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1、东海科学技术学院本科生毕业论文太阳能热水器水位控制电路设计张洋(东海科学技术学院 机电工程系，浙江 舟山 316000)摘要随着现代科技的发展，人们对于能源的利用率越来越高，太阳能就是其中最无偿且最环保的论证和确定，和单片机的选择和主要工作原理的介绍。接下来是本设计的核心部分，着重结合理论着重研究了太阳能热水器的水位控制电路的各个组成部分。后面的软件设计也必不可少，最后是对本设计的心得和觉一种，如何合理、高效、最大范围地利用太阳能已经成为21世纪最炙手可热的研究课题之一。本设计以单片机AT89S52为核心，配合RC充放电式水位传感器与一块12864液晶显示器，设计一种数字化且智能化的太阳能热水
2、器水位控制系统。虽然本论文课题是水位控制电路设计，但水位的检测和温度有着密不可分的联系，所以温度的检测模块也是论文必不可少的一部分。此外，文中给出了主控芯片模块、LCD显示板、水位监测控制、电键控制、报警器和电磁阀控制等模块的结构及其工作原理、系统硬件原理图、程序流程图，并结合相应的理论设计进行研究。开头部分阐述的是研究太阳能热水器的必要性和国内外的研究动态，正文开始是设计要求，接着主要是方案的得不足可以加以改进的地方。此设计相对来说比较系统解决了热水器上在水时需人工等待和过量溢水的问题，达到了省时、省水的目的。该系统与传统的太阳能热水器控制系统相比较，具有结构简单、使用方便、价格低廉、抗干扰
3、能力强等特点。关键词：AT89S52； RC充放电； 智能控制； 双机通信 AbstractWith the development of modern science and technology, efficiency of energy utilization is getting higher and higher. Solar energy is becoming the best one. What kind of rational, efficient, and the greatest extent possible use of solar energy has become
4、 the 21st century.My design regards the AT89S52 SCM as the core, combining the RC charge-discharge type water-level sensor. I design one kind of digital and intelligent control system of solar energy water heater. Although my issue is about water monitoring system, I still mentioned something about
5、temperature monitoring content. My subject is still mainly in water monitoring. This system consists of main chip modules, LCD display module, the water level detection module. the temperature level detection module, keyboard control module, alarm module and solenoid valve control module. At the beg
6、inning of the study describes the need for the solar water heaters , domestic and international research developments, the final part of this article also brings us the design of requirements. Then article brings us the main demonstration and determination of the program, and the choice of MCU and t
7、he working principle of the introduction. Next is the core of this design, combining theory focuses on the solar water heater control circuit of the various components. Behind the software design is also essential , finally, the lack of design experience and the improvement is present on our eyes Th
