【正文】 ers, in conformity with the requirements of the times, are meeting the demand for green products. In human civilization increasingly today, it is a modern civilized society. A new solar water heater control system design. This design incorporates MSC51 MCU AT89C51 as central processors, a realtime clock using DS1302, Intelligent temperature sensor DS18B20,12864, dotmatrix LCD module, pletion time display of the temperature level, as well as the time and temperature setting. The water heater has the following features: simple structure, reliable operation, easy operation and maintenance。該系統(tǒng)采用 MSC51 系列單片機 AT89C51 作為中央 處理器，采用 DS1302 實時時鐘， DS18B20 智能溫度傳感器， 12864 點陣式液晶顯示屏等模塊，完成時間、溫度和水位的顯示，以及時間和溫度的設(shè)定等功能。在人類文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展的最佳選擇。鑒于 這些優(yōu)點 ， 人們在大力發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，其中，太陽能熱水器就是典型的例子。 I 摘 要 隨著全球人口和經(jīng)濟規(guī)模的不斷增長，能源問題及其使用所帶來的環(huán)境問題逐漸被人們所認識，“低碳經(jīng)濟”這一概念已經(jīng)開始進入人們的視野。 太陽能具有儲量的“ 無限性 ” 、 存在的普遍性 ，并且 幾乎不產(chǎn)生任何污染。太陽能熱水器順應(yīng)時代發(fā)展的要求，滿足人們對環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。 本文提出了一種新型的太陽能熱水器控制系統(tǒng)設(shè)計方案。 該 系統(tǒng) 具備以下特點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、操作維護簡便；節(jié)省燃料；無污染，不會對周圍環(huán)境造成任何影響 ，也為人們的生活、工作等帶來了極大的便利。 conserve fuel。s life, work, etc. has brought great convenience Keywords Solar water heater chip Energysaving LCD screen III 目 錄 第 1章 前言 ........................................................... 1 太陽能熱水器的發(fā)展概況及市場競爭分析 ............................ 1 太陽能熱水器的應(yīng)用及意義 ........................................ 2 第 2章 系統(tǒng)組成及工作原理 .............................................. 3 太陽能熱水器的組成與工作原理 .................................... 3 系統(tǒng)的組成框圖 .................................................. 4 第 3章 太陽能熱水器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ................................. 5 主控芯片模塊 .................................................... 5 實時時鐘模塊 .................................................... 8 溫度傳感器模塊 ................................................. 11 液晶顯示模塊 ................................................... 14 鍵盤輸入模塊 ................................................... 16 繼電器控制加熱電路 ............................................. 17 水位檢測接口電路 ............................................... 18 水位控制電路 ................................................... 19 報警電路模塊 ................................................... 20 第 4章 太陽能熱水器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................... 22 KEIL uVISION 3 軟件環(huán)境 ......................................... 22 太陽能熱水器控制系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 ............................. 22 太陽能熱水器控制系統(tǒng)軟件功能的實施 ............................. 23 第 5章 太陽能熱水器控制系統(tǒng)整體調(diào)試 ................................... 