目录
摘要 3
ABSTRACT 4
第一章 概述 5
1.1 设计背景 5
1.2 设计任务 7
第二章 太阳能热水器及控制系统简介 8
2.1 热水器及系统工作原理 8
2.2 控制系统设计原则 9
2.3 主控方案 9
2.4 温度检测方案 9
2.5 水位检测方案 10
2.6 显示方案 10
2.7 时钟方案 11
第三章 控制系统硬件设计 12
3.1 总体设计 12
3.2 主控模块 14
3.2.1 单片机接口配置 14
3.2.2 复位电路 14
3.2.3 时钟电路 15
3.3 温度测量模块 15
3.3.1 DS18B20简介 15
3.3.2 温度测量电路接线图 16
3.4 水位检测模块 18
3.5 显示模块 19
3.5.1 LCD1602电气接线图 19
3.5.2 LCD1602技术参数及接口说明 19
3.6 实时时钟 20
3.6.1 DS1302简介 20
3.6.2 时钟电路电气原理图 20
3.7 驱动模块 21
3.6.1 上水电磁阀驱动电路 21
3.6.2 自动加热驱动电路 21
3.8 按键模块 23
3.8.1 按键模块简介 23
3.8.2 按键抖动处理 23
第四章 控制系统软件设计 25
4.1 实时时钟软件设计 25
4.1.1 DS1302时钟地址及数据格式 25
4.1.3 DS1302软件流程 26
4.1.4 时间读取子程序 26
4.1.5 时间设置子程序 27
4.1.6 日期BCD转字符程序 27
4.1.7 时间BCD转字符程序 27
4.2 水温检测软件设计 29
4.2.1 传感器操作指令 29
·4.2.2 DS18B20软件流程 30
4.2.3 获取温度子程序 30
4.3 显示模块软件设计 32
4.3.1 LCD1602指令及说明 32
4.3.2 LCD1602RAM地址映射 32
4.3.3 初始化过程 32
4.3.4 显示子程序 33
4.4 水位检测软件设计 34
4.5 按键模块软件设计 35
4.5.1 读取键值子程序 35
4.5.2 键值处理子程序 35
第五章 控制系统调试与仿真 38
5.1 总体仿真结果展示 38
5.2 自动加热仿真 39
5.3 水位检测及上水仿真 41
第六章 总结与展望 43
参考文献 44
摘要
随着社会的发展和科技的不断进步，人们的生活水平也在逐渐提高。与之而来的问题也很多，例如能源危机与环境污染，绿色环保理念因而开始深入人心。太阳能作为新兴的清洁能源得到了大家的普遍认可，首先太阳能取之不尽、用之不竭，其次干净无污染又是一大特点，因此积极推广太阳能的应用具有重大意义。本设计将研发一款高性能的太阳能热水器控制系统，产品具有智能化的特点。本篇论文的设计可以作为单独的控制系统销售也可以安装在普通的太阳能热水器上使之作为智能型热水器来出售。这一设计会更广泛地推动太阳能的使用，在将来还可以与物联网系统结合，吸引消费者的眼球，同时符合国家当前的发展理念。
本论文在介绍单片机、传感器、实时时钟的特点基础之上，详尽地说明了太阳能热水器控制系统的工作原理与方案设计。根据本设计的要求，采用STC89C52作为主控芯片。其他硬件部分包括：水温采集模块、水位监测模块、按键输入部分、LCD显示窗口及继电器控制模组，继电器控制模组有自动上水和程控加热部分构成。在软件方面，本设计采用模块化方式对系统进行分组设计，使得设计工作稳步展开，并且经过仿真验证，本系统的各个模块均正常工作，符合设计要求。
关键词：太阳能热水器；控制系统；单片机
ABSTRACT
With the development of society and the progress of science and technology, people's living standards are gradually improving. However, problems come with it, such as the energy crisis and environmental pollution, thus green development ideas gained ground. Solar energy as a new clean energy has been widely recognized, due to that it’s inexhaustible and clean, and followed by a major feature. So, promoting the use of solar energy actively is of great significance. This article will set out to design an intelligent, high-performance solar water heater control system which was designed with intelligent automation features. This design can be used as a separate control system sales also it can be installed on ordinary solar water heater to make it as a smart water heater to sell. The design will be more beneficial to promote the use of solar energy. Combined with the internet of things will attract the attention of consumers in the future and be in line with the country's current development concept.
This paper describes the basic features of the microcontroller, sensors, real-time clock, and a detailed illustration of the working principle and design of solar water heater control system. According to the design requirements, STC89C52 used here as a master chip. Other hardware includes: temperature acquisition module, water level monitoring module, key input section, LCD display window and relay control module, relay control module has automatic pumping water part and programming heating part. On the software side, using modular design makes the works steady progress. After simulation, each module of the system is working properly, which meeting to the design requirements.
Key words: Solar water heater ;Control system;Microcontroller