8、is design has relatively solved the water heater in the water waiting to be artificial and excessive overflow problem, to the province, the provincial water purposes. The solar water heater system compared with traditional ones has many advantages, with a simple structure, easy to use, low cost, bet
9、ter stability and so on.Keywords：AT89S52 SCM； RC charge-discharge type；the Intelligence control； SCM Two Machine Communication目录第1章 绪论1 1.1前言1 1.2国内外研究动态1 1.3太阳能热水器智能水位控制系统整体结构介绍1第2章 方案论证和单片机的选择3 2.1方案论证和方案的选择3 2.2水位传感器的选择4 2.3单片机的选择6 2.3.1 AT89S52选择和其功能性能6 2.3.2 AT89S52引脚功能介绍6第3章 硬件电路设计9 3.1水位检测模块9
10、3.1.1水位测量原理93.1.2.水位检测电路设计10 3.2 温度检测模块11 3.3 LCD液晶显示模块14 3.3.1 12864液晶14 3.3.2 LCD液晶显示电路设计16 3.4 键盘控制模块17 3.5报警模块18 3.6 电磁阀控制模块18 3.7双机通信及其他电路设计19 3.8其他电路设计20 3.8.1.晶体振荡电路20 3.8.2复位电路21 3.8.3设计总电路图21第4章 系统软件设计24 4.1设计思路24 4.2温度测量子程序25 4.3水位测量子程序25 4.4LCD液晶显示子程序26结束语27致谢28参考文献29 I第1章 绪论1.1前言地球上的不可再生
11、能源总有一天会消耗殆尽，所以开发和有效利用太阳能这样的环保且资源丰富的能源有着重要的意义。太阳能热水器就是太阳能开发和利用的一大产业，所以完善太阳能热水器也成为最近的研究热门课题。目前太阳能热水器效率和功能上还存在着比较多的问题：例如不可缺水，空晒情况下上水会爆炸；春、秋天，水温升高造成水变成水蒸气蒸发，造成热能损失；冬天水温不够，导致热水器成为了摆设。现在人们对家用电器的要求越来越趋向数字化、自动化、智能化。很多国内外太阳能热水器商家为了使自己的产品能在市场上有一席之地，在不断提高太阳能热水器性能的同时，也不断加大力度满足消费者对于太阳能使用方便的要求，于是太阳能热水器的智能化程度也一年比一
12、年高。但是大部分太阳能热水器还是存在着使用不便和小毛病多等问题。本设计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，很好的解决了一些太阳能热水器的通病。1.2国内外研究动态我国在太阳能热水器的发展迅猛，已经一跃成为太阳热水器第一生产大国，但现状是我国很多企业生产的太阳热水器仍然有着功能单一、数字化低、智能化低的不足。近几年来，市场上陆续出现了一些太阳能热水器监测系统的性能不稳定：比如检测误差大、显示器乱码，还有的与电辅助加热装置不能很好配合和太阳能利用率
13、较低等问题，严重影响了用户的日常使用也从而影响到太阳热水器的销售业绩惨淡。所以我认为太阳热水器，有着广阔的发展前景，一款好的监测系统能让整个太阳热水器提高不止一个档次，让企业乐开了花，也给百姓生活带去了方便，是一种双赢的研究。因此，在太阳能热水器水位监测水温检测方面的研究发，应引起足够重视，加大投入一定力量研究开发高质量、性能好的测控产品。在西方，尤其是美国、德国、以色列这些国家在太阳能热水器方面的研发一直比较活跃。以美国欧沃斯利诺依斯公司的发明的全玻璃真空管太阳集热器最为普及，使用了高真空技术，使集热器的热损失比普通平板式太阳能集热器的热损失降低了一大块（该集热器选择性吸收涂层的吸收阳光的效
14、率83%）。另一方面还设计专门开发了用于太阳能热水器的先进的应用软件，从而使太阳能热水器技术水平领先我国不少。1.3太阳能热水器智能水位控制系统整体结构介绍1.水位、水温测量电路。这部分用于采集水位水温信号给单片机，是太阳能热水器控制器最关键的部位。2时间、水位、温度显示和键盘电路。这部分用于系统和人的信息交互。3驱动电路。上水电磁阀、报警电路，是整个系统的执行部分。第2章 方案论证和单片机的选择2.1方案论证和方案的选择方案一：利用单片机进行水位检测和控制，基于数字电路的全自动控制，其工作过程是被测水位经过模拟信号采集模块进行采样，然后把采样得到的模拟信号送入ADC0804进行A/D转换读如
15、单片机，再由单片机进行处理，得出结果是否启动/停止控制电路执行信号以达到水位的控制，具体硬件流程框图入图2.1所示。A/D转换输出控制单片机控制水位水位传感器图2.1 方案一具体流程框图方案二：采用AT89S52单片机为核心控制器的电路。因为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能很好的完成设计任务。水位检测由本设计使用的RC充放电水位传感器通过检测来实现水位的改变。然后通过A/D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。本设计再用三个按键来控制上水的水量，本方案智能化、数字化的太阳能热水器控制系统。具体流程框图如图2.2。键盘控制输入快显
