基于单片机的太阳能热水器控制器的软硬件设计.doc

摘要:太阳能热水器已经走进千家万户，但与其密不可分的热水器控制器还存在很多诸如功能单一、操作复杂、出现干烧过烧、水温不适等问题。针对此现状，本设计是一种基于单片机控制的智能太阳能热水器控制器。

针对课题设计要求和标准，设计了总体方案，并分为硬件设计方案和软件设计方案两大部分。硬件部分以AT89C51单片机主控模块为核心，DS18B20温度传感器测温模块负责温度的实时检测，干簧管水位传感器模块实时检测当前水位信息，继电器驱动的温控模块实现辅助加热功能，继电器驱动的水位控制模块实现自动上水功能，矩阵键盘模块通过按键实现使用者对系统的外部控制，LED数码管显示当前的温度和设定的温度，若干个发光二极管用来显示使用者设定的水位，另外本设计还增加了蜂鸣器报警模块，当温度已经达到设定温度而辅助加热模块还在进行加热的时候触发过烧警报，另一种情况是在水位低于“下”时，如果辅助模块还在加热，同样会触发警报，用来提醒用户发生干烧状况。针对硬件的各个模块设计了软件程序部分，软件程序同样由单片机主控，主程序中通过调用各个辅助模块程序来实现本设计功能。各个子模块程序分别为，温度检测子程序实现单片机对温度传感器检测数据的采集和处理，水位检测子程序实时将水位信息送达单片机，显示模块子程序将需要显示的信息送达LED数码管来显示给用户，同时主程序通过对温度和水位当前值与预设值的比较发出信号驱动相应的控制模块，实现对温度和水位的自动控制。

本设计能够实现温度的实时检测与显示、水位的实时检测与显示、温度和水位的预先设定、干烧过烧报警等功能，其中温度精度为1摄氏度，水位信息由水箱内从上到下的四个检测点表示四个水位级别，并且设计还包括辅助加热模块来实现光照不足时启动电加热的功能，和自动上水模块方便用户合理控制水箱水量，另外设计还包括一个警报装置在发生过烧或干烧的时候触发蜂鸣器警报告知使用者。

关键词：太阳能热水器控制器；单片机；软件设计；硬件设计

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论-1

1.1 课题背景和意义-1

1.2 太阳能热水器控制器国内外现状-1

1.3 本论文研究内容与设计工作-2

第2章 需求分析及总体设计-5

2.1 功能与技术指标-5

2.2总体方案设计-5

2.3 主要芯片选型-6

2.3.1单片机芯片的选择方案-6

2.3.2温度传感器的选择方案-6

2.3.3 水位传感器的选择方案-7

2.4 控制器外观示意图-7

第3章 硬件电路设计-9

3.1 硬件总体设计-9

3.2 温度传感器模块设计-10

3.2.1 DS18B20简介-10

3.2.2 DS18B20工作原理-10

3.3 水位传感器模块设计-11

3.4 LED显示模块电路设计-12

3.5 温度控制模块设计-13

3.5.1 继电器驱动电路-13

3.5.2 继电器驱动温控模块-13

3.6 水位控制模块设计-13

3.6.1 电磁阀简介-13

3.6.2 水位控制模块-13

3.7 电源模块设计-14

3.8 按键模块设计-14

3.9 报警模块设计-15

3.10 单片机辅助电路-15

3.10.1 时钟电路-15

3.10.2 复位电路-16

第4章 系统软件设计-17

4.1程序总体设计-17

4.2主程序流程图-17

4.3 温度检测部分流程图-19

4.4 水位检测部分流程图-20

4.5 LED显示部分流程图-21

4.6 按键部分流程图-21

第5章 结论与展望-23

5.1 结论-23

5.2 不足之处及未来展望-23

参考文献-25

致  谢-27

附录A：硬件总原理图-29

附录B：部分程序代码-31