基于单片机的太阳能热水器控制器设计

目目目目目目目目录录录录录录录录摘要摘要…………………………………………………………………………………………………………………………………………1111前言（绪论）前言（绪论）………………………………………………………………………………………………………………111.11.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析……………………………………111.21.2太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义……………………………………………………………………2222设计思路及仿真软件设计思路及仿真软件………………………………………………………………………………………………442.12.1方案设计方案设计………………………………………………………………………………………………………………442.22.2ProteusProteus简介简介…………………………………………………………………………………………………………443.3.太阳能热水器控制器硬件设计太阳能热水器控制器硬件设计………………………………………………………………773.13.1各单元模块功能及设计各单元模块功能及设计………………………………………………………………………………773.1.13.1.1基于基于AT89C51AT89C51单片机及其外围电路单元单片机及其外围电路单元………………………………773.1.23.1.2水位检测和温度检测接口电路水位检测和温度检测接口电路………………………………993.1.33.1.3上水及排空控制电路和辅助加热电路上水及排空控制电路和辅助加热电路………………11113.1.43.1.444××44矩阵键盘设计矩阵键盘设计…………………………………………………………12123.1.53.1.5显示接口电路的设计显示接口电路的设计………………………………………………14143.23.2特殊元器件的介绍特殊元器件的介绍………………………………………………………………………………………………15153.2.13.2.1AT89C51AT89C51芯片芯片…………………………………………………………………………15153.2.23.2.2温度传感器温度传感器DS18B20DS18B20…………………………………………………………18183.2.33.2.374LS16474LS164简介简介……………………………………………………………………………………191944控制器的软件设计控制器的软件设计……………………………………………………………………………………………………21214.14.1主程序设计主程序设计……………………………………………………………………………………………………………………21214.24.2LEDLED显示子程序显示子程序……………………………………………………………………………………………………21214.34.3键盘中断子程序键盘中断子程序………………………………………………………………………………………………2121参考文献参考文献………………………………………………………………………………………………………………………………2244附录附录11……………………………………………………………………………………………………………………………………2255228811基于单片机的太阳能热水器控制器设计基于单片机的太阳能热水器控制器设计摘要摘要：：太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。。本文结合实际太阳能热水器的具体本文结合实际太阳能热水器的具体应用，以应用，以AT89C51AT89C51单片机为检测控制核心单片机为检测控制核心,,设计了一种太阳能热水器控制器设计了一种太阳能热水器控制器..该控制器具该控制器具有预定时间、预定温度设定的功能，同时也具有温度与水位控制功能有预定时间、预定温度设定的功能，同时也具有温度与水位控制功能。。关键词关键词::单片机单片机;;太阳能热水器太阳能热水器..Abstract:Abstract:thethesolarsolarenergyenergywaterwaterheaterheaterwithwithitsitsmanymanyadvantagesadvantagesisiswelcomewelcomeofofpeople.people.BasedBasedononthethepracticalpracticalapplicationapplicationofofsolarsolarenergyenergywaterwaterheaterheaterwithwithAT89C51AT89C51forfordetectingdetectingcontrolcontrolcore,core,wewedesigndesignaakindkindofofsolarsolarwaterwaterheaterheatercontroller.controller.ThisThiscontrollercontrollerhashasscheduledscheduledtime,time,temperaturetemperaturesettingsettingfunction,function,reservationreservationandandalsoalsotemperaturetemperatureandandwaterwaterlevellevelcontrolcontrolfunction.function.Keywords:Keywords:SCM,SCM,SolarSolarenergyenergywaterwaterheaterheater..11111111前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）前言（绪论）1.11.11.11.11.11.11.11.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析目前，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一直处在研究与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，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，温度显示误差而且为分段显示，温度显示误差为为10%10%，水位显示误差为，水位显示误差为25%25%。这种显示器。这种显示器((还称不上控制器还称不上控制器))不具有温度控制功能，当由于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，，由由于加热时间不能控制而产生过烧于加热时间不能控制而产生过烧，，从而浪费大量的电能从而浪费大量的电能。。本文设计的太阳能热水器控制器本文设计的太阳能热水器控制器以以AT89C51AT89C51单片机为检测控制核心单片机为检测控制核心，，不仅实现了时间不仅实现了时间、、温度和水位三种参数实时显示和控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，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，，从从228822而达到而达到2424小时供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济小时供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显效益明显，，正在迅速的推广应用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太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能，，供生产和生供生产和生活使用活使用。。他主要由平板集热器他主要由平板集热器、、蓄水器和连接管道等部件组成蓄水器和连接管道等部件组成，，可分循环式可分循环式、、直流式和闷直流式和闷晒式。晒式。当今社会发展日新月异当今社会发展日新月异，，人们衣食住行也在不断的提高人们衣食住行也在不断的提高。。现有电热型热水器费用昂贵现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性及燃气型的不安全性，，且排放二氧化碳污染大气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上述缺点，他是绿色克服了上述缺点，他是绿色环保产品环保产品。。它使用简单它使用简单、、方便方便。。太阳能热水器顺呼时代发展的要求太阳能热水器顺呼时代发展的要求，，满足人们对环保绿色满足人们对环保绿色产品的需求产品的需求。。在人类文明程度日益提高的今天在人类文明程度日益提高的今天，，它是现代文明社会的最佳选择它是现代文明社会的最佳选择。。应该注意应该注意到到，，集体单位对太阳能热水器的用量很大集体单位对太阳能热水器的用量很大。。新建商住楼安装热水器新建商住楼安装热水器，，已是房屋开发公司计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。划之内的事，配套热水器的商品房销势更好。此款热水器包括主此款热水器包括主、、从两大系统从两大系统：：主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热器加热；；从系统相当于电热水器从系统相当于电热水器，，它在无光照的情况下利用电辅助加热它在无光照的情况下利用电辅助加热。。它充分利用太阳它充分利用太阳能的丰富的免费的资源的优势能的丰富的免费的资源的优势，，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，，充分发充分发挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。挥太阳能热水器和电热水器的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。1.21.21.21.21.21.21.21.2太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义太阳能热水器的应用及意义众所周知众所周知，，太阳能是取之不尽太阳能是取之不尽，，用之不竭用之不竭，，没有污染的巨大能源没有污染的巨大能源。。随着世界上煤随着世界上煤、、油油、、气的储量日益减少气的储量日益减少，，能源危机已日益增长能源危机已日益增长，，环境污染的危机已威胁着生态平衡环境污染的危机已威胁着生态平衡，，太阳能开太阳能开发利用的课题已提到人类的面前发利用的课题已提到人类的面前。。有人有人预测预测：：二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要二十一世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源能源。。但由于太阳能的但由于太阳能的分散性分散性、、季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，，有些技术有些技术难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池难点尚未突破，产品造价偏高（如光电池））。因而尚未被人们大规模的使用。。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，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