太阳能热水器单片机课程设计
基于89C51单片机的太阳能热水器智能控制器的设计
三、软件设计
1、初始化程序
在系统开始运行时，需要先对AT89C51单片机的I/O端口和定时器进行初始化。 I/O端口的初始化需要根据实际连接情况设置输入输出模式；定时器的初始化 则包括设定定时器模式、计数值等。
2、循环控制程序
循环控制程序是LED彩灯控制器的核心部分，主要负责实时监控I/O端口的输 入状态，并根据设定值调节LED彩灯的颜色和亮度。在软件中，可以通过嵌套 循环实现不同LED彩灯之间的切换，利用定时器实现动态效果。
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二、设计思路
LED彩灯控制器的主要设计思路是通过AT89C51单片机控制LED彩灯的颜色和亮 度。AT89C51单片机的I/O端口可以用来连接LED彩灯，通过编程控制I/O端口 的输出电压，可以实现LED彩灯的颜色和亮度的调节。同时，可以利用定时器 实现LED彩灯的动态效果，例如流水灯、跑马灯等。
参考内容
随着科技的进步和人们生活水平的提高，全自动洗衣机已经成为家庭和工业洗 涤的必备设备。全自动洗衣机通过机械和电气的配合，简化了人们的洗衣过程， 提高了洗涤效率。为了进一步优化全自动洗衣机的功能和性能，本次演示将介 绍基于STC89C51单片机全自动洗衣机控制器的设计方法和步骤。
在全自动洗衣机中，单片机担任着重要的控制角色。它负责接收用户的操作指 令，如启动、暂停、模式选择等，并根据这些指令控制洗衣机的各个部件，如 进水管、电机、洗涤程序等，实现全自动洗衣的功能。因此，单片机的设计是 全自动洗衣机控制器的核心。
3、AT89C51单片机的选择
AT89C51单片机是控制器的核心部分，需要根据实际需求选择合适的单片机型 号。在本设计中，可以选择常见的AT89C51单片机，该单片机具有丰富的I/O 端口和定时器资源，能够满足本设计的需求。
基于单片机的太阳能热水器控制的毕业设计论文
基于单片机的太阳能热水器控制的设计毕业论文目录摘要 (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的部结构 (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)2.6LED显示电路 (21)2.6.1 8255的介绍 (21)2.6.2 LED显示原理 (23)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)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。
基于单片机的太阳能热水器控制系统设计
基于单片机的太阳能热水器控制系统设计本文设计了一种适合于家用、高性能的太阳能热水控制系统。
系统以AT89S52单片机为控制核心，采用PCF8563实时时钟，能够实现温度、水位检测、报警、按键输入、液晶显示信息等功能。
系统具有控制精度高、抗干扰能力强、实用方便等优点。
标签：太阳能热水器；AT98S52；水温；水位太阳能作为绿色环保的能源在现今社会的使用相当普及，太阳能热水器是太阳能利用最常见的一种装置，它将太阳能转化为热能，将水从低温加热到高温。
本文设计的太阳能热水器控制系统以单片机AT89S52为主控芯片，能够实时测量水温、水位，并将数据显示于液晶屏，同时显示时间；可以根据用户实际需求和季节变化预先设置水位和温度；根据天气情况启动辅助加热（电加热），使水温达到预先设定的温度；同时通过软件来实现自动上水、循环加热、防冻控制、自动报警等功能[1]。
1 系统主要硬件设计太阳能热水器控制系统采用MCS-51系列单片机AT89S52作为主控芯片，本系统主要由水位检测电路、温度检测电路、键盘输入、液晶显示、报警电路、数据存储、通讯接口、时钟电路、输出控制电路等部分组成[2]，系统框图如图1所示。
1.1 温度检测电路在整个太阳能热水器控制系统中温度的检测对整个系统能否选择正确的工作状态起着重要作用。
根据系统测量精度要求及考虑成本因素，温度传感器选用热敏电阻，通过多个热敏电阻分别来检测供水箱温度、集热器温度、出水管温度、回水管温度，采集到的信号放大后送多路模拟开关CD4052，在此选用ADOP-07放大器。
再经电压/频率转换器LM331实现A/D转换[3][4]，最后送至AT89S52的T0通道，通过软件实现温度参数计算。
1.2 水位检测电路水位检测选用不锈钢针进行采样，水位高度分为5级，用5根不锈钢针分别置于水箱内的5个不同高度位置。
当水位低于钢针高度时，输出为高电平；水位高于钢针高度时，输出为低电平。
采样得到的信号经电子开关CD40106送至单片机P2口，单片机根据引脚状态判断出相应的水位值，送液晶屏显示电路，显示共分5档，每档为满水位的20%。
基于AT89C51单片机的太阳能热水器控制系统的设计
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计摘要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应用，在介绍太阳能、单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。
