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1、基于单片机的太阳能热水器控制的设计 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 89C52 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
2、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。 太阳能热水器因利用太阳能、无污染、使用方便、长期使用投入费用低等特点而 备受人们青睐。本设计介绍了一种以 89C52 单片机为核心构成的太阳能热水器智能控 制器的设计方法,给出了系统硬件设计及软件实现方法。本设计以单片机 89C52 为核心， 将来自温度和水位检测传感器的信号经过调理、A/D 转化后送入单片机，一方面通过 LED 显示当前温度和水位
3、值，另外一方面与温度和水位设定值进行比较、运算，根据结 果发出相应的上水、加热指令，对热水器的温度和水位进行控。 关键词关键词: :太阳能热水器，单片机 AT89C52，硬件设计，软件设计 II Design of Solar Water Heater Controller Based on MCU ABSTRACT At present, China has become the worlds largest producer of solar water heater, with an annual output of around and around the world. Howeve
4、r, matching with solar water heater controller has been in research and development stage. The controller now only display the temperature and level, but also for the sub-display. He did not have a temperature control function, when due to bad weather and lack of light, it will bring inconvenience t
5、o the water heater. In view of domestic solar water heater market expansion, and its matching controller is an urgent need to improve the situation, developed a set of solar water heater controller. In this paper, solar water heater is designed for the detection of single-chip control 89C52 core, no
6、t only of temperature, water level in the two parameters in real-time display and temperature setting and control functions. Controller according to weather conditions can make use of auxiliary heating device so that the temperature inside the water to reach pre-set temperature, so as to achieve a 2
7、4-hour hot water supply purposes. Practical application results show that the controller and compared to the previous display instrument with high performance-price ratio, temperature control and display high precision, easy-to-use and performance advantages of stability, improved control of our lev
8、el of solar energy applications, with considerable economic benefits and social benefits. Solar water heater due to the use of solar energy, pollution-free, easy to use, long-term use of low input costs and has been favored people. Introduced the design of a single-chip microcomputer 89C52 as the co
9、re consisting of solar water heater intelligent controller design method, given the system hardware design and software implementation. The design of single-chip microcomputer as the core 89C52, will come from the temperature and water level detection sensor signal conditioning, A / D transformed in
10、to single-chip, on the one hand through the LED displays the current value of temperature and water level, while on the one hand, and the temperature and compare the water level settings, computing, according to results issued by the Shang Shui, heating instructions, of the water heater to control t
11、emperature and water level. KEY WORDS：Solar water heater, single-chip, hardware design, software design III 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT.II 1 绪论.1 1.1太阳能热水器的概述.1 1.2太阳能热水器的背景.2 1.3太阳能热水器的研究现状.2 1.4本设计的主要任务及内容.3 1.5系统的主要功能.3 2 系统总体方案的设计.4 2.1 系统总体结构框图的设计 4 2.2 温度检测电路设计 4 2.3 模拟/数字转换电路 .7 2.3.1 ADC0809 的内部结构.
12、8 2.3.2 信号引脚9 2.3.3 ADC0809 与单片机的接口设计.9 2.4 单片机的控制系统 10 2.4.1 AT89C52 的主要特性11 2.4.2 AT89C52 的引脚说明12 2.4.3 振荡特性15 2.4.4 最小系统应用电路15 2.5 键盘控制电路 17 2.5.1 键盘设计的分类及其特点17 2.5.2 按键的确认17 2.5.3 重键与连击的处理17 2.5.4 按键防抖技术18 2.5.5 少量功能键的接口技术19 2.5.6 矩阵键盘的接口技术20 2.5.7 本设计键盘的硬件连接21 2.6 LED 显示电路 21 2.6.1 8255 的介绍21 2
13、.6.2 LED 显示原理23 IV 2.6.3 并行接口动态显示26 2.7 继电器控制电路设计 27 3 软件部分设计.30 3.1 程序流程图设计 30 3.1.1 主程序流程图30 3.1.2 显示程序流程图设计32 3.1.3 键盘中断流程图32 3.1.3 键盘中断流程图33 3.1.4 A/D 转换程序流程图.33 3.2 软件程序设计 34 4 分析和总结.42 致 谢.43 参 考 文 献.44 附 I 图总电路图45 附 II 仿真电路图.46 基于单片机的太阳能热水器控制器的设计1 1 绪论 1.1太阳能热水器的概述 随着社会的发展,对能源的需求在快速增长，使不可再生能源
14、的贮量不断减少，同 时燃用不可再生能源而带来的全球性污染和生态环境的破坏日益严重，开发利用新型 清洁能源的问题越来越受到世界各国的重视。太阳能作为一种取之不尽的清洁能源， 经过了几起几落的开发、研究之后，现在又进入了一个新的开发利用阶段，各种太阳 能转换设备层出不穷，其中太阳能热水器就是其中的一种主要的转化设备，其核心部 分是集热器，目前，太阳能热水器上使用的集热器有平板型、真空集热管和热管真空 管三种类型。平板型集热器的价格相对较低，普通平板集热器的热效率受工质温度和 环境温度的影响比较大，冬季不能正常使用。 真空集热管的热工性能非常优良,其热效率受工质和环境温度的影响比较小,可在 高温工质
15、和低温环境下正常使用。真空集热管中的玻璃金属真空管的耐高温、承压、 耐热冲击等性能均好于全玻璃真空管,但玻璃与金属封接技术成功率低,价位相对较高。 全玻璃真空管的价格相对较低,其生产量和市场的需求量都在不断增加,但在直接加热 水时,存在着炸管、结垢严重等问题。长期使用热效率会有所降低。 热管真空管的价格高于全玻璃真空管，但其具有单向导热和等温传热的特性，通 过热管向周围散失的热量非常少。同时,管内封存的少量防冻工作液长期循环工作，管 内不结垢、不冻结、不炸管、启动快、集热效率高，在置换破损的真空管时不影响系 统正常运行，是目前值得积极研究推广使用的产品。集热器的性能和造价在一定程度 上决定了太
16、阳能热水器的推广和使用，决定了太阳能热水供应系统的形式。 最早出现的强迫循环方式是定时循环方式，即每隔一定时间启动循环水泵进行一 次冷热水循环来采集太阳能，该方式能够加快太阳能的采集速度，但是每隔一定时间 进行循环并不能准确跟踪太阳能的变化，当可利用的太阳能很少甚至没有时还会启动 循环水泵,致使水泵做无用功,加大系统功耗。随后出现了定温循环方式，即在集热器 的出口水温达到一设定值时进行循环来采集太阳能。随着计算机在各种智能控制系统 应用中的不断深入与蓬勃发展，单片机更以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控 制方式广泛地应用在这一领域。本设计所介绍的太阳能热水器自动控制系统，将低价 位的单片机引太阳能热水器中，以单片机作为核心部件，实时采集温度和水位数据,进 行温差跟踪循环充分利用太阳能进行加热，同时考虑到太阳能的间歇性自动进行能源 转换，有效地启动一种辅助能源进行加热，通过智能控制达到全天候不间断提供热水。 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，不具有温度控制功能。即使热水器具有 毕业论文（设计说明书）2
