太阳能热水器控制毕业设计论文

中华人民共和国教育部毕业设计

论文题目：太阳能热水器中央控制器的设计与实现学生：

指导教师：

学院：

专业：

2007年6月

摘要

当今计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功效等严格要求的专业计算机系统。其最初应用是基于单片机的。单片机小巧灵活，成本低，易于产品化。它面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各种控制任务。

目前，国内的太阳能热水器还处于研发阶段，这种控制器只具有温度和水位的显示功能，不具有温度控制功能。由于加热时间不能控制而导致过烧，从而浪费大量电能。本设计是以89c51单片机为检测控制中心，采用ds12887实时时钟，实现了温度，水位，时间三种参数的实时显示功能。

关键词：单片机；太阳能热水器；智能控制；水位；温度；时间；

The Design and realization of the Solar-powered water heater’s central controller

Abstract

Today the computer technology is developed quickly.The microcomputer is increasingly used widely.

目录

摘要

Abstract

第1章绪论 (1)

1.1 目前太阳能热水器的研发面临的问题 (1)

第二章系统总体设计方案 (2)

2.1 系统任务和功能 (2)

2.2 AT89C51功能和特点 (3)

2.3 通用四运算放大器 LM324 (5)

2.3.1 LM324作反相交流放大器 (6)

2.3.2 LM324作测温电路 (6)

2.4 DS18B20 数字式温度传感器 (7)

2.4.1 DS18B20与单片机的典型接口设计 (8)

2.5 锁存器 LM373 (10)

2.6 I/O接口电路8255A (11)

第三章太阳能热水器中央控制器的硬件设计 (14)

3.1 前端的模拟电路设计 (14)

3.1.1 温度传感器的选用 (16)

3.1.2 DS18B20与单片机的典型接口 (16)

3.2 8255A与单片机的典型接口设计 (17)

3.2.1 ADC0809与89C51单片机的接口设计 (17)

3.3 键盘和显示器接口设计 (18)

3.3.1 键盘工作原理 (18)

3.3.2 LED显示器工作原理 (20)

3.3.3 接口芯片的选择及其原理 (20)

3.4 单片机复位电路的设计 (22)

3.5 单片机时钟电路的设计 (24)

3.6 系统原理综述 (25)

第四章太阳能热水器中央控制器的软件设计 (27)

4.1 系统总体软件设计 (27)

4.2 数据采集软件设计 (27)

4.2.1 中断服务子程序 (27)

4.2.2 水位检测子程序 (29)

4.3 显示和键盘软件设计 (30)

4.3.1 动态显示子程序设计 (30)

4.3.2 键盘子程序设计 (32)

第五章抗干扰技术设计 (34)

5.1 主要抗干扰技术 (34)

5.2 提高系统抗干扰能力的主要方法 (34)

第六章结论 (37)

参考文献

附录

致谢

太阳能热水器中央控制器的设计与实现

第一章绪论

当今计算机技术在飞速发展，微机应用日益普及深入，微机在通信自动化、工业自动控制、电子测量、信息管理和信息系统等方面得到广泛的应用。嵌入式计算机系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功效等严格要求的专业计算机系统。其最初应用是基于单片机的。单片机小巧灵活，成本低，易于产品化。它面向控制，能针对性的解决从简单到复杂的各种控制任务。

单片机具有体积小，功耗低，价格便宜等优点，近年来还开发了一些以单片机母片为核，在片中嵌入更多的专用型单片机，因此单片机在计算机控制领域中应用越来越广泛。单片机的应用意义不仅限于它的广泛及所带来的巨大的经济效益。更重要的是在于单片机的应用正是从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件的方法实现。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。微控制技术标志着一种全新概念的出现，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广和普及，微控制技术必将不断发展，日益完善。作为目前炙手可热的太阳能热水器，以其智能化和人工化为其显著特点。其中就是以单片机为中央处理器核心，完成了诸多的功能，发挥了至关重要的作用。

1.1 目前太阳能热水器的研发面临的问题

太阳能热水器使用方便，节能，无污染，普及推广迅速。目前市场上太阳能热水器的控制系统大部分都存在着或多或少的缺点:功能单一、操作复杂、控制不方便等。随着人们生活水平的提高和电子技术的发展,这样的太阳能热水器控制系统越来越不适应人们的生活需求,开发一种控制方便,操作灵活的太阳能热水器的控制系统,已经成为当务之急。本文设计了一种以单片机AT89C51 为核心,显示直观,操作方便,

控制灵活的控制器。

第二章系统总体方案设计

随着计算机在各种智能控制系统应用中的不断深入与蓬勃发展, 单片机更以其小巧的外形、较高的性价比、灵活的控制方式广泛地应用在这一领域。文章所介绍的太阳能热水器自动控制系统, 将低价位的单片机引入太阳能热水器中, 以单片机作为核心部件,实时采集温度和水位数据, 并设置报警系统，当水位不符合某一标准时发出报警信号，还有定时提醒加水的电路。本系统实现了多重功能的有机结合和智能控制。

2.1 系统任务和功能

(1) 多点水温水位输入及显示功能。

(2) 辅助能源加热控制功能: 定时加热、自动加热控制。

(3) 上水控制功能: 自动上水、定温上水控制。

(4) 报警控制功能: 高、低温及高、低水位报警控制。

(5) 检测控制功能: 手动输出检查。

图一系统结构图