这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了一种基于单片机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。
全文分三大部分。
第一部分包括第一章，描述太阳能的利用和前景发展状况。
第二部分包括第二章，描述太阳能系统组成及工作原理。
第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计，分别介绍了一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理，这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。
关键词：太阳能热水器;实时时钟;单片机Design of control system for Solar Water Heaterbased on SCMAbstractSo lar Water Heater is popular with its pretty benefits, Based on author’s real experience on Solar Water Heater design, this article describes the working theory of this solar water hearer after introducing the characters of solar、Single Chip Microcomputer(SCM).According to the request and characteristic of Solar Water heater for the controller. Providing a design of Intelligent Con- troller for Solar Water heater based on SCM. Sum up a design way of the system’s hardware and software. This article is divided into 3 parts. Part One is Chapter1,including the use and perspective of solar energy. Part Two, including Chapter 2, describing the including and the theory of this solar water heater. Part three, including Chapter 3,Chapter 4: the design of hardware and software、the theory of the circuit. Separately introducing common solar water heater and cycle system, the development and theory of Single ChipMicrocomputer(SCM),which are the basic theory and necessary precondition.Key Words：Solar Water Heater；Real clock；Single Chip Microcomputer(SCM)目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (V)第1章绪论 (6)1.1太阳能热水器的发展背景及意义 (6)1.2太阳能热水器的主要功能 (7)第2章：太阳能热水器的组成及工作原理 (9)2.1太阳能热水器组成及原理 (9)2.2主要芯片的结构与特点 (10)2.2.1 AT89C51单片机结构特点 (10)2.2.2 74HC595及74HC138介绍 (12)2.2.3 DS1302实时时钟芯片简介 (13)第3章：太阳能热水器硬件设计 (16)3.1太阳能控制器硬件结构 (16)3.2控制器实时时钟接口电路 (16)3.3温度检测及A/D转换 (17)3.4看门狗和复位接口电路的设计 (19)3.5键盘和显示接口电路的设计 (20)3.5.1 键盘电路 (20)3.5.2 显示接口电路的设计 (21)3.6水位传感器 (23)第4章：控制器的软件设计 (25)4.1主程序设计 (25)结论 (26)参考文献 (27)附录一PCB元件材料 (28)附录二程序 (29)附录三NTC103F3950 温度阻值对照表 (37)附录四原理图及PCB图 (40)英文文献 (42)中文翻译 (48)指导教师评语表 (52)前言随着微电子技术的高速发展，单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计
山西大学工程学院
毕业设计（论文）
题目基于单片的太阳能
热水器控制系统的设计
系别电力工程系
专业电气工程及其自动化
班级电本0824
姓名
指导教师
下达日期2012年2月20日
设计时间自2012年2月20日至2012年5月25日
毕业设计（论文）任务书
一、设计题目：1、题目名称基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计
