【正文】 數(shù)字方式傳輸，具有較強(qiáng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。 分析：考慮到 PT100 價(jià)格比較昂貴，硬件設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，并且很容易受到外界的干擾，適合反應(yīng)較慢的測(cè)溫場(chǎng)合，而集成數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 具有很多優(yōu)點(diǎn)：它能直接將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，測(cè)量精度較高，集成度高，外圍電路少，所以最終選擇 DS18B20。 方案 一：利用 PT100 溫度傳感器通過電橋電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)由放大電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，最終將數(shù)字量送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理。具體電路圖如圖 。由于系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，所以本系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)話并不是很多，大部分功能都是系統(tǒng)按照軟件設(shè)置進(jìn)行。數(shù)碼管的作用是顯示檢測(cè) 的溫度和 水位 ，共用 8個(gè)數(shù)碼管來顯示溫度和 水位 ，前三位顯示溫度值，后三位顯示 水位 值，超過所設(shè)定的最大溫度值或 水位 值時(shí)將觸發(fā)報(bào)警電路。作用有兩個(gè)：其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f 起微調(diào)（ C C2 大， f 變?。?。 STC89C52 內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL1 、 XTAL2 分別是反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件就組成震蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 10 復(fù)位電路 圖 時(shí)鐘 振蕩電路 時(shí)鐘電路是為系統(tǒng)產(chǎn)生所需要的時(shí)鐘信號(hào)，是計(jì)算機(jī)的心臟，控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。由于 STC89C52 帶有 FLASH 閃爍存儲(chǔ)器，可以進(jìn)行多次的程序?qū)懭牒托薷模奖?、?shí)用。 以單片機(jī)為核心，配以一定的外圍電路和軟件，實(shí)現(xiàn)某些功能，就組成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。最小系統(tǒng)板的主要芯片為 STC89C52 單片機(jī)和 HD7279A， STC89C52 單片機(jī)是主要程序控制芯片， HD7279A 是顯示電路的主要芯片。系統(tǒng)的硬件接口電路包括：控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路，蓄水箱溫度和水位檢測(cè)接口電路、設(shè)定鍵和串行顯示接口電路、看門狗和復(fù)位接口電路以及繼電器輸出接口電路等。由于本系統(tǒng)運(yùn)算量不是很大， 沒有太多的中間 數(shù)據(jù)需要處理、保存，因此不再外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)的組成框圖 本 次 太陽能熱水器 系統(tǒng)是一種新型的 智能溫控系統(tǒng) 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以AT89C51 為核 心，將傳感器檢測(cè)技術(shù)、智能控制 相結(jié)合， 整個(gè)系統(tǒng)可分為單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、 DS18B20 檢測(cè)溫度模塊，報(bào)警模塊、檢測(cè)水位模塊、 控制水位模塊和 7279鍵盤顯示模塊。 集熱器是一種利用溫室效應(yīng)，將太陽能輻射轉(zhuǎn)換為熱能的裝置，該裝置與一般熱水交換器不一樣，熱交換器通常只是液體到液體，或是液體到氣體的熱交換過程，而平板行集熱器時(shí)直接將太陽輻射傳給液體或氣體，是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過程。這樣不斷對(duì)流循環(huán)，水溫逐漸提高，直到集熱器吸收的熱量與散失的熱量相平衡時(shí)，水溫不再升高。水溫升高后，水的比重減輕，便經(jīng)上升水管進(jìn)入循環(huán)水箱上部。補(bǔ)給水箱 4供給循環(huán)水箱 3所需的冷水。圖中集熱器 1按最佳傾角放置，下降水管 2的一端與循環(huán)水箱 3 的下部相連，另一端與集熱器 1 的下集管接通。熱 水箱溫度為 T1，將它和設(shè)定值 N 相比較，從而控制是否打開電加熱，控制時(shí)段為下午 。可見，次過程充分利用太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，方便快捷。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)。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。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)。當(dāng)溫度加熱到大于 30 攝氏度時(shí)電熱器斷開，如此反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。 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。 系統(tǒng)要求： ，溫度誤差≤ ℃ 水位顯示誤差 ≤ 5% 。 4 2 系統(tǒng)組成及工作原理 本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換 及 各種信息的顯示等；軟件主要完成 功能計(jì)算和 控制功能等 。 (3)效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。在利用太陽能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。 (4)根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個(gè)意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。 (2)開發(fā)利用太陽能不會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢(shì)能等。太陽能的利用有被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。中國蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。 2 當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始實(shí) 行 “ 陽光計(jì)劃 ” ，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。 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。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽能熱水器的用量很大。太陽能熱水器順呼時(shí)代發(fā)展的要求，滿足人們對(duì)環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。太陽能熱水器 克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。 當(dāng)今社會(huì)發(fā)展日新月 異，人們衣食住行也在不斷的提高。 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。