51单片机的太阳能热水器水温控制与检测系统设计
太阳能热水器广泛应用于生活中。在这设计的过程中，所使用的电路系统设计包括有硬件系统电路，温度检测电路，水位检测电路，控制电路和显示电路。最重要的检测电路不仅可以实现温度和水位参数的实时显示功能，还可以根据温度和水位实现。它可以通过A / D转换将温度和水位信号转换为MCU，并通过LCD显示当前温度和水位值。防止温度过高对人体造成过度伤害。论文阐述了如何进行该电路系统的设计，阐述了怎样通过调试并维护该系统。
目录
引言 1
一、系统的设计 2
（一）系统的思路与设计 2
（二）设计方案选择与实现 2
二、硬件电路的设计 2
（一）AT89C51单片机的介绍与分析 2
（二）温度检测电路的设计与分析 5
（三）水位检测电路的设计与分析 8
（四）LCD显示电路的设计与分析 10
三、软件设计 14
（一）总体软件设计 14
（二）软件程序的分析与设计 16
四.电路的仿真与调试 17
（一）系统的实现功能 17
（二）系统的仿真和测试 17
（三）调试过程中遇到的问题 18
总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
由于社会的飞速发展，我们人类对能源的需求也日益增长，许多的不可再生能源储备也在减少。与此同时，这些不可再生能源的不断使用对生态环境和全球污染造成了相当大的破坏，各国都越来越重视起了关于开发和利用新型清洁能源，经过几年的设计和开发研究，现在已经进入了能源发展的新阶段，各种太阳能设备纷纷涌现。其中，太阳能热水器是主要的转换设备之一。其核心为集热器，目前市场上有三种类型的收集器用于太阳能热水器。分别是：热管真空管，真空集热管和扁平型集热管。与其他两个相比，平板收集器的价格最低。通常，平板型集热器的热效率受周围环境温度和其自身工作温度的影响很大。所以冬季它不能正常使用。
太阳能热水器将太阳的光能转换成热能，并且水的温度从低温加热到高温。为满足人们日常生产热水的需要，可根据结构分为平板式的和真空管式太阳能热水器。我们国家一般人家里用的基本上为真空管 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
式热水器。真空管式由储水装置，集热管，支架和其他相关配件组成。集热管是将太阳能转化为热能的主要配件，它利用热水漂浮和冷水下沉的原理。让水产生微循环，以获得所需的热水。
该项目以单片机AT89 C51为核心，通过温度和水温检测信号进行调试，转换为单片机。通过 LCD屏所显示的当前温度值和水位值与之前所设定的值数相比较和算术，然后再根据我们所得出来的结果将这些相对应的加热指令和上下水指令录入其中从而控制热水器的温度以及水位。包含本次设计主要的内容如下：（1）温度和水位检测电路的设计。（2）AT89C52单片机硬件电路的设计以及控制和显示的设计。（3）软件程序的设计。（4）总体的设计以及仿真。
一、系统的设计
（一）系统的思路与设计
根据本课题的要求，系统可细分为：单片机系统模块，温度检测模块，水位检测模块，显示模块，控制模块，报警模块以及电源模块和A / D转换模块。所用到的单片机中的温度水位检测模块的模拟信号通过A / D转换成我们所需要用到的数字信号数据并存储在LCD显示器中。最终的热水器控制功能由单片AT89 C51完成。另外再通过 LCD显示器所显示的温度值和水位值与被我们所设定出来的值数进行了比较跟运算，由这所得出来的结果发出它所相对应的加热指令以及上下水指令，从而达到了对热水器的温度以及水位的控制与调试。
（二）设计方案选择与实现
分析以上的太阳能热水器的控制思路和所设计的要求，对于实现下面的系统结构框图如图11所示。
图11 系统框图
二、硬件电路的设计
（一）AT89C51单片机的介绍与分析
微控制器是具有数据处理能力的CPU（中央处理单元），存储器（RAM）和只读存储器（ROM）以及各种 I/ O接口还有 A/ D转换器等集成到一块由硅（ si）组成的在小型复杂的计算机应用系统中使用超大规模集成电路技术的集成电路芯片。
AT89C51微控制器包含4KB的只读存储器ROM（闪存）和128B的随机存取RAM。芯片采用了高密度非易失性的存储技术，与 MCS51的产品相兼容，它可以进行1000次写/擦的循环，数据保持长达10年，全静态工作频率范围为0 Hz至24 MHz，具有三级程序存储器锁定，32个可编程I / O线和两个16位定时器/计数器和五个优先中断源如表21所示。一个全双工可编程串行口，可以111多机器指令，具有较强的处理能力，使用的是一个+5 V的电源。
表21 中断源地址
中断源
优先级
入口地址
外部中断0
1
0003H
定时器/计数器T0
2
000BH
外部中断1
3
0013H
定时器/计数器T0
4
001BH
串行口中断
5
0023H
