摘 要

太阳能是目前地球上巨大的财富之一，人们利用太阳能可以节省许多其他有限能源，为子孙后代预留下宝贵财富。太阳能热水器因利用太阳能、无污染、长期使用的投入费用低等特点而倍受人们的青睐，在这些年得到了很好的推广和发展。本设计采用MICROCHIP 公司的PIC系列单片机作为主要控制器，使用C语言来编写程序，设计了一款智能太阳能热水器自动上水控制器。单片机的C语言编程有诸多优点，例如：便于移植、句法检查时错误少、坚固性好、头文件种类多，能够方便快捷使用各种函数等。通过数字温度传感器检测当前的水温，通过单片机的处理在LCD12864上显示当前的温度值。水位探测方面是在水箱中的放置两个探针，分别代表高和低两个水位。四个按键分别用来设定初始时间以及手动上水。自动上水方面是设置最高水位和最低水位，当水低于最高水位时就闭合电磁阀，开始上水，当水位高于最高水位时就自动断开电磁阀，停止上水。温度和水位都是时时检测，以此达到控制目的。

关键词：太阳能热水器；C语言；单片机；传感器；智能控制

Design Of Automatic Water Supply System For Solar Water Heater

ABSTRACT

Solar energy is one of the great wealth of the earth, people use solar energy can save many other limited energy, for future generations to leave a valuable wealth. Solar water heater has been favored by people because of its characteristics of solar energy, non pollution, low cost and so on, and has been well received and developed in recent years. MCU C language programming has many advantages, such as: easy to transplant, syntax check error less, strong and good, many types of files, to facilitate the use of a variety of functions, etc.. This design uses the PIC company's MICROCHIP series microcontroller as the main controller, using C language programming, design a smart solar water heater automatic water supply controller. Through the digital temperature sensor to detect the current water temperature, through the MCU processing on the LCD12864 display the current temperature value. Water level detection is in the water tank placed two probes, respectively, on behalf of the high and low water level two. Four keys are used to set the initial time and manual water supply. Automatic water supply is the highest water level and the lowest water level, when the water is below the highest level when closing solenoid valve, start the water, when the water level is higher than the highest water level automatically disconnect the solenoid valve, stop the adding water. Temperature and water level are always detected, so as to achieve the purpose of control.

Key words：solar water heater; C language; single chip microcomputer; sensor; intelligent control

目 录

第一章 绪论 - 1 -

1.1课题研究的背景 - 1 -

1.2 智能型太阳能热水器控制器在国内外的发展情况 - 2 -

1.3 本章小结 - 3 -

第二章 太阳能热水器系统总体设计与部分器件介绍 - 5 -

2.1系统总体硬件框图与工作原理 - 5 -

2.2 PIC16F1826单片机结构与特点 - 5 -

2.2.1单片机的特性 - 5 -

2.2.2 PIC16F1826单片机的引脚描述 - 6 -

2.3 LCD12864简介 - 7 -

2.3.1 基础介绍 - 7 -

2.3.2外形尺寸 - 7 -

2.4 DS18B20简介 - 9 -

2.4.1 DS18B20的特性 - 9 -

2.5 DS1302简介 - 10 -

2.5.1 DS1302的特性 - 10 -

第三章 热水器控制系统电路设计 - 12 -

3.1水位检测电路 - 12 -

3.2自动上水停水控制电路 - 12 -

3.3时钟模块 - 13 -

3.4 温度检测电路 - 14 -

3.5 报警电路 - 14 -

3.6 电源供电模块 - 14 -

3.7键盘电路 - 15 -

3.8 LCD12864 - 16 -

4.1 系统整体流程图 - 18 -

4.2 DS18B20软件设计 - 19 -

4.2.1 DS18B20温度检测流程图 - 19 -

4.2.2 DS18B20的初始化 - 19 -

4.2.3 DS18B20的写操作 - 20 -

4.2.4 DS18B20的读操作 - 22 -

4.2.5 DS18B20的指令与格式 - 23 -

4.3 LCD12864的软件设计 - 24 -

4.3.1 LCD12864 显示程序流程图 - 24 -

4.3.2 LCD12864 DDRAM介绍 - 24 -

4.3.3 LCD12864读写介绍 - 25 -

4.3.4 LCD12864指令集 - 26 -

4.4 上水控制的软件设计 - 28 -

4.5 时钟芯片DS1302的软件设计 - 28 -

4.5.1 DS1302内部时间寄存器介绍 - 28 -

4.5.2 DS1302读写介绍 - 29 -

结 论 - 32 -

致 谢 - 33 -

参考文献 - 34 -

附录A 系统电路原理图 - 35 -

附录B 系统电路PCB图 - 36 -

绪论

1.1课题研究的背景

正如大家所知的，太阳能是地球上为数不多能够源源不断供应的可再生能源。随着全球人口的不断增长，再加上世界上煤，石油，天然气等不可再生能源储量的日益减少，资源的匮乏持续困扰着人类，环保理念逐步进入人们的视线。太阳能作为一种新型清洁无公害能源，已经逐渐被世界各国所重视，大多数国家开始意识到这一财富的宝贵，越来越重视太阳能的利用。试着展望一下我们的未来，一个社会如果坚持走可持续发展道路，那它必须要满足社会人民的需要、不过度开采不可再生能源以妨碍子孙的未来。因此，节约不可再生能源，提高已有能源的利用率，并且尽可能的利用新型能源，是我们必须要去做的。

太阳能是一种新型环保能源，缓解了当代社会越来越紧张的资源匮乏问题。在现代社会，越来越多的人知晓太阳能热水器的好处，绝大多数用户接受并安装了它，可以说是家家户户都能用上太阳能热水器。查阅国内外最新的发展趋势，智能太阳能热水器技术发展迅猛，促使它成为了第三能源市场中需求量最大的产品之一。目前，国内市场上普遍销售着三大类的热水器产品。首先是燃气热水器，主要特点是加热速度快，但其所用的燃料是天然气，不但会污染环境，也有燃气泄漏的危险；其次是电热水器，主要特点是加热功率较大，缺点是长期使用会产生相当大的开销；还有就是太阳能热水器，它有着诸多的优点，比如：安全、可靠、环保、省电，一次投资，长久使用。