（7）恒温水箱自动上水：在电磁阀E1不启动时，通过自动上水键启动循环上水功能，当水箱水位低于设定下限水位时自动启动泵P3，上水到设定上限水位值时，停止P3停止上水。
（8）恒温水箱手动加热：手动启动辅助加热，把恒温水箱内的水加热到设定温度后停止加热。
（9）恒温水箱定时加热：可任意设定辅助加热定时启动时间（建议设定在下午3时到5时之间）。当恒温水箱温度T4在设定时间前达到设定温度时，辅助加热自动取消；而当恒温水箱温度在设定时间前未达到设定温度时，辅助加热自动启动，直到水箱温度T4大于设定值时停止加热。真正做到光电互补，既节电又保证全天候使用。
2、题目来源自备
二、目的和意义
通过对一个基于单片机的能实现太阳能热水器控制系统的设计，从而达到学习、了解单片机的各方面的应用，太阳能热水器的工作原理及实现方法。
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计
基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计摘要目前,太阳能热水器控制器还一直处于研究与开发阶段,市面在售的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度水位的自动控制功能。
虽然有的控制器配有电加热辅助装置,但都不是全智能型的,给用户使用带来许多不便。
关键词：单片机、太阳能热水器、温控系统第1章绪论1.1 本设计的目的和意义本设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制以及水位的显示。
本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目。
可广泛应用于家庭生活对太阳能热水器的水位显示与水温控制。
具有良好的市场前景。
1.2 控制系统设计要求1、能够根据水位和水温两个条件控制是否需要进水，每次只进整个水箱的四分之一水量，也可以在手动状态下自由进水（上满时自由停止）或停止进水。
2、控制系统具有手动和自动切换功能；3、具有水温和水位显示功能；4、具有进水超水位和超水温报警指示；5、用水时若水温达不到设置值时，可手动起动加热装置，这样可在很大程度上节约电能；6、用水时可自由调节水温；7、控制系统具体管道排空功能，这样防止冬天时因水管内有积水而在夜间冻裂水管。
1.3 本设计实现思路及方法水位由潜入储水容器不同深度的水位电极和潜入容器底部的公共电极（导线）检测；并由四个绿色LED发光二极管显示：若无水则绿灯不亮；若有四分之一储水箱的水亮一盏绿灯；通过观察绿灯点亮的数量可识别水位的高低，这里取5段显示，也可根据需要进行增减。
水温由四个LED数码管显示，前三个数码管显示的为温度最后一个数码管我们只用到了四段码显示为温度的符号C，水温有效值最多可显示为99.9℃。
第2章 硬件设计2.1 控制系统组成及工作原理2.1.1 系统的组成如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。
单片机课程设计--太阳能热水器控制器设计
单片机原理及系统课程设计专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号: 7指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 1日1引言太阳能热水器控制器设计2方案设计及原理2。
1设计方案如图2-1所示，本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。
2。
2系统组成及工作原理本系统由温度传感器及调理电路、水位传感器及调理电路、A／D转换电路、液晶显示电路、FPGA控制模块、按键输入和继电器执行部件组成，其中FPG A控制模块是本系统的核心。
系统结构如图2-1所示。
（1)液位传感器采用ATSl73型霍尔元件121，若干霍尔元件固定在一个垂直导槽上，霍尔元件的输出经电阻网络转成不同电压，经ADC送入智能控制模块中。
（2）FPGA控制部分根据检测到的水位信号、温度信号以及用户的图2-1系统组成示意图设定或操作，通过必要的逻辑运算，以确定当前应该进行的操作，并通过输出口送至执行部件，进而控制进水阀、加热泵的状态，以实现所要求的控制功能.2。
3 单元模块设计2。
3.1 单片机概述图3。
1中，晶体振荡器的频率选6MHZ，复位电路采用上电复位，电路参数如图中所示，以满足系统复位时两个机器周期的高电平的要求.由于CPU的内部已含有程序存储器，所以EA引脚接高电平。
图2。
3.1时钟电路与复位电路该水位自动显示控制器采用AT89C51单片机,机内有一高增益反相放大器，构成自激振荡电路，振荡频率取6MHz,外接6MHz晶振，两个电容C1、C2取20pF，以便于起振荡的作用.右图中XTAL1为内部时钟工作电路的输入,XTAL2为来自反向振荡器的输出。
2。
3.2温度检测模块本设计温度传感器选用AD590.AD590属于半导体集成电路温度传感器，测温范围-55℃- +150℃，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性关系，1uA/°K，误差有几种等级：±1、±0。
基于单片机的太阳能热水器控制系统设计
• 191•随着我国经济水平的不断提高，民众对生活质量的追求也在不断进步，对于现代家庭而言，热水器成为了必备的生活电器。
