毕业设计基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计.docx
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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：
专 业：
自动化
班 级：
自2006-4班
指导教师：
贾玉瑛 高级工程师
1
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
IV
Abstract
Thesolarenergywaterheaterwiththeadvantagesofcleanenergybythewelcomeofpeople.Basedonthepracticalapplicationofsolarwaterheater,designwithAT89S51asthecore,thetemperaturesensorAD590toOP07,
Highprecisionoperationamplifier,ADC0832chipsonthebasisofcomponentsofthesolarenergywaterheateronlycontroller,adetaileddescriptionofitsworkingprincipleanddesignscheme.Accordingtotherequirementofsolarwaterheaterofcontroller,systemhardwaredesignandsoftwarerealizationmethod,soastorealizetheautomaticandmanual,automaticandmanualheatingwater,watertemperaturedisplayandpracticalfunction.
Theletterdividesintothreeparts,thefirstpartisintroducedandtheintroductionsectiondesignrequirementandmarketanalysisanddesignmethodofthinking.Thesecondpartispartofthehardwarecircuitdesign,detailedintroducesthehardwarecircuitandcontrolprincipleofhardwareandthecontrolmethod.Thethirdpartisthedesignofthesoftwaredesign,describesthedesignofthesoftwareprogram.
Inwinter,thedemandforwaterheaterisverybig,thesolarenergywaterheateristhemainsourceofwater,andsocannamelyisanenergyandrenewableenergy,whichisrichinresources,canusefree,andnotransport.Nopollutiontoenvironmentandsolarwaterheaterdetectioncontrollerismuti_functiondevelopmentorientation.
Keywords:
SCM,solarwaterheater,thetemperaturecontrolsystem
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
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
2.2.1AT89S51高性能8位单片机 12
2.2.2数码管显示原理 15
2.3AT89S51单片机的最小系统 18
2.4AT89S51单片机时钟电路 18
2.5AT89S51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
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。
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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1.2太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析
目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。
当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断的提高。
现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性，且排放二氧化碳污染大气，北方用煤气取暖造成城市空气环境污染，这些都是太阳能热水器良好的外部生存环境。
太阳能热水器克服了上述缺点，他是绿色环保产品。
它使用简单、方便。
太阳能热水器顺呼时代发展的要求，满足人们对环保绿色产品的需求。
在人类文明程度日益提高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。
应该注意到，集体单位对太阳能热水器的用量很大。
新建商住楼安装热水器，已是房屋开发公司计划之内的事，配套热水器的商品房销势更好此款热水器包括主、从两大系统：
主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。
它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势。
2001年到2006年太阳能热利用产业快速发展。
2006年销售额近300亿元，提供就业机会60多万个。
中国太阳热水器2005年安装量为世界的77%。
真空管型约占世界总产量的90%以上，硼硅玻璃3.3年产量约占世界70%，吸气剂约占世界95%以上，年约1.9亿支真空集热管用，年约0.9亿支显像管用。
据国家经贸委资源与综合利用司提供的消息，目前，我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产和使用国。
2000年，我国太阳能热水器年销售量达600万平方米，实现产值60亿元，上缴税金2.5亿元。
2000年底全国太阳能热水器拥有量达2600万平方米，年替代常规能源能力400万吨标准煤，居世界第一位。
太阳能热水器已成为与燃气热水器、电热水器并列的三大热水器之一。
热效率高,可以连续不断的供应热水,出水量大,使用十分方便，随着"禁直推强"、国家"西气东输"重点发展燃气的能源政策实行，为燃气热水器提供了广阔的市场空间。
有关调查显示，燃气热水器在今后三五年内将保持10%以上的增长率。
太阳能热水器因其安全、节能、经济、环保等优点为消费者接受。
我国太阳能热水器市场年增长率20%～30%，年销售量400万平方米，整个太阳能热水器行业产值已超过35亿元，当前它在我国热水器市场份额中约占5%。
内蒙古科技大学设计说明书（毕业论文）
综评
一般太阳能热水器容积为70L～260L，全年70%以上的热水由太阳辐射加热完成，在安装辅助能源装置的情况下，可以实现全天候24小时供热水。
太阳能热水器可用于不同的建筑结构，如平顶房、尖顶房、高层建筑阳台。
太阳能热水器由微承压向承压发展，结构设计更趋合理、美观，使用更便捷。
真空管太阳能热水器全年适应性强，安装防冻等辅助装置，系统运行更趋可靠。
太阳能热水器＋辅助能源设备是实现家庭热水中心的最佳途径。
太阳能热水器无污染、节能、环保、安全、零使用费用，经济效益显著。
太阳能热水器有国家政策支持，市场远未饱和，发展前景大。
在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持
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