太阳能热水器控制硬件电路设计(附件)

目录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2太阳能热水器控制器国内外现状 1
1.3本毕业设计应达到的目的 2
1.4研究内容 2
2 总体设计思路 2
2.1设计需求 2
2.2设计方案 3
3 硬件电路设计 3
3.1总体设计 3
3.2主控模块 4
3.3温度测量模块 5
3.4水位检测模块 9
3.5显示模块 10
3.6驱动模块 13
3.7按键模块 14
4 系统软件设计 17
4.1总体流程软件设计 17
4.2软件设计的思路 17
5 控制系统的仿真 18
5.1总体的仿真结果 18
5.2加热继电器仿真 18
5.3加水继电器仿真 19
5.4水位显示仿真 19
5.5按键仿真 20
5.6蜂鸣器仿真 20
5.7温度显示仿真 21
5.8仿真结果分析 22第6章 系统的安装与调试 22
6.1安装的步骤 22
6.2电路的调试 22
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
1 绪论
1.1课题背景
全球人口和经济规模的增长，能源的使用引发的环境问题也逐渐被人们所重视，在这样一个能源紧缺的大环境下，人们开始大力发展太阳能产业。
太阳能拥有诸多优点：①储量无限。②太阳能可就地取用。③太阳能是绿色能源没有污染。因此，太阳能在未来的世界中所衍生的产物必能盛行天下。现如今，我们家里大多是都是使用的电热水器，只要通上电就可以得到热水，这就加大了我们用电的需求，并不能有效的保护我们的环境。但是，太阳能热水器不一样，它汲取的是太阳能，并不会去破坏我们的环境，这正是我们当今社会需要的热水器[1]。
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们使用最多的热气器多是电热型热水器和燃气型热水器，但是它们或多或少存在着一些问题。它们的价格高，存在着安全隐患。而太阳能热水器能很好地解决上述问题，它是绿色环保产品，它能满足人们对绿色环保产品的需求。随着大家环保意识的提高，人们也开始越来越注重保护我们生存的环境，所以，太阳能热水器才能如此受欢迎。
1.2太阳能热水器控制器国内外现状
随着我国的飞速发展，我国在太阳能热水器领域也取得了很大的进步，我国已是世界上太阳能推广最大的国家之一，拥有众多具有中国特色的太阳能企业，但是在太阳能热水器控制器这块，我们还有很多的不足。这几年，国内出现了一些太阳能热水器控制器产品，但大多数依然存在着一些问题，例如：温度、水位可显示却不能做到自动控制、显示器常出现乱码、性能不稳定等等，这些问题严重影响了用户体验。市场上还有些劣质的控制器，经常出现过烧和干烧的情况，时刻威胁着用户的安全问题。因此，我们应该重视这些问题并努力去解决这些问题，想办法设计出一款符合我国人民需要的太阳能热水器控制器。
国外的太阳能热水器发展也十分迅速。像日本这样的缺少常规能源的国家，他们是最早进行太阳能开发的国家。日本现在保持着每年增加接近60万台左右太阳能热水器的进度，他们希望太阳能热水器的到来，能缓解日本能源日益紧张的局面，按计划，他们还将陆续为公寓、办公楼、工厂安装太阳能热水器系统。可以预见，未来太阳能热水器将会遍布日本的每一个角落。国外大力发展太阳能热水器，主要是能源和环保的问题，因为人们正致力于创建一个和谐美丽的家园，减少对能源的过度开采并且保护我们美丽的环境。因而太阳能热水器是绿色产品，而受各国重视，大力发展[2]。
1.3本毕业设计应达到的目的
课题应用单片机实现对太阳能热水器控制，该控制器能够实现对太阳能热水器水温进行设定、显示、自动调温，水位检测、显示、自动上水等控制进行现场巡检显示，并根据检测到的温度、水位值高低超限报警。硬件子系统设计的主要任务是完成温度、水位信号采集，A/D转换、键盘和显示、控制、报警、存储扩展、并行口扩展等电路的设计。
1.4研究内容
以上是太阳能热水器控制器的一些简单的介绍，然后我分析了下国内外热水器控制器的发展现状，发现国内太阳能热水器发展趋于成熟，但与热水器配套的控制器依然存在着诸多问题，就比如：当水位很低时，不能自动上水，或者显示器显示的水温不能做到实时显示等等。本文根据这些问题，我选择52单片机来控制加以程序的辅佐来做到自动上水，同时选择1602显示器来显示水位水温，因为这款显示器能做到实时显示。本设计的硬件部分有52单片机控制电路、水位传感器模块、温度传感器模块、温度控制模块、水位控制模块、键盘输入模块、液晶显示和报警模块。
2 总体设计思路
2.1设计需求
太阳能热水器控制器需要实现的功能如下：
一、在液晶显示器上显示水温和水位，温度必须精确到1℃；
二、水位检测设低、中、高三个级别，并在液晶显示器上显示出来；
三、当温度传感器测到的实际温度低于设定温度下限值时，继电器自动吸合，指示灯亮起，模拟加热，当温度高于上限值时，继电器自动关闭，停止加热；
四、当水位显示低时，自动停止加热，并进行加水，当水位高时，自动停止加水；
五、当温度低于下限或高于上限时，启动蜂鸣器报警；
六、能够切换自动、手动这两种模式对水进行添加以及对水进行加热。
2.2设计方案
本设计的主体部分采用的52系列单片机芯片，其外围电路由键盘输入模块、显示模块、温度采集模块、水位采集模块、时钟模块、电加热模块、以及电热温度参数设置模块构成。单片机部分主要用于控制和处理各功能模块的工作，实现时间设定、水位显示、加热等功能。

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