28 第 6章 結(jié)論 .......................................................... 29 參 考 文 獻 ........................................................... 30 致 謝 ............................................................ 31 附 錄：系統(tǒng)原理圖 .................................................... 32 1 第一章 前言 隨著太陽能熱水器的迅速推廣，廣大消費者對太陽能熱水器的要求越來越高，太陽能熱水器商家為使自己的產(chǎn)品能在市 場上生存和發(fā)展，在不斷提高太陽能熱水器性能的同時，也不斷加大力度滿足消費者對于太陽能熱水器使用方便的要求，于是太陽能熱水器的智能化程度越來越高。 太陽能熱水器的發(fā)展概況及市場競爭分析 我國自 78 年引進全玻璃真空集熱管的樣管以來，經(jīng)過 20多年的努力，攻克了熱壓封等許多技術(shù)難關(guān)，已經(jīng)建立了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代化全玻璃真空集熱管產(chǎn)業(yè)，用于生產(chǎn)集熱管的磁控濺射鍍膜機已有 745 臺，產(chǎn) 品質(zhì)量達到世界先進水平，產(chǎn)量雄居世界首位。 1987 年，我國制造了第一支全玻璃真空集熱管。 1993 年太陽能產(chǎn)業(yè)進入初級發(fā)展階段：由于成果轉(zhuǎn)化需要很長一段時間的磨合，特別是受 技術(shù)人員缺乏的影響，此階段的產(chǎn)品質(zhì)量有待于進一步提高，整體來講，發(fā)展速度較為緩慢。 199720xx 年太陽能產(chǎn)業(yè)得到高速發(fā)展，逐漸形成北京、魯東、泰安、揚州、海寧等 5個產(chǎn)業(yè)基地，并以此向周圍不斷輻射，產(chǎn)能得以迅速提升。太陽能熱水器是太陽能利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟效益明顯，正在迅速的推廣應(yīng)用，太陽能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用?，F(xiàn)有電熱型熱水器費用昂貴及燃氣型熱水器的不安全性，且排放二氧化碳污染大氣，北方用煤氣取暖造成城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽能熱水器良好的外部生存環(huán)境。它使用簡單、方便。 2 太陽能熱水器的應(yīng)用及意義 資源是社會經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，經(jīng)濟愈發(fā)展，對資源的依賴性愈強。加強清潔、可再生資源的開發(fā)利用，已引起全世界的普遍重視。其中太陽能熱水器作為家庭生活用品，其開發(fā)利用在我國已走過了二十多年的歷程，生產(chǎn)技術(shù)成熟，具有明顯優(yōu)點： （一）從節(jié)能環(huán)保的角度講，使用太陽能熱水器不會對環(huán)境造成污染，同時為國家節(jié)約了大量能源，社會效益明顯，是國家重點推廣項目，使用前景廣闊。若使用合理，其壽命可達 15 年甚至更長。太陽能熱水器的費用只有燃氣熱水器的七分之一，電熱水器的六分之一。按照裝置壽命 15年計算，其經(jīng)濟效益是十分明顯的。只要陽光能照射到的地方，就可以使用太陽能熱水器，即使在高寒地區(qū)一年四季也可以正常使用。 3 第 2 章 系統(tǒng)組成及工作原理 太陽能熱水器的組成與工作原理 圖 熱水器裝置簡圖 1集熱器 2下降水管 3循環(huán)水管 4補給水箱 5上升水管 6自來水管 7熱水出水管 熱水器主要由集熱器、循環(huán)管道和水箱等組成，圖中為典型的熱水器裝置圖。上升水管 5 與循環(huán)水箱 3上部相連，另一端與集熱器 1 的上集管相接。 集熱器吸收太陽輻射后，集熱器內(nèi)溫度上升，水溫也隨之升高。而循環(huán)水箱下部的冷水比重較大，就由水箱下流到集熱器下方，在集熱器內(nèi)受熱后又上升。這種熱水利用循環(huán)加熱的原理，因此又稱循環(huán)熱水器。平板型集熱器結(jié)構(gòu)形式很多，世界上已實用的集熱器就有直管式、瓦楞式、扁管式、鋁翼式等二十多種。具體原理框圖如圖 AT89C51 單 片 機 的 控 制 DS18B20W 溫度采集電路 水位檢測 無線電控制 （鍵盤輸入及顯示） 報警電路 水位控制電路 LED 指示燈 加熱控制 圖 硬件原理框圖 實時時鐘模塊 5 第 3 章 太陽能熱水器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 主控芯片模塊 主控芯片簡介 AT89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S51 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S51。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1輸出緩沖器能驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ TTL）。在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ TTL）。 表 P3 口的第二功能 7 端口 引腳 第二功能 端口 引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TO(定時 /計數(shù)器 0) TXD(串行輸出口 ) T1(定時 /計數(shù)器 1) INTO(外中斷 0) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) INT1(外中斷 1) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定 時目的。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效 [3]。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地