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太阳能热水器的自动控制

摘要……………………………………………………………

第一章：绪论

太阳能热水器的应用及前景…………………………………………… 4

第二章：设计目的与设计思路

2.1 设计目的………………………………………………………………5

2.2 设计要求………………………………………………………………5

2.3 设计思路………………………………………………………………5

第三章：太阳能热水器控制系统的组成及原理

3.1 控制系统的组成………………………………………………………6

3.2 控制系统的原理………………………………………………………8

第四章：硬件电路的设计

4.1 检测电路的设计

①水温检测电路设计……………………………………………………9

②水位检测电路设计…………………………………………………10

4.2 驱动电路设计…………………………………………………………11

4.3 键盘电路设计…………………………………………………………12

4.4 显示电路设计…………………………………………………………13

4.5 51 系列单片机简介…………………………………………………… 14

4.6 数字温度传感器简介…………………………………………………17

第五章：软件设计

控制软件设计………………………………………………………… 19

心得体会…………………………………………………………

附录

摘要

太阳能热水器很早就被人们所熟知，广泛应用于人们的日常生活。但

是目前,太阳能热水器控制器还一直处于研究与开发阶段 ,市面在售

的控制器绝大部分只具备温度和水位显示功能,不具备温度水位的自

动控制功能。太阳能热水器控制系统的设计方案有很多，本设计采用

MSC-51系列单片机作为中央处理器，采用12846液晶显示模块，本课

题的设计基于单片机的软件控制下完成时间、温度、水位的显示。基

本显示目标为：

（1）显示水温和水位，电加热水温可任意设定；

（2）显示时间，可通过键盘设置时间参数；

（3）设置温度参数后，自动控制电辅助设备加热；

关键词：单片机，太阳能热水器，自动控制

绪论

太阳能热水器的应用及前景

太阳能热水器应用较好的国家有西

班牙、以色列、意大利、希腊、德国、荷兰、澳大利亚、日本、美国

等国家。一些国家利用太阳能热水器除了提供家庭热水外，还用于采

暖、空调及泳池加热等领域，其中美国的太阳能热利用主要用于泳池

加热。

目前太阳能热水器已在我国城乡开始推广使用，主要供应生活和洗浴

热水，我国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和应用国。太阳

能热水器节能减排，实现能源替代，效果显著。经过两年多的实践，

人们认识到太阳能热利用是投资少、见效快、经济实用、节能减排，

实现我国能源替代的一个好产业，国家也正大力扶持和支持，学校、

宾馆、饭店、洗浴中心纷纷建设太阳你洗浴系统，太阳能热水器的市

场存在扩大空间。新农村建设与建筑节能也为太阳能热水器的应用推

广带来机遇。

但是市面上绝大多数的控制器结构简单，功能单一，智能化程度低下，

用户界面不人性化，只具有水位显示功能，不具有温度显示功能。并

且当水位加到一定的程度的时候也没什么措施，只能通过手动的方法

来控制水位的高度。因此根据以上要求为核心，开发出一种太阳能热

水器智能控制系统，解决了目前市面上太阳能热水器控制系统存在的

问题。

第二章设计目的与设计思路

2.1 设计目的

本设计具有很强的实用性,用成本低廉的电阻式传感器以及电极配以单片机

技术对生产实际中的太阳能热水器的水温的控制以及水位的显示。本装置电路简

单、实用性强、性价比高、水温控制灵活，水位显示直观醒目。可广泛应用于家

庭生活对太阳能热水器的水位显示与水温控制。具有良好的市场前景。

2.2 设计要求

1、能够根据水位和水温两个条件控制是否需要进水，每次只进整个水箱的

四分之一水量，也可以在手动状态下自由进水（上满时自由停止）或停止进水。

2、控制系统具有手动和自动切换功能；

3、具有水温和水位显示功能；

4、具有进水超水位和超水温报警指示；

5、用水时若水温达不到设置值时，可手动起动加热装置，这样可在很大程

度上节约电能；

6、用水时可自由调节水温；

7、控制系统具体管道排空功能，这样防止冬天时因水管内有积水而在夜间

冻裂水管。

2.3 设计思路

水位由潜入储水容器不同深度的水位电极和潜入容器底部的公共电极（导

线）检测；并由四个绿色LED 发光二极管显示：若无水则绿灯不亮；若有四分之

一储水箱的水亮一盏绿灯；通过观察绿灯点亮的数量可识别水位的高低，这里取

5 段显示，也可根据需要进行增减。

水温由四个 LED 数码管显示，前三个数码管显示的为温度最后一个数码管我

们只用到了四段码显示为温度的符号 C，水温有效值最多可显示为 99.9℃。

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