目 录
引言................................................................ 6 第一章 设计目的与设计思路......................................... 6 1.1 设计目的 ...................................................... 6 1.2 设计要求 ...................................................... 7 1.3 设计思路 ...................................................... 7 1.4设计方案 ...................................................... 7 第二章 太阳能控制系统的组成及工作原理.............................. 8 2.1 太阳能控制系统的组成 .......................................... 8 2.2 太阳能热水器的控制功能 ........................................ 9 2.2.1 早晨水温控制： ............................................ 9 2.2.2 循环水集热过程： .......................................... 9 2.2.3 冷水集热控制： ........................................... 10 2.2.4 水箱加热控制： ........................................... 10 2.3太阳能控制装置的工作原理： ................................... 11 第三章 硬件电路设计................................................ 11 3.1 检测电路设计 ................................................. 11 3.1.1水温检测电路设计.......................................... 11 3.1.2水位检测电路设计.......................................... 12 3.2驱动电路设计 ................................................. 13 3.3 键盘电路和显示电路的设计 ..................................... 14 3.3.1 键盘电路的设计 ........................................... 14 3.3.2 显示电路的设计 ........................................... 15 3.4 51系列单片机简介 ........................................... 17 3.5数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理 ..................... 18 第四章 系统软件设计............................................... 19 第五章 结束语...................................................... 22 第六章 谢辞........................................................ 23 参考文献........................................................... 24 附录：............................................................. 24
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引言
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能洗浴系统，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，了目前市面上太阳能热水器控制系统存在的问题。
第一章 设计目的与设计思路
1.1 设计目的
现代科技飞速发展,拥有渊博的知识是今后一展鸿图的基础.实践也同知识一样重要,如果不在学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。
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的水位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、水位控制灵活，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。同时使学生得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
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1.2 设计要求
1、能够根据水位和水温两个条件控制是否进水，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、具有进水超水位和水温报警指示；
5、用水时若水温达不到设置时，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、控制系统具有管道排空功能，这样防止冬天时因水管内有积水而在夜间冻裂水管。
1.3 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个四段码显示为温度的符合℃，水温有效值最多可显示为99.9℃。
1.4设计方案
本文介绍了用51单片机设计的一种多功能热水控制器,具有自动和手动加水、设置水温、实时显示水量及温度和报警功能，并且具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。
当前市场上的热水控制器基本上采用双金属片温控，控温精度低、可靠性差、功能单一。随着微电子技术的发展，单片微处理器功能日益增强，价格低廉，在各方面得到广泛应用。在热水控制器中应用单片机，具有设计简单、可靠性高、功能易扩展等优点。
热水控制器主要实现对水温的控制，并满足不同用户的个性需求。因此一个较完善的控制器应具有以下功能：
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水温的测量与显示；水量的测量与显示；用户设定功能(如水温设定，定时设定等)；对电加热管的控制功能；一些功能键(如定时自动加水，恒温控制，手动加水，手动加热等)。
电源控制 LED显示 89C51 温度测量 键盘和水量档位
图1 原理框图
第二章 太阳能控制系统的组成及工作原理
2.1 太阳能控制系统的组成
①系统组成：本系统主要由控制器、自动控制阀、手动控制阀、水位检测电极、水温检测传感器、电阻加热丝、储水箱等组成。
②控制器：主要通过里面的电磁阀控制YV1和YV2的通断，控制水温检测传感器检测水温、控制水位检测传感器检测水在水箱的位置以及控制电阻加热线加热。
③自动控制阀：主要通过控制器控制，当水箱的水的实际温度大于所设置的温度时，自动阀就自动打开往上一个目标水位为止。
④手动控制阀：当自动阀损坏时，可以通过手动阀进行上下水。
⑤水位检测电极：主要用来检测水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五个电极，接地的电极放在水箱的最底下，其余分别放在四等分点上，比如当水箱的水在第一等分和第二等分之间，则显示水箱中有四分之一的水，当超过第二等分，则显示二分之一的水。
⑥水温检测传感器：主要用来检测水箱中水的实际温度。
⑦电阻加热丝：主要用来加热水箱中水，使其达到用户所需要的温度。
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