基于单片机的太阳能热水器控系统的设计与实现基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计与实现.doc

题 目 基于单片机的太阳能热水器控制系统 的设计与实现 学 院 机电工程学院 专 业 2010级机械现代专业1班 学 生 曹正泉 学 号 102251001019 指导教师 陈学永 二〇一三 年一月九日 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:太阳能热水器，单片机AT89C52，硬件设计 一、选题背景与意义 1、随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人们所认识，“低碳经济”这一概念开始进入人们的视野。人们在大力的发展太阳能产业。 能源问题将更为突出： ①从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。 ②环境污染 ③温室效应引起全球气候变化。因此，人类在解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。 太阳能具有： ①储量的“无限性”太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×10的23次方kW，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×10的13次方千亿t。 ②太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。 ③发利用时几乎不产生任何污染。鉴于此，太阳能必将在世界能源结构转换中担纲重任，成为理想的替代能源。 在世界范围内，太阳能热水器技术已很成熟，并已形成行业，正在以优良的性能不断地冲击电热水器市场和燃气热水器市场。2000年太阳能热水器取代47000套家用电热水器。 2、能源问题与安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前市场上存在三种样式的热水器：电热水器、燃气热水器和太阳能热水器。近年来，在一氧化碳中毒事故中，由燃气热水器造成的约占1/3，因其安全性好、节能、绿色环保等优点，近几年呈现出爆发式的发展趋势。 选择太阳能热水器这个课题，可以让我更好的认知可持续发展问题，看清目前的能源现状，以及各国在节约能源上的措施，在太阳能革新上运用的新技术。此外，太阳能热水器已经走进千家万户,控制系统是太阳能的核心,可以尽可能做到节能环保,作这样一个设计,不仅可以考察自己大学四年的专业课的理论与动手实践能力，产品也具有一定的市场前景。 二、设计内容 太阳能热水器控制系统的设计方式很多。本设计采用MSC-51系列单片机AT89S52作为中央处理器，采用12864液晶显示模块，热电偶温度采集模块，4x4行列式键盘，水位采集模块，1302时钟模块，电加热模块，以及电热温度参数设置模块。 本课题设计的基于单片机的太阳能热水器在软件程序的控制下完成时间、温度和水位的实时显示功能，并能完成时间设定、温度设定等功能，具体实现的功能目标为： （1）显示水温和水位，电加热水温可任意设定； （2）显示时间，可通过键盘设置时间参数； （3）设置温度参数后，自动控制电辅助设备加热； 三、设计方案 （1）硬件设计：太阳能热水器控制系统的主体部分为单片机AT89S52芯片，