摘 要

随着社会经济的发展和生活水平的提高，公众环保意识逐渐增强，太阳能热水器得到越来越广泛的应用。然而，目前市场上的太阳能热水器控制系统大多存在功能单一、操作复杂、抗干扰能力差等问题^[1]，不仅不能有效的节约能源，而且还容易造成很大的安全隐患。STC单片机具有集成度高、运算速度快、功能丰富等优点^[2]，它的研发与应用，为人们在编程及硬件电路设计领域的研究带来了极大的方便。

为解决上述问题，本文设计了一种新的太阳能热水器控制系统，旨在通过单片机控制太阳能热水器实现其智能化。本设计采用STC89C51单片机为核心，利用DS18B20温度传感器和继电器等硬件设计电路。系统主要由单片机、温度传感器、继电器、温度设定、报警等部分构成。以此设计出的系统简单高效、成本低廉，能够合理地满足人们的需求以及有效避免能源的浪费，可实现对水温和水位的实时监测、显示和控制，并提高了整体的稳定性和精确性。

关键词：太阳能热水器；单片机；温度传感器；控制器

ABSTRACT

With the development of social economy and the improvement of living standards, public awareness of environmental protection is gradually increasing, solar water heaters are more and more widely used. However, most of the solar water heater control systems on the market have problems such as single function, complex operation and poor anti-interference ability, not only can not effectively save energy, but also easy to cause great security risks. STC MCU has the advantages of high integration, fast operation and rich functions, its development and application have brought great convenience to people's research in the field of programming and hardware circuit design.

To solve the above problems, this paper designs a new control system of solar water heater, aiming at realizing its intellectualization by controlling solar water heater with single chip computer. This design uses STC89C51 as the core and DS18B20 temperature sensor and relay as hardware design circuit. The system is mainly composed of single chip computer, temperature sensor, relay, temperature setting, alarm and so on. The system designed by this method is simple, efficient and low cost, can reasonably meet people's needs and effectively avoid energy waste.It can realize the real-time monitoring, display and control of water temperature and water level, and improve the stability and accuracy of the whole.

Key words：solar water heaters;MCU; temperature sensor; controller

目 录

第一章 绪论 - 1 -

1.1课题的研究背景及意义 - 1 -

1.2 国内外研究状况 - 2 -

1.3论文的主要内容 - 3 -

第二章 系统设计思路 - 5 -

2.1 总体设计思路 - 5 -

2.2 方案验证 - 6 -

第三章 系统硬件设计 - 7 -

3.1 单片机最小系统 - 7 -

3.2 水位检测电路设计 - 9 -

3.3 温度检测电路设计 - 11 -

3.4 显示电路设计 - 15 -

3.5 按键电路设计 - 17 -

3.6驱动电路设计 - 18 -

第四章 系统软件设计 - 20 -

4.1主程序流程框图 - 20 -

4.2显示程序 - 22 -

4.3按键扫描程序 - 23 -

4.4 防干烧控制程序 - 24 -

第五章 结论 - 26 -

致谢 - 27 -

参考文献 - 28 -

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

现阶段，由于能源匮乏的问题日益加剧，社会各行各界都将能源使用问题作为关注的重点。近年来，我国人民生活水平不断提高，生活水平发生了天翻地覆的变化，智能产品在人们日常生活中得到了越来越广泛的应用。与日常生活息息相关的热水器种类五花八门、数不胜数，现在市场上的热水器多种多样，应用比较广泛的主要有下列几种，分别是燃气热水器、电热水器和太阳能热水器^[3]。其中燃气热水器的安全系数比较低，结构上构造不够合理，存在一定的安全隐患，容易发生安全事故；当前火力发电依然是主要的发电形式，随着工业发展，大规模用电不仅浪费煤炭能源而且造成环境污染，电热水器发展趋势已经大不如前；在社会经济快速发展的今天，太阳能是一种具有明显优势的新型能源，它总量丰富，无论何处都可以使用，还不会产生有害物质，再加上科技的发展使得大规模开发利用太阳能成为可能，近年来，已经形成了具有一定规模的产业，太阳能热水器使用绿色可再生能源，使用安全、寿命周期长，经济性好，性价比高，环保无污染，拥有以上诸多优点的太阳能热水器越来越深受人们喜爱。

然而，当前可以购买到的太阳能热水器大多并不能很好地满足人们的需要。很多太阳能热水器功能单一，并不具备辅助加热功能，这样在阴雨天或者冬季等光照温度条件不足的情况下就无法使用。即使有些太阳能热水器具有辅助加热功能，但实际操作相当复杂，而且不能按照实际需要和既定的要求控制水位和水温，造成资源浪费等一系列问题，给人们日常生活带来极大的不便^[4]。

随着科技的发展和时代的进步，STC单片机应用越来越广泛，我们身边的许多家用电器都是利用STC单片机来实现其功能的。因此，本文使用STC单片机作为核心控制系统，设计了一种智能化太阳能热水器，无论什么时候使用热水器时都有稳定的热水供应，而且能够保持水温恒定，有利于放松身心、保护身体健康，再加上其具有的自动断电功能，能够最大限度的保护安全，防止意外事故的发生，满足人们对现代化家用热水器智能、便利、舒适、安全的需要。选择太阳能热水器这个课题，可以满足人们对现代生活快节奏的需求，同时，可以更全面的看清能源紧缺的现状，更好的解决可持续发展问题。