摘要：随着我国经济的快速发展和能源问题的日益严峻，人们开始广泛关注如何节约能源和保护环境，而使用太阳能热水器成为越来越多的人的首选，所以太阳能热水器就成了我国新能源产品市场上发展最快、技术最完善、需求很大的产品。然而，目前家用太阳能热水器控制器多采用微控制器芯片，这种系统存在功能单一、实时性差、抗干扰能力较差以及不能实现即开即热等缺点。

基于上述原因，本课题使用FPGA芯片为控制核心，制成了一个能够可以利用太阳加热和电辅助加热互相配合的控制系统。这个系统拥有如下优势：可以自定制指令、可在线修改硬件电路、外部扩展能力强、使用方便、开发周期短、开发费用低。在本系统设计的硬件部分中，主要有：温度测量部分、数码管显示部分、FPGA控制部分、水位测量部分、自动供水控制部分、电辅助热部分，并对每个部分做了性能与时序的模拟实验，然后通过顶层完成硬件控制的整体完善。

本设计利用了智能控制原理对热水器控制系统进行改造，为建立精确数学模型的控制系统供给了一种很好的方法，设想在达到经济性、可靠性、安全性的前提下设计一套简单、方便、智能的系统。

关键词：太阳能热水器，自动上水控制，辅助加热，FPGA控制

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2课题研究现状及发展趋势-1

1.3课题研究主要内容-3

第2章　太阳能热水器控制系统总体方案设计-5

2.1 太阳能热水器的工作原理结构及控制要求-5

2.2 整体方案设计-7

2.3 主要硬件电路设计-8

2.3.1 温度测量模块-8

2.3.2 水位检测与上水模块-8

2.3.3显示模块-9

2.3.4电加热模块-10

第3章　系统软件设计-11

3.1 FPGA介绍-13

3.1.1 FPGA及Quartus II的简介-13

3.1.2 FPGA的设计流程-14

3.1.3开发板布局和组件-15  

3.1.4 系统开发环境 -16

3.1.5 中央控制芯片的选型-16

3.2 系统软件设计-17

3.2.1 显示模块-18

3.2.2 温度检测模块-19

3.2.3 水位检测模块-22

3.2.4 自动上水模块-25

3.2.5电加热模块-26

第4章 整体系统调试-30

4.1 整体系统软件仿真-30

4.2 整体系统硬件仿真-31

4.2.1 自动加热硬件仿真-30

4.2.2 自动上水硬件仿真-31

第5章　结论与未来-33

5.1 结论-33

5.2 展望-33

参考文献

致谢

附录