太阳能热水器-设计说明书
电子校园网 编号：
CP-51-2021-061-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于单片机的太阳能热水器系统，以STC89C52单片机为核心控制器，并结合其他模块构建了完整的系统。该系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STC89C52单片机，负责获取输入部分的数据，并进行内部处理，以控制输出部分。输入部分由DS18B20温度检测模块、水位监测模块、独立按键和供电电路组成。DS18B20温度检测模块实时监测水的温度，水位监测模块监测太阳能热水器中的剩余水量，独立按键用于界面切换和温度阈值调整，供电电路为系统提供电源。输出部分由LCD1602显示模块、加热继电器、上水继电器和蜂鸣器组成。LCD1602显示模块在主界面中显示当前温度和温度阈值，在其他界面显示设置的温度最大值和最小值。加热继电器在温度低于设定的最小温度时启动加热设备，上水继电器在水位低于设定的最低水位时进行水的补充，蜂鸣器作为按键提示音。通过本论文设计的太阳能热水器系统，实现了智能控制和监测功能，提高了系统的稳定性和安全性。用户可以通过按键和LCD显示模块进行操作和设置，使得系统的使用更加方便和人性化。
关键词：单片机；温度检测；液面传感器
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 显示检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 关闭或者打开加热继电器实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
中国经济的腾飞和老百姓生活条件的改善，洗浴也已经成了人们生活中必不可少的环节。保证太阳能技术、产品的不断创新和发展，能够满足日益增长的各层次的市场需求，能够参与国际市场，与国际市场共同进步。是能够在全球发展可再和能源的大环境下促进国民经济的民展，人民生活水平的逐步提高的项重要举措，具有重要的战略意义。
当然，在飞速发展的现在，人们对资源的利用也提高了认识，认识到那些不可再生资源用一点就少一点，这将造成地球资源的紧缺。所以，科学家们把目光转向绿色环保的可再生资源太阳能。众所周知，太阳光是日前取之不尽，用之不竭的可再生资源，同时，太阳能也是绿色环保的能源之一。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。它为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。现化的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力.当然太阳能也同时具有普遍、无害、长久和巨大等多方面的优势。同时，随着温度检测理论和技术的不断更斩，温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领城。然而，本课题中的设计的数字温度计部分与传统的温度计相比，如:水银、煤油，具有使用灵话，读数方便，测温精确，其输出采用数字温度显示，主要用于对测量比较准确的场所，本次设计控制器使用STC89C52单片机,而温度传感器则使用DS18B20, 用LCD1602显示模块实现温度实时显示，更重要的是，我们的设计可以达到非接触式水位检测模块检测水位等功能。总之，我们研究太阳能热水器系统有利于实现绿色环保和经济效益，且具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
2014年方小坤提出以89C51F310为控制芯片,分别采用DS18B20为温度传感器,铜铆钉作为水位传感器,电阻丝作为加热器,电磁阀控制热水器自动上水,并且加入了数码管显示和定时功能模块。实现太阳能热水器的水温、水位显示、自动加热、自动上水以及报警等功能的智能温度控制系统[1],并具有良好的抗干扰性能、结构简单、可靠性高、成本低、功能易扩展等优点,在太阳能热水器领域中具有广阔的应用前景。
2015年朱欣颖，陈曦设计一个对太阳能热水器的水温水位进行测量和控制的自动控制系统.该系统以单片机为核心,温度检测电路采用DS18B20数字温度传感器,通过在水箱内放置电极接触式传感器测量水位,使用LCD1602、发光二极管来显示水温水位,并通过电辅助加热和电磁阀实现自动加热和自动上水功能.该系统实现了太阳能热水器的智能化控制[2].
2018年刘鑫海，夏清华设计了一种具有太阳能与电加热的热水器恒温控制系统.系统由硬件和软件两个部分组成.硬件以 51 单片机芯片为核心, DS18B20和 AT35-3 芯片为传感器, 再加上一些其它外围电路组成了热水器控制系统; 软件采用的是模块化设计方法.通过硬件和软件的合理设计, 系统具有功耗低, 反应快, 节能性好等优点, 同时还可对温度和水位的最低值进行设定, 极大地满足了人们对热水的要求[3].
2009年于昱研究太阳能热水器智能控制系统由数据采集模块、单片机控制模块、实施调节模块和人机交互模块四大模块组成。自动检测和控制的问题可以基于硬件和软件设计来解决。而对检测和智能控制的研究和创新可以帮助现有产品增强其功能，降低成本，提高性价比[9]。
自动化热水管理系统是一种自动化的用水管理系统，以形成我们的生活水平简单而经济。水的自动化使用被称为水自动化，这可能是一种确保正确使用水并减少人力的方法。2021年K Murugan，E Jeevitha，RK Harini，S Aswath，B Kabilesh研究提出太阳能热水器可能是一种使用替代能源为家庭，商业，工业欲望和众多欲望加热水的装置。在太阳能加热器中，我们不会立即陷入困境。在阳光明媚的日子里，需要近二十升的传统水才能产生困境，在阴天则需要五十升水。在中位数上，有人每天浪费0-45升水，每天浪费近一亿亿升水。在我们的系统中，一旦太阳能加热器没有可用的困境，冷水就会被带到电加热器中，并向用户制造困境。温度传感器装置安装在水龙头上，以确认新水是否准备好[10]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
上述设计是一个基于单片机的太阳能热水器系统，通过使用STC89C52单片机作为核心控制器，结合其他模块构建了完整的系统。该系统具有智能控制和监测功能，能够实时监测水温和水位，并通过加热继电器和上水继电器实现自动控制。用户可以通过按键和显示模块进行操作和设置，使得系统的使用更加方便和人性化。该设计为太阳能热水器的发展和应用提供了一种可行的解决方案。
