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1、电子与信息工程学院本 科 毕 业 论 文论文题目 基于单片机的太阳能热水器控制系统显示的设计 学生姓名 胡大 学 号 063722048 专 业 电气工程及其自动化 班 级 06 电气（2） 指导教师 刘宏章 2010 年 5 月摘要I摘 要该设计以单片机 AT89S52 为核心，结合单线数字温度传感器 DS18B20 与数码管7SEG 设计一种数字化、智能化的太阳能热水器控制系统。该系统由主控芯片模块、DS18B20 温度检测模块、LED 显示模块、水位检测模块、报警模块和电磁阀控制模块组成。给出了各个模块地结构及其工作原理、系统硬件原理图、程序流程图和部分源程序，并结合理论设计进行实物制作
2、。此系统解除了热水器上水时需人工守候和过量溢水的问题，达到了省时、环保、节水的目的。该系统与传统的机械式控制系统相比较，具有结构简单，抗干扰能力强，使用方便等特点。关键词：单片机 AT89S52； 温度传感器 DS18B20； 智能控制；LED 显示湖北科技学院学士学位论文IIABSTRACTThis design takes monolithic integrated circuit AT89S52 as the core, combining the single digital temperature sensor DS18B20 and LED 7SEG to design a kin
3、d of digital, intelligent control system of solar energy water heater.The system consists of main chip module, DS18B20 temperature detection module, LED display module, the water level detection module, alarm module and solenoid valve control module. Given to the structure of each module and its wor
4、king principle, system hardware, schematics, process flow charts, and some source code, and theoretical design of physical production. The system needs to lift the water heater in Sheung Shui and excessive artificial overflow problem waiting to reach a time-saving, environmental protection, water co
5、nservation purposes. The system with the traditional mechanical control systems compared to simple structure, strong anti-interference ability, easy to use and so on.Keywords: Microcontroller; AT89S52; Transducer; DS18B20; Intelligence control;LEDdisplay目录III目 录1 绪论. .12 系统设计要求和方案 论证.22.1 系统的设计要求.22
6、.2 系统设计方案与比较.23 系统硬件 电路设计.43.1 主控芯片 AT89S52 单片机.43.2 温度检测模 块.63.3 LED 显示 模块.93.4 水位检测模 块.103.4.1 A/D 转换 ADC0832 转换器.113.4.2 LM339 放大器.123.4.3 水位接口电路.123.5 电磁阀控制模 块.133.6 整体电路 图.144 系统软件设计.154.1 DS18B20 工作过成及时序.154.2 串行 AD 转换器 ADC0832 程序设计 .174.3 LED 数码管显 示程序设计 .185 系统硬件调 试.205.1 温度显示仿真.205.2 水位显示 仿真
7、.215.3 水位控制仿真.235.4 仿真结 果分 析 .256 结论与展望.26致 谢.27参考文献.28附录 系统总原理图.29附录 系统源程序.30湖北科技学院学士学位论文IV绪论1 1 绪 论由于近年来常规能源的紧缺，开发和利用太阳能这样的绿色能源有着重要的意义，它既是可再生能源，也不会污染环境。太阳能热水器也是其中的一大产业。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。太阳能热水器是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，太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能，供生产和生活使用。太阳能热水器是环保、无
8、污染，人们用着安全放心。利用太阳的能源，大量节约现有的能源，是以后能源发展的趋势。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，同时给人民提供低耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。世界各国的太阳能热水器生产发展也很快。例如：澳大利亚政府规定，在北区新建房屋一定要设置太阳能热水器，已经有 25的新住宅安装了太阳能热水器。日本现在每年安装太阳能热水器近 50 万台，计划今后普及率更高。有些国家法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器。太阳能热水器时存在的问题：不可缺水，空晒情况下上水会爆炸；春、秋天，水温升高蒸发，造成热能损失；冬天水温不够，须用电等等。现在
9、人们对家用电器的要求越来 趋向数字化、自动化、智能化。采用太阳能热水器水温水位测控系统12，能解决上述问题,使用户省心，使用方便，智能操控，用户不必作任何操作。本系统是针对上述问题设计的温度控制系统，由 AT89S52 单片机和一些外围设备，充分运用软件和硬件结合的方法实现了当前水位高度显示、水箱温度显示，以及当水位下降到最低刻度线时自动上水三种主要功能。本系统可使用在水池，锅炉，水塔等装置上，当水位下降到最低设置水位时，系统可通过自动上水使水位保持在一定的水位高度。上水过程的自动控制省去人工守候环节，节省了大量的人力，带来了工作效益。所以该控制器具有使用方便、性价比高、工作可靠、精度高等特点
10、，为太阳能热水器的进一步推广具有积极的推动作用。从未来的发展来看,以投资少、无污染、节约能源、多功能、智能化为设计目标，将会带来客观的经济效益。湖北科技学院学士学位论文22 系统设计要求和方案论证设计要求是一个设计必须要求达到的目标或完成的目标，而设计方案是一个设计实现的重要途径，同样必不可少。2.1 系统的设计要求设计的系统可以实现当前水位高度、水箱温度的显示，以及当水位下降到最低设置水位时，系统可通过自动上水使水位保持在一定的水位高度。2.2 系统设计方案与比较方案一：采用半导体逻辑器件构成的控制器，主要应用定时器构成。在此控制方案里，定时器和加减计数器共同构成水位显示器。由于水温的变化具
11、有未知性，在水温检测电路里，利用热敏电阻测量的水温信号是模拟量，需要经过模/数转换成半导体逻辑器件能够识别的数字信号。这类控制电路过于庞大复杂，操作也不方便，成本也较高。方案二：采用可编程逻辑器件。结果简单的 PLC 控制成为首选。由于控制电路简单，检测电路要求也不高，所以必然造成接口资源和内部资源的浪费，显然不够经济。方案三：采用单片机为核心控制器的电路。单片机电路结构简单、成本低廉，可靠性高，便于实现各个控制功能。水位由设置在水箱内的四个浮子式微动开关获得的电信号检测，通过单片机处理送达显示电路显示当前水位。由于实际操作的原因，本设计水位检测用滑动变阻器来代替，通过阻值的改变来实现水位的改变。然后通过模/数转换把信号输入到单片机，获得当前水位显示。水温检测由单片机根据温度传感器（DS18B20）的操作指令和时序，读取温度，并送达显示电路显示当前水温。从结构、经济、可操作性等方面来看，方案三都是最佳选择。方案三以单片机AT89S52 为核心控制器件，结合单线数字
