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1、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
2、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，
3、具有实际的意义。 关键词：太阳能热水器；传感器；DS12887；单片机； FYD12864-0402BAbstractThe 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
4、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 controll
5、er 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 de
6、sign. 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
7、 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 su
8、broutines 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 t
9、o 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 rea
10、lize, which has played a significant role in the daily life.Keywords: solar water heater; sensor; DS12887; MCU; FYD12864-0402B目 录摘 要IAbstractII第1章绪 论11.1太阳能热水器控制器的发展概况及市场分析11.1.1发展概况11.1.2市场分析11.2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32.1太阳能热水器的结构及工作原理32.1.1 太阳能热水器的结构32.1.2 控制器结构及工作原理52.2控制器的总体设计62.2.1设计思想及
11、实现功能62.2.2方案论证6第3章控制器硬件设计83.1控制器原理框图83.2单片机外围电路83.2.1晶振电路93.2.2上电复位电路93.3控制器时钟接口电路设计103.3.1 DS12887时钟芯片简介113.3.2 时钟电路183.4温度检测电路设计193.4.1数字温度传感器DS18B20主要特性193.4.2温度检测电路设计203.5水位检测及键盘电路设计213.5.1水位检测电路设计213.5.2键盘电路的设计213.5.3总体电路设计213.7显示接口电路的设计213.7.1 FYD12864-0402B模块简介223.7.2 显示电路设计263.8光电隔离与辅助加热电路设计
12、27第4章控制器的软件设计314.1主程序设计314.2水位检测子程序334.3键盘扫描子程序设计334.4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。据国家经贸委资源与综合利用司提供的消息，我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产和使用国。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
13、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。近几年来，人们逐步研究出各种新型的控制器，值控制功能更加完善，控制更加精确，给人们提供了很大的方便。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
14、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人类的面前。有人预测：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分散性、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有
15、些技术难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池）。因而尚未被人们大规模的使用。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。而在太阳能热水器的整个系统中，起到至关重要的作用的中心环节就是检测控制系统。控制器不仅实现了对水温，水位的检测与控制，而且也实现了对时间，日期的控制及显示。该控制器有主从两个系统，其中从系统属于辅助加热系统，在阴天下雨等阳光不充足的情况下，从系统发挥作用对水进行加热，以达到热水24小时供应的目的1。第2章控制器的组成及工作原理2.1太阳能热水器的结构及工作原理2.1.1 太阳能热水器的结构现在市场上的太阳能热水器的结构复杂多样，但总和看来，主要有三个部分：1.循环（保温）水箱；2.集热器；3.连接管道。而各个部分发挥了不同的作用：1.集热器： 系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼。 2.保温水箱： 和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。 因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用 热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储 存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用同乐搪瓷内 胆承压保温水箱
