【正文】 目錄摘 要 3（緒論） 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 AT89S51單片機(jī)的最小系統(tǒng) ： 3 AT89S51單片機(jī)時鐘電路 3 AT89S51單片機(jī)復(fù)位電路 3 3 3 鍵盤電路的硬件設(shè)計 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3結(jié)束語 3摘 要目前,太陽能熱水器控制器還一直處于研究與開發(fā)階段,市面在售的控制器絕大部分只具備溫度和水位顯示功能,不具備溫度水位的自動控制功能。雖然有的控制器配有電加熱輔助裝置,但都不是全智能型的,給用戶使用帶來許多不便。太陽能單片機(jī)控制系統(tǒng)是對其水溫與水位的不同進(jìn)行檢測和控制。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、太陽能熱水器、溫控系統(tǒng)ABSTRACTAt present, the solar water heater controller also has been in research and development stage, most of the market in the sale of the controller only has the temperature and water level display, do not have the temperature of the water level control function Although some of the controller is equipped with electric heating system, but not all of the intelligent type, and caused much inconvenience to usersSolar SCM control system is its water temperature and water level detection and control of the differentKeywords：Microcontroller, solar water heaters, temperature control system（緒論） 目前，中國已成為世界上最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國，年產(chǎn)量約為世界各國之和，已有一百多家太陽能熱水器生產(chǎn)廠。但是與之配套的太陽能熱水器控制器卻一直處在研究與開發(fā)階段。這種控制器只具有溫度和液位顯示功能， 而且為分段顯示，溫度顯示誤差為10%，水位顯示誤差為25%。這種顯示器(還稱不上控制器)不具有溫度控制功能，當(dāng)由于天氣原因而光強(qiáng)不足時，就會給熱水器用戶帶來不便；即使熱水器具有輔助加熱功能，由于加熱時間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費(fèi)大量的電能。本文設(shè)計的太陽能熱水器控制器以80C51單片機(jī)為檢測控制核心，采用DS12887 實(shí)時時鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時顯示和FUZZY控制功能，而且具有時間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能。溫度控制采用模糊控制， 控制器可以根據(jù)天氣情況利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫在設(shè)定時間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時供應(yīng)熱水的目的。太陽能熱水器是太陽能利用中最常見的一種裝置，經(jīng)濟(jì)效益明顯，正在迅速的推廣應(yīng)用，太陽能熱水器能夠?qū)⑻栞椛淠苻D(zhuǎn)換熱能，供生產(chǎn)和生活使用。他主要由平板集熱器、蓄水器和連接管道等部件組成，可分循環(huán)式、直流式和悶曬式。當(dāng)今社會發(fā)展日新月異，人們衣食住行也在不斷的提高?，F(xiàn)有電熱型熱水器費(fèi)用昂貴及燃?xì)庑偷牟话踩裕遗欧哦趸嘉廴敬髿?，北方用煤氣取暖造成城市空氣環(huán)境污染，這些都是太陽能熱水器良好的外部生存環(huán)境。太陽能熱水器 克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。它使用簡單、方便。太陽能熱水器順呼時代發(fā)展的要求，滿足人們對環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。在人類文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會的最佳選擇。應(yīng)該注意到，集體單位對太陽能熱水器的用量很大。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢更好[5]。