51单片机太阳能热水器自动上水设计
【】太阳能热水器控制器的设计，是基于单片机技术、传感技术、按键控制以及电磁阀控制技术来实现的。这三种技术应用广泛。而在本设计中，单片机技术是负责控制及监测所有模块。通过传感器相连，基本可以构成水位控制模块，从而可以检测水位等方面。而通过与电磁阀相连，基本构成了电磁阀驱动模块，则相对可以进行控制水位等。与按键相连，则构成了按键模块。而按键模块则主要负责手动控制及太阳能热水器控制器的参数调整等等。与不同设备进行相连则会产生不同的作用。将其结合起来，就可以基本完成太阳能控制器的设计。
目录
引言 1
一、太阳能自动上水的概述 2
二、太阳能热水器的结构、组成及工作原理 2
（一）太阳能热水器的结构及组成 2
三、材料的选用 3
（一）单片机的选用 3
（二）电磁阀的选用 5
（三）传感器的选用 7
四、太阳能自动控制器的硬件设计 7
（一）系统设计原理图 7
（二）单片机模块 8
（三）水位模块 9
（四）温度模块 10
（五）键盘模块 10
（六）控制器以外电路设计 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 14
引言
如今，太阳能技术较其它清洁能源来说相对成熟，其中太阳能热水器更是被人广泛的使用且受到欢迎。而在太阳能热水器整个系统之中，最重要也就是最核心的部分就是控制及检测系统。系统之中的控制器不仅可以对水位水温的控制以及监测，还可以对所需要的时间进行控制显示。在光热源不足的情况下，进行自动加热及存储，用来达到全天候提供热水的目的。
太阳能热水器控制器的设计在生活生产之中具有相当的实用性，使用相对较低成本的传感器及单片机来实现对太阳能热水器中的水进行水温加热检测等。太阳能热水器控制器具有诸多优点，例如实用性较强、检测控制较容易、成本较低等。由于人工控制检测比较麻烦而且不够实用，所以实用自动控制器来进行检测上水，从而降低人工成本。
一、太阳能自动上水的概述
在日常的工农业以及生活之中需要大量的水，尤其是大量的热水。这些热
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水相对来说温度不高用水量大。生活之中，清洗用水温度较低，大概30摄氏度到50摄氏度；在工业之中，用水分为生产用水、辅助生产用水和附属生产用水，根据用水方面的不同所使用的温度也不同；在农业中，需要大量的灌溉用水，所使用的热水温度也在20摄氏度左右。因此太阳能热水器所提供出来的热水，用途广泛，是清洁能源装置中最为实用的一种。无须专业人员进行检测管理，相当于全自动的设备。
二、太阳能热水器的结构、组成及工作原理
（一）太阳能热水器的结构及组成
图11 热水器装置简图
图11是热水器装置简图，其中1是集热器，集热器按照最佳的倾斜角来放置。5上升水管一个管口与1集热器相连，另一个管口与3循环水箱相接。2是下降水管，管口一处与3循环水箱相连，管口另一处与4补给水箱相连。而3循环水管还与7热水出水管相接，4补给水箱又和6自来水管相接。如此构成了图11所示热水器装置简图。
（二）太阳能热水器的工作原理
第一阶段是吸热部分，在太阳光照射到集热器时，由于集热器表面有一层特殊的涂料层，所以可以更好的吸收太阳辐射，且避免了辐射热的长波发射，更好的产生热能，因此集热器内温度上升，其内部水温也由此上升。
第二阶段是循环部分，集热器内水温上升，因为冷水比热水的比重要重些，所以热水上升，冷水下沉。热水经过上升水管，进入循环水箱。而循环水箱中本身具有冷水，所以冷水经过循环水箱下，通过管道进入集热器中，由此往复，构成了热水器的循环部分。
三、材料的选用
（一）单片机的选用
图 31 AT89C51元件图
在本次设计中，选用单片机的型号为AT89C51(见图31)，AT89C51是一款由美国的ATMEL公司生产的低电压且高性能八位微处理器，又称单片机。它是一种可编程可擦除的只读存储器。它具有以下几种特性：
与MCS51相兼容
带4K可编程flash存储器
可擦写多达1000次
可保留数据多达十年
全静态脉冲工作频率范围是0MHZ24MHZ
具有三十二位可编程I/O线
两个十六位定时器和计数器
五个中断源
可编程串行通道
片内震荡和时钟电路
128*8位内部RAM
如图31中的AT89C51共有四十个引脚，每个引脚的功能也有所不同，每个引脚功能如下：
1、电源引脚：（1）VCC（40脚）：接+5V电源正端
（2）GND（20脚）：接地端
2、时钟引脚：（1）Crystal1（19脚）：内部震荡电路反向放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部震荡器时，该引脚接地。
（2）Crystal2（18脚）：内部振荡电路反向放大器的输出端，
是外接晶体的另一引脚。当采用外接振荡器时，该引脚接外
部振荡源。
3、控制引脚：（1）EA/VPP（31脚）：外部访问允许/编程电源输入端。
（2）ALE/PROG（30脚）：地址锁存使能/编程脉冲输入端。
（3）PSEN（29脚）：外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。
（4）RST/VPD（9脚）：RST为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位端或掉电保护端。
4、I/O引脚：（1）P0口（P0.0P0.7）:P0.7为最高位，P0.0为最低位。P0口
做外接输出电源时，需要接上拉电阻。
P0口有以下两种功能：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可以作为通用I/O接口
