【正文】 ................... 2 太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用及意義 ....................................... 3 2 太陽(yáng)能熱水器的組成及工作原理 ........................................ 5 系 統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................... 5 太陽(yáng)能熱水器組成及原理 ......................................... 6 主要芯片的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) ........................................... 7 80C51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ..................................... 7 DS12887 時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 ..................................... 10 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 主要特性及測(cè)溫原理 ................ 16 X24045 芯片介紹 .......................................... 18 3 太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................... 21 太陽(yáng)能控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) ...................................... 21 控制器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路 ........................................ 22 水位檢測(cè)和自動(dòng)加 水電路 ........................................ 22 看門狗和復(fù)位接口電路的設(shè)計(jì) .................................... 23 鍵盤和顯示接口電路的設(shè)計(jì) ...................................... 24 鍵盤電路 ................................................ 24 顯示接口電路的設(shè)計(jì) ...................................... 25 溫度檢測(cè)電路 .................................................. 26 光電隔離與輔助加熱電路設(shè)計(jì) .................................... 27 電源電路的設(shè)計(jì) ................................................ 28 4 控制器的軟件設(shè)計(jì) ................................................... 29 主程序設(shè)計(jì) .................................................... 29 顯示子程序 .................................................... 30 5 設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)與不足 ................................................. 32 總 結(jié) ................................................................ 33 致 謝 ................................................................ 34 參考文獻(xiàn) .............................................................. 35 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1 緒 論 太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，沒有污染的巨大能源。 Vague control。 單片機(jī) 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract II Abstract Water heater solar water heaters as one of the three, because of its nonpolluting, easy to use, low cost longterm investment, and more and more popular, but still be patible with the controller has been in research and development stage, this article solar water heater bined with the specific practical applications, introduced the 8051 design of the use of solar water heater intelligent controller hardware design and software design, use of time DSl2887 chip set, the temperature control functions with a variety of settings, DSl2887 chip with the preservation function, no need to reset whe n power parameters. DS18b20 temperature sensor using a temperature measurement, the software only with fuzzy control algorithm can be based on a variety of environmental factors make the use of auxiliary heating of the water temperature inside the storage time to reach the target temperature, an increase of water level detection and automatic circuit Sheung Shui, as well as anti dry circuit, and a time display. Temperature display function, this paper designed a fully automatic solar water heater controller with easytouse, high stability, energysaving characteristics of high relevance for the user to use hot water to provide a great convenience. Key Words： Solar Water Heater。 模糊控制 。 關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能熱水器 。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 I 摘 要 太陽(yáng)能熱水器作為三大熱水器之一，因其無污染、使用方便、長(zhǎng)期投入成本低等特點(diǎn)，越來越受到人們的青睞，但與之配套的控制器卻還一直處于研究和開發(fā)階段，本文結(jié)合太陽(yáng)能熱水器的具體應(yīng)用，介紹利用 80C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器智能控制器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方案。