目前市面上的电器主要是电热水器、燃气热水器以及太阳能热水器。
就能源节约性能而言，太阳能热水器占据了绝对优势，这也将其功能单一且操作繁琐的劣势暴露出来。
为解决这些现象，我们对基于单片机的太阳能热水器进行分析研究，在控制系统设计方面寻找更好的设计方案。
引言：太阳能热水器设计是以单片机AT89C52为核心控制器，通过该控制器将监测的水位、水温等信息进行运算处理，传送到单片机中。
单片机的工作机制会生成两方面的工作指令。
一是将检测到的基础信息在可视化框中显示出来，使使用者直观的了解到水温与存水量。
二是将现有的水温水量等数据进行运算比较，根据运算的结果与标准值比对后下达工作指令，保证热水器的正常工作。
1 系统设计1.1 系统的设计理念针对单片机的太阳能热水器，我们采取自动控制系统，对水温、水位等数据进行监测，以确保其正常工作。
1)水温显示针对常规的太阳能热水器而言，一般会在点阵型液晶模块中显示水温，水温的标准范围一般在0摄氏度到99摄氏度之间，而针对这种电子类产品，我们没有办法十分精确，所以允许存在几摄氏度的误差。
2)水位显示与水温显示相同的，热水器的存水量也是可以检测的。
对目前市面上的太阳能热水器控制系统产品，本设计精度更高，水温、水位显示更详细。
1.2 硬件设计太阳能热水器因利用节约型能源太阳能进行工作被认可，另外因其有无污染、使用方便、节约能源且经济成本低的优势，所以许多家庭选择太阳能热水器作为家庭使用的重要电器。
本文中，单片机的太阳能热水器通过单片机AT89C52为核心控制器将监测的水位、水温等信息进行运算处理，传送到单片机中。
单片机的工作机制会生成两方面的工作指令。
一是将检测到的基础信息在可视化框中显示出来，使使用者直观的了解到水温与存水量。
二是将现有的水温水量等数据进行运算比较，根据运算的结果与标准值比对后下达工作指令，保证热水器的正常工作。
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单片机原理及系统课程设计
专业：电气工程及其自动化
班级：电气092
姓名：龚岩
学号： 200909114
指导教师：于晓英
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2012 年 7月 1日
1引言
太阳能热水器控制器设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制及显示。
本装置电路简单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目，可广泛应用于家庭生活对太阳能热水器水温控制，具有良好的市场前景。
2设计方案及原理
(1) 系统采用MCS-5l 单片机为中心控制单元。
系统的硬件电路包括：控制器实时时钟接口电路、蓄水箱温度检测接口电路、串行显示接口电路、复位电路等。
(2) 特点：利用单片机实时监测水温。
用水时，若日晒水温达不到设定值，电加热器自动补温。
该系统具有使用方便、稳定性高。
节能等特点，实用性高。
3硬件设计
3.1芯片名称
AT89C51是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机，4KB Flash 只读程序存储器(ROM),512B 内部数据存储器(RAM),该微处理器采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，引脚兼容80C51和80C52芯片。
3.2系统框图
AT89C51
水温检测AD 转换时钟控制温度显示
报警装置
图3.2 系统原理框图
3.3时钟电路与复位电路
如图3.3所示，该控制器采用AT89C51单片机，机内有一高增益反相放大器，构成自激振荡电路，振荡频率取12MHz，外接12MHz晶振，两个电容取30pF，以便于起振荡的作用。
上电复位电路由R9、C3构成复位电路，在上电瞬间，产生一个脉冲，AT89C51复位。
图3.3 时钟与复位电路
3.4 温度检测模块
如图3.4所示，温度传感器采用热敏电阻，在其二端加上一定的工作电压，其输出电流与温度变化成线性关系，ADC0832将其转换为数字信号，输入CPU。
图3.4 温度检测电路
3.5显示模块
本设计采用共阴极数码管，8个LED灯如图3.5中接法，采用动态扫描电路。
数码管的段控由P0口控制，P2.0-P2.3口作为数码管的位控制。
由两个LED灯和报警器组成报警模块在温度过高或过低时进行提醒。
图3.5 显示及报警电路
3.6电路接线图
如图3.6所示本设计的电路接线图，图中采用网络标号连接元件，使连接图整洁美观，线路清晰。
图3.6 电路接线图
4软件主程序流程图
如图4.1所示，首先进行初始化并为ADC0808提供时钟信号，启动AD转换将电压信号转换为数字信号传入CPU。
判断是否超出上下限，若超出则转入相应的报警子程序，之后在数码管上对测量到的温度进行显示。
图4.1 主程序流程图
5总结
本设计具有人性化的特点，通常用于洗浴的水温不会过高，所以当水温超过70度时，加热系统就会停止加热并给与提示如图5.1所示；当水温低于4℃时，水会开始结霜并且当达到冰点时体积膨胀会导致管道和设备的损坏，所以此时也会进行报警提示如图5.2所示。
图5.1 温度超高提醒
图5.2 温度过低提醒
参考文献
[1] 李华,王思明,张金敏.单片机原理及应用[M].兰州:兰州大学出版社,2001.