本文設(shè)計(jì)的太陽能熱水器控制器以 80C51 單片機(jī)為檢測(cè) 控制核心，采用 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間、溫度和水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示和 FUZZY 控制功能，而且具有時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與控制功能。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%。目 錄 1 緒論 ............................................. 1 太陽能熱水器的發(fā)展概況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析 .............................. 1 太陽能熱水器的應(yīng)用及意義 .......................................... 2 2 系統(tǒng)組成及工作原理 ................................ 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ...................................................... 4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................. 4 太陽能熱水器組成及原理 ............................................ 6 系統(tǒng)的組成框圖 .................................................... 7 3 硬件設(shè)計(jì) ......................................... 9 最小系統(tǒng)板設(shè)計(jì) ................................................... 9 按鍵及顯示電路 .................................................. 11 溫度采集模塊電路設(shè)計(jì) ............................................ 11 報(bào)警電路模塊 .................................................... 16 繼電器控制加熱電路 .............................................. 17 水位檢測(cè)接口電路 ................................................ 18 水位控制電路 .................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................... 20 軟件設(shè)計(jì)分析 .................................................... 20 軟件程序設(shè)計(jì)要求 ................................................. 20 主程序模塊 ....................................................... 22 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) ................................................. 22 子程序模塊 ....................................................... 23 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................ 30 6 結(jié)論 ............................................ 32 參考文獻(xiàn) .......................................... 33 致 謝 ............................................ 34 附錄 A 電路原理圖 ................................... 35 附錄 B PCB 圖 ...................................... 36 附錄 C 程序代碼 .................................... 37 1 1 緒論 況及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析 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(shí)，就會(huì)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(shí)間不能控制而產(chǎn)生過燒，從而浪費(fèi)大量的電能。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(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到 24 小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。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?，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。它使用簡(jiǎn)單、方便。在人類文明程度日益提高的今天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。新建商住樓安裝熱水器，已是房屋開發(fā)公司計(jì)劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢(shì)更好 [5]。它充分利用太陽能的豐富的免費(fèi)的資源的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)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(shì)，這是世面上大部分熱水器所不能比擬的。太陽能作為一種可再生的新能源 ，越來越引起人們的關(guān)注。 太陽能（ Solar Energy），一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進(jìn)一步發(fā)展。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。 利用太陽能的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： (1)沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利 用，且無須開采和運(yùn)輸。 (3)每年到達(dá)地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于 130 萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。 缺點(diǎn)： (1)分散性：到達(dá)地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。 (2)不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。但有的太陽能利用裝置，因?yàn)樾势?，成本較高 ，總的來說， 3 經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本課題以 51單片機(jī)為檢測(cè)控制核心，采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，不僅實(shí)現(xiàn)了時(shí)間﹑溫度﹑ 水位三種參數(shù)實(shí)時(shí)顯示 ， 而且具有時(shí)間設(shè)定，溫度設(shè)定與控制功能 。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣管 不銹鋼保溫水箱 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 ，該圖的系統(tǒng)控制原理圖如下圖 ： 5 C3