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线
（2）P1口（P1.0P1.7）:P1.7为最高位,P1.0为最低位，仅用作I/O口。其拖动负载能力最强。
目录
引言 1
一、太阳能自动上水的概述 2
二、太阳能热水器的结构、组成及工作原理 2
（一）太阳能热水器的结构及组成 2
三、材料的选用 3
（一）单片机的选用 3
（二）电磁阀的选用 5
（三）传感器的选用 7
四、太阳能自动控制器的硬件设计 7
（一）系统设计原理图 7
（二）单片机模块 8
（三）水位模块 9
（四）温度模块 10
（五）键盘模块 10
（六）控制器以外电路设计 11
总结 12
参考文献 13
致谢 14
附录 14
引言
如今，太阳能技术较其它清洁能源来说相对成熟，其中太阳能热水器更是被人广泛的使用且受到欢迎。而在太阳能热水器整个系统之中，最重要也就是最核心的部分就是控制及检测系统。系统之中的控制器不仅可以对水位水温的控制以及监测，还可以对所需要的时间进行控制显示。在光热源不足的情况下，进行自动加热及存储，用来达到全天候提供热水的目的。
太阳能热水器控制器的设计在生活生产之中具有相当的实用性，使用相对较低成本的传感器及单片机来实现对太阳能热水器中的水进行水温加热检测等。太阳能热水器控制器具有诸多优点，例如实用性较强、检测控制较容易、成本较低等。由于人工控制检测比较麻烦而且不够实用，所以实用自动控制器来进行检测上水，从而降低人工成本。
一、太阳能自动上水的概述
在日常的工农业以及生活之中需要大量的水，尤其是大量的热水。这些热
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
水相对来说温度不高用水量大。生活之中，清洗用水温度较低，大概30摄氏度到50摄氏度；在工业之中，用水分为生产用水、辅助生产用水和附属生产用水，根据用水方面的不同所使用的温度也不同；在农业中，需要大量的灌溉用水，所使用的热水温度也在20摄氏度左右。因此太阳能热水器所提供出来的热水，用途广泛，是清洁能源装置中最为实用的一种。无须专业人员进行检测管理，相当于全自动的设备。
二、太阳能热水器的结构、组成及工作原理
（一）太阳能热水器的结构及组成
图11 热水器装置简图
图11是热水器装置简图，其中1是集热器，集热器按照最佳的倾斜角来放置。5上升水管一个管口与1集热器相连，另一个管口与3循环水箱相接。2是下降水管，管口一处与3循环水箱相连，管口另一处与4补给水箱相连。而3循环水管还与7热水出水管相接，4补给水箱又和6自来水管相接。如此构成了图11所示热水器装置简图。
（二）太阳能热水器的工作原理
第一阶段是吸热部分，在太阳光照射到集热器时，由于集热器表面有一层特殊的涂料层，所以可以更好的吸收太阳辐射，且避免了辐射热的长波发射，更好的产生热能，因此集热器内温度上升，其内部水温也由此上升。
第二阶段是循环部分，集热器内水温上升，因为冷水比热水的比重要重些，所以热水上升，冷水下沉。热水经过上升水管，进入循环水箱。而循环水箱中本身具有冷水，所以冷水经过循环水箱下，通过管道进入集热器中，由此往复，构成了热水器的循环部分。
三、材料的选用
（一）单片机的选用
图 31 AT89C51元件图
在本次设计中，选用单片机的型号为AT89C51(见图31)，AT89C51是一款由美国的ATMEL公司生产的低电压且高性能八位微处理器，又称单片机。它是一种可编程可擦除的只读存储器。它具有以下几种特性：
与MCS51相兼容
带4K可编程flash存储器
可擦写多达1000次
可保留数据多达十年
全静态脉冲工作频率范围是0MHZ24MHZ
具有三十二位可编程I/O线
两个十六位定时器和计数器
五个中断源
可编程串行通道
片内震荡和时钟电路
128*8位内部RAM
如图31中的AT89C51共有四十个引脚，每个引脚的功能也有所不同，每个引脚功能如下：
1、电源引脚：（1）VCC（40脚）：接+5V电源正端
（2）GND（20脚）：接地端
2、时钟引脚：（1）Crystal1（19脚）：内部震荡电路反向放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部震荡器时，该引脚接地。
（2）Crystal2（18脚）：内部振荡电路反向放大器的输出端，
是外接晶体的另一引脚。当采用外接振荡器时，该引脚接外
部振荡源。
3、控制引脚：（1）EA/VPP（31脚）：外部访问允许/编程电源输入端。
（2）ALE/PROG（30脚）：地址锁存使能/编程脉冲输入端。
（3）PSEN（29脚）：外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。
（4）RST/VPD（9脚）：RST为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位端或掉电保护端。
4、I/O引脚：（1）P0口（P0.0P0.7）:P0.7为最高位，P0.0为最低位。P0口
做外接输出电源时，需要接上拉电阻。
P0口有以下两种功能：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可以作为通用I/O接口
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线
（2）P1口（P1.0P1.7）:P1.7为最高位,P1.0为最低位，仅用作I/O口。其拖动负载能力最强。
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