AT89C51单片机可以实现快速测量且易于使用，是一种高效的，而且内部结构也相对简单的小型廉价的专业单片机。给很多智能仪器以及嵌入式的设备提供了低价高效的便利。在程序设计中，它的代码质量良好且可以直接控制计算机硬件，而且它的语言既简洁又灵活方便，也可在线编程和修改程序。
目录
引言 1
一、系统的设计 2
（一）系统的思路与设计 2
（二）设计方案选择与实现 2
二、硬件电路的设计 2
（一）AT89C51单片机的介绍与分析 2
（二）温度检测电路的设计与分析 5
（三）水位检测电路的设计与分析 8
（四）LCD显示电路的设计与分析 10
三、软件设计 14
（一）总体软件设计 14
（二）软件程序的分析与设计 16
四.电路的仿真与调试 17
（一）系统的实现功能 17
（二）系统的仿真和测试 17
（三）调试过程中遇到的问题 18
总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
由于社会的飞速发展，我们人类对能源的需求也日益增长，许多的不可再生能源储备也在减少。与此同时，这些不可再生能源的不断使用对生态环境和全球污染造成了相当大的破坏，各国都越来越重视起了关于开发和利用新型清洁能源，经过几年的设计和开发研究，现在已经进入了能源发展的新阶段，各种太阳能设备纷纷涌现。其中，太阳能热水器是主要的转换设备之一。其核心为集热器，目前市场上有三种类型的收集器用于太阳能热水器。分别是：热管真空管，真空集热管和扁平型集热管。与其他两个相比，平板收集器的价格最低。通常，平板型集热器的热效率受周围环境温度和其自身工作温度的影响很大。所以冬季它不能正常使用。
太阳能热水器将太阳的光能转换成热能，并且水的温度从低温加热到高温。为满足人们日常生产热水的需要，可根据结构分为平板式的和真空管式太阳能热水器。我们国家一般人家里用的基本上为真空管 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
式热水器。真空管式由储水装置，集热管，支架和其他相关配件组成。集热管是将太阳能转化为热能的主要配件，它利用热水漂浮和冷水下沉的原理。让水产生微循环，以获得所需的热水。
该项目以单片机AT89 C51为核心，通过温度和水温检测信号进行调试，转换为单片机。通过 LCD屏所显示的当前温度值和水位值与之前所设定的值数相比较和算术，然后再根据我们所得出来的结果将这些相对应的加热指令和上下水指令录入其中从而控制热水器的温度以及水位。包含本次设计主要的内容如下：（1）温度和水位检测电路的设计。（2）AT89C52单片机硬件电路的设计以及控制和显示的设计。（3）软件程序的设计。（4）总体的设计以及仿真。
一、系统的设计
（一）系统的思路与设计
根据本课题的要求，系统可细分为：单片机系统模块，温度检测模块，水位检测模块，显示模块，控制模块，报警模块以及电源模块和A / D转换模块。所用到的单片机中的温度水位检测模块的模拟信号通过A / D转换成我们所需要用到的数字信号数据并存储在LCD显示器中。最终的热水器控制功能由单片AT89 C51完成。另外再通过 LCD显示器所显示的温度值和水位值与被我们所设定出来的值数进行了比较跟运算，由这所得出来的结果发出它所相对应的加热指令以及上下水指令，从而达到了对热水器的温度以及水位的控制与调试。
（二）设计方案选择与实现
分析以上的太阳能热水器的控制思路和所设计的要求，对于实现下面的系统结构框图如图11所示。
图11 系统框图
二、硬件电路的设计
（一）AT89C51单片机的介绍与分析
微控制器是具有数据处理能力的CPU（中央处理单元），存储器（RAM）和只读存储器（ROM）以及各种 I/ O接口还有 A/ D转换器等集成到一块由硅（ si）组成的在小型复杂的计算机应用系统中使用超大规模集成电路技术的集成电路芯片。
AT89C51微控制器包含4KB的只读存储器ROM（闪存）和128B的随机存取RAM。芯片采用了高密度非易失性的存储技术，与 MCS51的产品相兼容，它可以进行1000次写/擦的循环，数据保持长达10年，全静态工作频率范围为0 Hz至24 MHz，具有三级程序存储器锁定，32个可编程I / O线和两个16位定时器/计数器和五个优先中断源如表21所示。一个全双工可编程串行口，可以111多机器指令，具有较强的处理能力，使用的是一个+5 V的电源。
表21 中断源地址
中断源
优先级
入口地址
外部中断0
1
0003H
定时器/计数器T0
2
000BH
外部中断1
3
0013H
定时器/计数器T0
4
001BH
串行口中断
5
0023H
AT89C51单片机可以实现快速测量且易于使用，是一种高效的，而且内部结构也相对简单的小型廉价的专业单片机。给很多智能仪器以及嵌入式的设备提供了低价高效的便利。在程序设计中，它的代码质量良好且可以直接控制计算机硬件，而且它的语言既简洁又灵活方便，也可在线编程和修改程序。
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