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1、青岛理工大学毕业设计（论文）I青岛理工大学毕 业 设 计（论 文）题目 基于单片机的太阳能热水器温度器设 计学生姓名： 于深同 指导教师： 自动化 学院 自动化 专业 1 班2013 年 6 月 15 日青岛理工大学毕业设计（论文）II基于单片机的太阳能热水器温控器设计摘要目前，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。但是与之相配套的太阳能热水器控制器却一直处在研究与开发阶段。现在的这种控制器只具有温度和液位显示功能,而且为分段显示。他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。鉴于国内太阳能热水器市场不断扩大，而与其相配套的控制器却急需
2、改进的情况下，研制了这套太阳能热水器控制器。本文设计的太阳能热水器是以 AT89C52 单片机为检测控制核心，不仅实现了温度、水位两种参数的实时显示功能，而且具有温度设定与控制功能。控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度，从而达到 24 小时供应热水的目的。实际应用结果表明，该控制器和以往的显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点，提高了我国太阳能应用领域控制水平，具有可观的经济效益和社会效益。关键词:太阳能热水器，单片机 AT89C52青岛理工大学毕业设计（论文）IIIAbstractAt present, China has
3、become the worlds largest producer of solar water heater, annual output is about the sum of all countries in the world. But the solar energy water heater controller has been associated with in the phase of research and development. Now this kind of controller has only temperature and liquid level di
4、splay function, but also for the segment display. He doesnt have temperature control function, when due to weather conditions and light intensity is insufficient, will bring inconvenience to water heater users. In view of the growing market of domestic solar water heaters, and with the matching cont
5、roller is in urgent need of improvement, the solar energy water heater controller was developed. Solar water heater designed in this paper is based on AT89C52 single chip microcomputer as control core, not only the temperature, water level, two parameters can be real-time display function, and has a
6、 temperature setting and control functions. Controller can use auxiliary heating device according to the weather situation to make water temperature reaches pre-set temperature of the water storage box, so as to achieve the purpose of the hot water is available 24 hours a day. Practical application
7、results show that the controller is compared to the previous display has high cost performance, high precision of temperature control and display, easy to use and stable performance, improve the solar energy application field control level in our country, has significant economic benefits and social
8、 benefits.Keywords: Solar water heater, Single chip microcomputer AT89C52青岛理工大学毕业设计（论文）IV目录摘要 .Abstract第 1 章 前言（绪论）.11.1 太阳能热水器的发展概况.11.2 太阳能热水器的应用及意义.1第 2 章 方案设计.42.1 方案设计.4第 3 章 单元模块设计.53.1 各单元模块功能介绍及电路设计.53.1.1 单片机系统设计.53.1.2 水位监测和温度检测接口电路.63.1.3 上水及排空控制电路及辅助加热电路.83.1.4 矩阵键盘设计.93.1.5 显示接口电路的设计.11
9、3.2 特殊元件的介绍.123.2.1 AT89C52 的介绍.123.2.2 DS18B20 的工作原理.153.2.3 74LS164 的简介.17第 4 章控制器的软件设计.194.1 系统主程序设计.194.2 显示子程序设计.194.3 键盘中断子程序设计.19第 5 章总结与体会.23致谢.24参考文献.25附录 1.26附录 2.31青岛理工大学毕业设计（论文）V青岛理工大学毕业设计（论文）1第 1 章 前言（绪论）1.1太阳能热水器的发展概况目前，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，但是与之配套的太阳能热水器控制器却
10、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15%，水位显示误差为30%。这种显示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。本文设计的太阳能热水器控制器以 AT89C52 单片机为检测控制核心，不仅实现了时间、温度和水位三种参数实时显示和控制功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。温度控制采用“模糊控制”，控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温在设定时间达到预先设定的温度，从而达到24小时供应热水的目的。太阳能热水器是太
11、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。它主要是由平板集热器、蓄水器和连接管道等部件组成，可循环式、直流式和闷晒式。当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断地提高。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以上缺点，它是绿色环保产品。它使用简单、方便。太阳能热水器顺应时代发展的要求，满足了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，它成为了现代文明社会的最佳选择。应该注意到的是，集体单位
12、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。此次设计的热水器包括主、从两大系统：主系统的特点是在晴朗的天气利用太阳光能为热水器提供热量；从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助实现加热。它充分利用了太阳能的丰富的免费的资源的优势，同时考虑到了在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点；充分发挥了太阳能热水器和电热水器的各自优点，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。1.2太阳能热水器的应用及意义青岛理工大学毕业设计（论文）2众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有污染的绿色能源。随着世界上煤、油、气储量的日益减少，能源危机已日益增长
13、，环境污染的危机已经威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已提到人类的面前；有人预测：21世纪太阳能将会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，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高，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一致好评。我国从“六五”计划期间开始推广太阳能热水器，到目前全国已有290万平方米采光面积的太阳能热水器，厂家由几家发展到全国约有200家左右，是目前世界上推广最大的国家之一，而且形成了自己的规模，形成了中国特色
14、的太阳能企业；以中国太阳能协会为中心的学术中心，以中国农村能源企业协会太阳能热利用专业委员会为中心，制定了产品标准、测试条件、产品合格证颁发等一系列相关措施。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，在北部地区新建房屋一定要设置太阳能热水器；西澳大利亚已有35%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60万台，现在有25%的家庭安装了太阳能热水器，计划今后普及率达到35%。按照日本的“阳光计划”还将为公寓、办公楼安装6000套太阳能热水系统；为工厂安装1500套工业用太阳能热水系统。以色列法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器，目前普及率已超过65%。英、法、德、意、希腊五国到2000年底推广热水器600万平方米，相比1990年增长2倍还多。国内外太阳能热水器使用量能增长如此之快，其根本原因在于：能源问题、环保问题是当今
