摘 要

该太阳能热水器控制器预设功能和界面的设计，使用AT89C51单片机为核心，使用了一个矩阵键盘电路用于对热水器功能的预设，使用一个无源蜂鸣器作为按键提示音，使用一个DS1302时钟芯片用于系统时钟的产生，使用ADC0832将热敏电阻及水压传感器检测的数据进行AD转换输出给单片机进行控制处理。整个系统使用LCD12864液晶显示器作为显示装置，实时显示时钟时间和检测到的温度及液位高度。本设计实现了设置时间、温度上限、水位上限、温度下限、水位下限、两次定时上水时间、两次定时加热时间及按键蜂鸣器发声等功能。本系统硬件结构简单，操作灵活，以高级语言C语言开发，KEIL4程序开发软件为开发工具设计而成，实现了预设功能多样化及界面友好。

关键词：AT89C51单片机；太阳能；控制器；LCD12864液晶显示器

The design of the controller for the solar water heater with the function and the key surface

ABSTRACT

The design of solar water heater controller design and interface design function, using AT89C51 microcontroller as the core, the use of a matrix keyboard circuit for the function of the heater, the use of a passive buzzer as the key tone, the use of a DS1302 clock chip to generate system clock, using ADC0832 thermal sensor and liquid level sensor data AD conversion output to the SCM processing. The system use LCD2864 as a liquid crystal display device, display real-time clock and temperature and liquid level detection. The design realized the setting time, temperature, water level, temperature, water limit, water limit, two time in water, two time heating time and key buzzer sound. The hardware of this system has the advantages of simple structure, flexible operation, with the language C language development, KEIL4 application development software development tools and design, realize the versatility of the design and interface friendly.

Key Words：AT89C51 SCM；solar；controller；LCD12864 LCD

目录

1. 绪论 1

1.1 本设计研究的背景及意义 1

1.2 目前国内外太阳能热水器的研究现状 1

1.3 本设计特点 3

2. 系统硬件设计 5

2.1 系统总设计 5

2.2 电源电路设计 5

2.3 晶振电路设计 7

2.4 复位电路设计 8

2.5 时钟电路设计 8

2.6 LCD液晶显示电路设计 9

2.7 矩阵按键电路设计 11

2.8 蜂鸣器电路设计 12

2.9 温度液位检测电路设计 13

2.10 系统总原理图设计 13

3. 系统软件设计 15

3.1 系统总软件设计思路及流程图 15

3.2 LCD12864程序设计 17

3.3 矩阵按键程序设计 19

3.4 时钟芯片程序设计 21

3.5 其他程序设计 23

4. 程序仿真调试 24

4.1 使用软件进行仿真调试 24

4.2 调试过程 24

4.3 仿真结果 25

4.4 仿真调试心得 28

5. 设计总结与未来展望 30

致谢 31

参考文献 32

附录 33

1. 绪论

1.1 本设计研究的背景及意义

随着科学技术的快速发展，能源的消耗也越来越大，越来越浪费，因此需要开发未知能源，比如太阳能。目前市场上销售的太阳能热水器具有很多的不完整性，比如操作界面及预设的功能，这些在目前太阳能热水器都是不具有的，其只能简单的显示热水温度及一些指示信息，并不能实现预设功能。如果在无太阳的天气，比如晚上，人们还需要自己插电进行加热，加热时间也不能控制，如果一直加热的话将会照成电的浪费，也会对太阳能热水器加热管的一个极大损坏。如果能通过增加一些预设功能那将是非常完美的，比如增加水温上下限的设定，2次上水时间及加热时间，只需要合理的设定好这些时间，就可以不需要人为干预自动加热烧水，自动上水等功能，真正实现智能化。增加这些预设功能后就要对其显示界面进行扩展，可以使用显示信息更多的液晶来进行显示，比如LCD12864，使产品能显示更多的信息和设定界面。因此研究太阳能热水器控制器预设功能和界面的设计是非常有意义的。

1.2 目前国内外太阳能热水器的研究现状

在太阳能热利用技术中，利用太阳能的热水器是造价比较低廉的产品，同时给人民提供低耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。世界各国的太阳能热水器生产发展的也挺快。例如：有的政府规定，在太阳光照不错的地区新建房屋一定要设置太阳能的热水器，已经有1/4的新住宅安装了太阳能热水器。日本现今每年安装太阳能的热水器近50万台，计划今后更高。有些国家的法令规定所有新建筑物必须配备太阳能热水器。

太阳能热水器的推广应用及经济效益据不完全统计，迄今全国太阳能热水器累计安装使用总量已达到300万平方米以上。控制器具有使用时方便、性价比好、工作可靠、精度高等特点，为太阳能热水器的进一步推广具有积极的推动作用。

1.应用现状

中国是世界上太阳能集热器总安装量最大的国家，约占世界总安装量的48%。但若按平均每1000人所拥有的太阳能集热器安装量统计，中国(40 kWth)排在塞浦路斯(657 kWth)、以色列(497 kWth)、奥地利(205 kWth)、巴巴多斯(20kWth)、希腊(192 kWth)、土耳其(86 kWth)、澳大利亚(59 kWth)、德国(56 kWth)、丹麦(42 kWth)之后,位于世界第10位。

国内以小型家用太阳能热水器为主，辅以相当数量的动辄几百至上万平方米集热器面积的大型项目，呈现两头大、中间小的马鞍型分布，总的应用情况较不均匀^[1]。