[2]华成英,童诗白.模拟电子技术基础第四版[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]赵德安.单片机原理与应用第二版[M].上海:机械工业出版社2009.
附录A 源程序
LED_0 EQU 30H
LED_1 EQU 31H
LED_2 EQU 32H
ADC EQU 35H
TCNTA EQU 36H
TCNTB EQU 37H
H_TEMP EQU 38H
L_TEMP EQU 39H
FLAG BIT 00H
H_ALM BIT P3.0
L_ALM BIT P3.1
SOUND BIT P3.7
CLOCK BIT P2.4
ST BIT P2.5
EOC BIT P2.6
OE BIT P2.7
ORG 00H ;跳转至主程序起始地址
SJMP START
ORG 0BH ;中断T0向量地址
LJMP INT_T0
ORG 1BH ;中断T1向量地址
LJMP INT_T1
START: MOV LED_0, #00H ;初始化赋初值MOV LED_1, #00H
MOV LED_2, #00H
MOV DPTR, #TABLE
MOV H_TEMP, #70 ;设定最高报警水温
MOV L_TEMP, #4 ;设定最低报警水温
MOV TMOD, #12H
MOV TH0, #245
MOV TL0, #0
MOV TH1, #(65536-1000)/256
MOV TL1, #(65536-1000)MOD 256
MOV IE, #8aH
CLR C
SETB TR0
WAIT: SETB H_ALM
SETB L_ALM
CLR ST
SETB ST
CLR ST ;启动AD转换
JNB EOC, $
SETB OE
MOV ADC,P1
CLR OE
MOV A, ADC
SUBB A,#4
JC LALM ;若超过下限转入低温报警
MOV A, H_TEMP
MOV R0, ADC
SUBB A,R0
JC HALM ;若超过上限转入高温报警
CLR TR1
LJMP PROC
LALM: CLR L_ALM ;低温报警子程序SETB TR1
CLR FLAG
LJMP PROC
HALM: CLR H_ALM ;高温报警子程序SETB TR1
SETB FLAG
LJMP PROC
PROC: MOV A,ADC ;数值转换
MOV B, #100
DIV AB
MOV LED_2, A
MOV A, B
MOV B, #10
DIV AB
MOV LED_1, A
MOV LED_0, B
LCALL DISP ;显示测得的温度
SJMP WAIT
INT_T0: CPL CLOCK
RETI
INT_T1: MOV TH1, #(65536-1000)/256
MOV TL1, #(65536-1000)MOD256
CPL SOUND
INC TCNTA
MOV A,TCNTA
JB FLAG,I1 ;高低温报警判断
CJNE A,#30,RETUNE
SJMP I2
I1: CJNE A,#20,RETUNE
I2: MOV TCNTA, #0 ;发出报警声
INC TCNTB
MOV A, TCNTB
CJNE A,#25,RETUNE
MOV TCNTA, #0
MOV TCNTB, #0
LCALL DELAY2
RETUNE: RETI
DISP: MOV A,LED_0 ;显示子程序
MOVC A,@A+DPTR
CLR P2.3
MOV P0, A
LCALL DELAY
SETB P2.3
MOV A, LED_1
MOVC A,@A+DPTR
CLR P2.2
MOV P0, A
LCALL DELAY
SETB P2.2
MOV A, LED_2
MOVC A,@A+DPTR
CLR P2.1
MOV P0, A
LCALL DELAY
SETB P2.1
RET
DELAY: MOV R6, #10 ;延时子程序
D1: MOV R7, #250
DJNZ R7, $
DJNZ R6, D1
RET
DELAY2:MOV R5, #20 ;延时子程序2
D2: MOV R6, #20
D3: MOV R7, #250
DJNZ R7, $
DJNZ R6, D3
DJNZ R5, D2
RET
TABLE: D B 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H ;共阴极数码管段编码DB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH
END。