此款熱水器包括主、從兩大系統(tǒng)：主系統(tǒng)的特點(diǎn)是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱；從系統(tǒng)相當(dāng)于電熱水器，它在無光照的情況下利用電輔助加熱。它充分利用太陽能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢，同時考慮到在陰天及夜間無法利用太陽能的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮太陽能熱水器和電熱水器的各自優(yōu)勢，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭，沒有污染的巨大能源。隨著世界上煤、油、氣的儲量日益減少，能源危機(jī)已日益增長，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽能開發(fā)利用的課題已提到人類的面前。有人預(yù)測：二十一世紀(jì)太陽能將由輔助能源上升為主要能源。但由于太陽能的分散性、季節(jié)性和地區(qū)性又給太陽能利用帶來重重困難，有些技術(shù)難點(diǎn)尚未突破，產(chǎn)品造價偏高（如光電池）。因而尚未被人們大規(guī)模的使用。在太陽能熱利用技術(shù)中，太陽能熱水器是技術(shù)上比較成熟、造價比較低廉的產(chǎn)品，同時給人民提供不耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對安全的熱水而受到人們的歡迎。太陽能熱水器是以太陽能光熱轉(zhuǎn)換，利用溫室效應(yīng)和虹吸原理使水加熱的裝置，此裝置分為兩個不同的概念：，這種系統(tǒng)由太陽能集熱器、儲水箱管線、補(bǔ)水箱組成不同形式的熱水系統(tǒng)，包括自然循環(huán)式、定溫放水式等等，可構(gòu)成提供熱水10噸到100噸的裝置，大多提供集體單位使用。，提供家庭或需要產(chǎn)熱水1噸以下的單位使用，此種裝置算為太陽能熱水器。太陽能熱水器（或系統(tǒng)）均以其采光面積作為計量單位，一般1平方米光面積可產(chǎn)熱水100升，采光面積每種型號不同，～。我國從“六五”計劃期間開始推廣太陽能熱水器，到目前全國已有250萬平方米采光面積的太陽能熱水器，廠家又幾家發(fā)展到全國約有180家左右，是目前世界上推廣最大的國家之一，而且形成了規(guī)模，形成了中國特色的太陽能企業(yè)，有中國太陽能協(xié)會為中心的學(xué)術(shù)中心，以中國農(nóng)村能源企業(yè)協(xié)會太陽能熱利用專業(yè)委員會為中心，制定了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、測試條件、產(chǎn)品合格證頒發(fā)等一系列措施。世界各國的太陽能熱水器生產(chǎn)發(fā)展也很快。例如：澳大利亞政府規(guī)定，在北部地區(qū)新建房屋一定要設(shè)置太陽能熱水器，西澳大利亞已有25%的新住宅安裝了太陽能熱水器。日本現(xiàn)在每年安裝太陽能熱水器近50萬臺，現(xiàn)在有20%的家庭安裝了太陽能熱水器，計劃今后普及率達(dá)到25%，按照日本的“陽光計劃”還將為公寓，辦公樓安裝6500套太陽能熱水系統(tǒng)，為工廠安裝1900套工業(yè)用太陽能熱水系統(tǒng)。以色列的法令規(guī)定所有新建筑物必須配備太陽能熱水器，目前普及率已超過60%。英、法、德、意、希臘五國到2000年底推廣熱水器600萬平方米，比1990年增長2倍多。國內(nèi)外太陽能熱水器使用量增長如此之快，其根本原因是：能源問題、環(huán)保問題是當(dāng)今世界各國面臨的主要問題之一。太陽能熱水器是節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品，故受到廣泛重視，發(fā)展極快，預(yù)計今后每年將以15%～20%的速度發(fā)展。根據(jù)理論計算及實(shí)際應(yīng)用證明，太陽能熱水器每平方米光面積一年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤200300公斤節(jié)電1500度，或節(jié)約液化氣180公斤。采用本熱水器與電熱水器、燃?xì)鉄崴飨啾?，還具有絕對安全，最為衛(wèi)生的特點(diǎn)，在電費(fèi)，液化氣、煤氣價格較高的地區(qū)，用戶13年即收回投資，在這以后提供的熱水是免費(fèi)的。設(shè)計可以參考以下的幾個意見：，若此地區(qū)沒有集中熱水供應(yīng)，可給用戶安裝太陽能熱水器，以提供熱水，提高住房的檔次，在設(shè)計時將冷、熱水管線預(yù)埋，以平均每套住宅建筑面積65平方計算，工程造價大約每平方米增加1820元，可考慮采用太陽能熱水系統(tǒng)，每平方采光面積產(chǎn)熱水100升計算，100平方米太陽能熱水系統(tǒng)可產(chǎn)熱水10噸，每人每次標(biāo)準(zhǔn)用水40升，可解決250人的洗浴用水。作為工廠中低溫工業(yè)熱水，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè)計。