采用 DSl2887 芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與各種控制功能， DSl2887 芯片具有保存功能 ,斷電時(shí)無需重設(shè)參數(shù)；采用DS18B20 溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了溫度的測(cè)量，軟件采用模糊控制算法可以根據(jù)各種環(huán)境因素利用輔助加熱使蓄水箱內(nèi)的水溫在預(yù)定時(shí)間達(dá) 到設(shè)定溫度；增加了水位檢測(cè)和自動(dòng)上水電路以及防干燒電路，并具有時(shí)間顯示、水溫顯示功能，本文所設(shè)計(jì)的一套全自動(dòng)太陽(yáng)能熱水器控制器具有使用方便、穩(wěn)定性高、實(shí)用性高和節(jié)能等特點(diǎn)，為用戶使用熱水提供了極大的方便。 傳感器 。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 。 Sensor。 Real clock。隨著世界上煤、油、氣的儲(chǔ)量日益減少，能源危機(jī)已日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染的危機(jī)已威脅著生態(tài)平衡，太陽(yáng)能開發(fā)利用的 課題已提到人類的面前。太陽(yáng)熱水器是由全玻璃真空集熱管、儲(chǔ)水箱、支架及相關(guān)附件組成 ， 把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠玻璃真空集熱管。太陽(yáng)能熱水器便是太陽(yáng)能成果應(yīng)用中的一大產(chǎn)業(yè)，它為百姓提供環(huán)保、安全節(jié)能、衛(wèi)生的新型熱水器產(chǎn)品，太陽(yáng)能熱水器就是吸收太陽(yáng)能的輻射熱能，加熱冷水提供給 人們?cè)谏?、生產(chǎn)中使用的節(jié)能設(shè)備。采用 DSl2887 芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)定、溫度設(shè)定與各種控制功能， DSl2887 芯片具有保存功能，斷電時(shí)無需重設(shè)參數(shù)；采用DS18B20 溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了溫度的測(cè)量，軟件采用模糊控制算法可以根據(jù)各種環(huán)境因素利用輔助加熱使蓄水 箱內(nèi)的水溫在預(yù)定時(shí)間達(dá)到設(shè)定溫度；增加了水位檢測(cè)和自動(dòng)上水電路以及防干燒電路，并具有時(shí)間顯示、水溫顯示功能。 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(yáng)能熱水器克服了上述缺點(diǎn)，他是綠色環(huán)保產(chǎn)品。太陽(yáng)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。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及課題研究意義 2 1 目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及課題研究意義 目前太陽(yáng)能熱水器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài) 隨著全球性環(huán)境污染問題的逐漸突出，生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了世界各地主要經(jīng)濟(jì)大國(guó)重點(diǎn)發(fā)展和政策扶持的范疇。 20 世紀(jì) 90 年代以來，聯(lián)合國(guó)召開了一系列各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人高峰會(huì)議，討論制定了世界太陽(yáng)能戰(zhàn)略規(guī)劃、國(guó)際太陽(yáng)能公約、設(shè)立國(guó)際太陽(yáng)能 基金會(huì)等，推動(dòng)了全球?qū)μ?yáng)能的利用和研究開發(fā)。世界上許多國(guó)家非常重視太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)的研究與開發(fā) :美國(guó)首先制定了政府級(jí)的陽(yáng)光計(jì)劃與宏偉發(fā)展目標(biāo)，累計(jì)投入 8 億多元；日本于 1993 年將“節(jié)能計(jì)劃”、“環(huán)境計(jì)劃”合并成“新陽(yáng)光計(jì)劃”；德國(guó)等歐共體國(guó)家與一些發(fā)展中國(guó)家也制定了相應(yīng)的太陽(yáng)能熱利用發(fā)展計(jì)劃。世 界環(huán)境發(fā)展大會(huì)之后，許多國(guó)家又開始重視太陽(yáng)能熱水器在節(jié)約常規(guī)能源的減少排放 CO2方面的潛力，僅據(jù)美國(guó)加利福尼亞州首府 Sacramento 的計(jì)劃，到 2021 年太陽(yáng)能熱水器將替代該州 47000 套家用電熱水器；到 2021 年日本太陽(yáng)能熱水器的擁有量將翻一番。 我國(guó)政府十分重視人口、能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委也制定了“新能源和可再生能源 (太陽(yáng)能等 )發(fā)展綱要”。其中，太陽(yáng)能熱水器作為節(jié)能、環(huán)保、低成本的綠色能源產(chǎn)品，已經(jīng)成為我國(guó)可再生能源領(lǐng)域發(fā)展最快、規(guī)模最大、市場(chǎng)成熟最早的行業(yè)。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及課題研究意義 3 我國(guó)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)，從無到有，從規(guī)模較小到規(guī)模較大，隨著市場(chǎng)需求的迅速增長(zhǎng)和公眾意識(shí)的不斷加強(qiáng)而不斷發(fā)展。截止到 2021 年底，我國(guó)太陽(yáng)能熱水器保有量約 300 萬平方米，占世界保有量的百分之七十，年產(chǎn)量達(dá)到 780 萬平方米，形成了年約 500 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能力。我國(guó)已經(jīng)成為太陽(yáng)能熱水器第一使用國(guó)和生產(chǎn)國(guó)。根據(jù)目前全球能源的消耗量和已探明的石油儲(chǔ)量預(yù)測(cè)，石油只能用到 2020 年左右，天然氣也只能延續(xù)到 2040 年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。 (2)環(huán)境污染 當(dāng)前，由于燃燒煤、石油等化 石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)散布到空中，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響人類的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。 (3)溫室效應(yīng) 化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染，同時(shí)由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變暖。有關(guān)國(guó)際組織已召開多次會(huì)議，限制各國(guó) C02等溫室氣體的排放量。太陽(yáng)每秒鐘放射的能量大約是 x 1023 KW，其中到達(dá)地球的能量高達(dá) 8 x 1013KW，相當(dāng)于 6 x 109t 標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽(yáng)的壽命至少尚有 40 億年，相對(duì)于人東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及課題研究意義 4 類歷史來說，太陽(yáng)可源源不斷的供給地球能量的時(shí)間可以說是無限的。這就決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī) 能源匱乏、枯竭的最有效途徑。這就為常規(guī)能源匱乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問題提供了美好的前景。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 太陽(yáng)能熱水器的組成及工作原理 5 2 太陽(yáng)能熱水器的組成及工作原理 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能熱水器控制器以 8051 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