器）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；即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量的电能。

近年来，市场上出现了一些太阳能热水器控制器，但大多数的控制器存在的问题是性能不稳定，容易误动作；温度控制，水位检测，控制误差大；显示器有时显示乱码；和辅助电加热装置不相配；太阳能利用率低的问题，影响用户。

更糟的是，一些质量较差，经常发生故障，给用户带来诸多不便，严重影响了用户的使用，从而影响到太阳热水器的销售。

研制低成本、多功能的太阳能控制器，对方便用户、安全高效具有一定意义。

1.1.2市场分析

据中国五金制品协会统计，目前中国城市家庭中，57.4%拥有燃气热水器，31.3%拥有电热水器，拥有的太阳能热水器只有7.6%。

但在城市家庭的购买预期调查中，三者的比例将演变为35.8%、30.2%、23.2%，太阳能热水器的比例将大幅增长，一种融合三者之长的家庭热水中心也将占据9.5%的比例。

据国家信息中心经济预测部所做的全国消费者家用电器消费意向调查结果显示，99年城镇家庭热水器的购买量为8.84台/百户，销售总量比98年增长11%左右，传统的燃气热水器产业实现升级换代，迎来安全时代，电热水器持续升温，逐渐成为市场较活跃的家电商品之一，作为热水器市场的新秀，太阳能热水器开始崭露头角。

1.2太阳能热水器控制器的应用及意义

众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的巨大能源。

随着世界上煤、油、气的储量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到