，可根據(jù)當(dāng)?shù)馗鞣N各樣的不同條件予以特殊設(shè)計，太陽能熱水器的推廣應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今全國太陽能熱水器累計安裝使用總量已達(dá)300萬平方米以上。所以該控制器具有使用方便、性價比高、工作可靠、精度高等特為太陽能熱水器的進(jìn)一步推廣具有積極的推動作用。本設(shè)計具有很強(qiáng)的實(shí)用性,用成本低廉的電阻式傳感器以及電極配以單片機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)實(shí)際中的太陽能熱水器的水溫的控制以及水位的顯示。本裝置電路簡單、實(shí)用性強(qiáng)、性價比高、水溫控制靈活，水位顯示直觀醒目?？蓮V泛應(yīng)用于家庭生活對太陽能熱水器的水位顯示與水溫控制。具有良好的市場前景。能夠根據(jù)水位和水溫兩個條件控制是否需要進(jìn)水，每次只進(jìn)整個水箱的四分之一水量，也可以在手動狀態(tài)下自由進(jìn)水（上滿時自由停止）或停止進(jìn)水?？刂葡到y(tǒng)具有手動和自動切換功能；具有水溫和水位顯示功能；具有進(jìn)水超水位和超水溫報警指示；用水時若水溫達(dá)不到設(shè)置值時，可手動起動加熱裝置，這樣可在很大程度上節(jié)約電能；用水時可自由調(diào)節(jié)水溫；控制系統(tǒng)具體管道排空功能，這樣防止冬天時因水管內(nèi)有積水而在夜間凍裂水管。水位由潛入儲水容器不同深度的水位電極和潛入容器底部的公共電極（導(dǎo)線）檢測；并由四個綠色LED發(fā)光二極管顯示：若無水則綠燈不亮；若有四分之一儲水箱的水亮一盞綠燈；通過觀察綠燈點(diǎn)亮的數(shù)量可識別水位的高低，這里取5段顯示，也可根據(jù)需要進(jìn)行增減。水溫由四個LED數(shù)碼管顯示，前三個數(shù)碼管顯示的為溫度最后一個數(shù)碼管我們只用到了四段碼顯示為溫度的符號C，℃。系統(tǒng)組成 ： 如圖31所示，本系統(tǒng)主要由控制器、自動控制閥、手動控制閥、水位檢測電極、水溫檢測傳感器、電阻加熱絲、儲水箱等組成 控制器：主要通過里面的電磁閥控制YV1和YV2的通斷，控制水溫檢測傳感器檢測水溫、控制水位檢測傳感器檢測水在水箱中的位置以及控制電阻加熱絲加熱。自動控制閥：主要通過控制器控制，當(dāng)水箱中的水的實(shí)際溫度大于所設(shè)置的溫度時，自動閥就自動打開往水箱中上水，直到上到上一個目標(biāo)水位為止。圖31 系統(tǒng)組成示意圖 圖 21 系統(tǒng)組成示意圖 手動控制閥：當(dāng)自動閥損壞時，可以通過手動閥進(jìn)行上下水。水位檢測電極：主要用來檢測水箱中水的位置，主要把水箱分成四等分，一共有五個電極，接地的電極放在最水箱的最底下，其余分別放在四等分點(diǎn)上，比如當(dāng)水箱中的水在第一等分和第二等分之間，則顯示水箱中有四分之一的水，當(dāng)超過第二等分，則顯示二分之一的水。水溫檢測傳感器：主要用來檢測水箱中水的實(shí)際溫度。電阻加熱絲：主要用來加熱水箱中水，使其達(dá)到用戶所需要的溫度。 太陽能熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能：晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。（1）早晨水溫控制由于清晨太陽光較弱，所以太陽能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。為了提供溫度不低于30攝氏度的水，熱水器在清晨47點(diǎn)之間對水箱進(jìn)行電加熱，具體控制過程如下：首先，關(guān)閉冷水閥門F2和循環(huán)水閥門F1，然后微機(jī)開始進(jìn)行水箱的溫度采集，同時進(jìn)行溫度的比較，當(dāng)水箱的溫度小于30攝氏度時，電熱器D接通進(jìn)行加熱，同時微機(jī)繼續(xù)對熱水箱的溫度進(jìn)行采集。當(dāng)溫度加熱到大于30攝氏度時電熱器斷開，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。（2）循環(huán)水集熱過程早晨水溫控制之后（7～9點(diǎn)），設(shè)定當(dāng)日的水箱溫度N（由兩位BCD次齒輪開關(guān)設(shè)定），輸入微機(jī)，再利用微機(jī)控制系統(tǒng)，通過太陽光能對熱水箱加熱以達(dá)到理想溫度N。具體控制過程如下：打開循環(huán)閥門F1，關(guān)閉冷水進(jìn)水閥門F2，熱水閥門F3處于空控狀態(tài)。然后開始比較溫度，若（T3T15攝氏度，T2T1）為止。如若T1=N，那么循環(huán)水集熱過程結(jié)束，進(jìn)入冷水集熱控制過程。（3）冷水集熱控制此時熱水箱溫度已達(dá)到了N，冷水要進(jìn)入太陽能集熱器，這時溫度為T3，和當(dāng)日的設(shè)定溫度值相比較，若T3N則將已加熱的水送入熱水箱，每天的控制時段大概為9點(diǎn)～20點(diǎn)。具體控制過程如下：關(guān)閉循環(huán)水閥門F2，打開冷水閥門F2，熱水閥門F3處于可控狀態(tài)。若T3N，打開熱水閥門F3并將保持一段時間，若T3N，關(guān)閉F3繼續(xù)給太陽能集熱器加熱，知道溫度答應(yīng)N，當(dāng)打開F3時此時比較水管水溫T2與