【正文】 ....................................................................... 28 鍵盤電路 ........................................................................................................................ 28 顯示器部分 ............................................................................................................................ 28 IV 顯示器 LCM12864ZK 簡(jiǎn)介 .......................................................................................... 28 顯示器與單片機(jī)接口電路 ............................................................................................ 29 第四章：太陽能熱水器控制器的軟件設(shè)計(jì) .................................................................................. 31 主程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 31 輔助熱源啟動(dòng)子程序 ........................................................................................................... 33 溫度檢測(cè)子程序 .................................................................................................................... 34 DS18B20 溫度顯示 ........................................................................................................ 34 DS18B20 子程序流程圖 ................................................................................................ 35 DS18B20 多點(diǎn)測(cè)量 ........................................................................................................ 36 顯示子程序 ............................................................................................................................ 36 總 結(jié) .............................................................................................................................................. 38 附 錄 .............................................................................................................................................. 40 致 謝 .............................................................................................................................................. 51 1 第一章 緒論 國際太陽能熱水器的發(fā)展現(xiàn)狀 太陽能熱利用，以其易于實(shí)現(xiàn)而在世界各地得到迅速發(fā)展，應(yīng)用規(guī)模越來越大。歐盟提出到 2022 年安裝 1 億平方米太陽能熱水器的規(guī)劃，歐洲太陽能學(xué)會(huì)預(yù)算 2020 年歐洲太陽能熱水器應(yīng)用高達(dá) 14 億平方米。 中國的太陽能熱水器市場(chǎng)發(fā)展很快，總的保有量和年生產(chǎn)能力世界第一。而歐洲以平板式承壓雙循環(huán)為主，且多以生活熱水和采暖相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)，很少以單一熱水供應(yīng)為主，并且產(chǎn)業(yè)化 水平已到了非常高的地步，這是中國太陽能行業(yè)望塵莫及的。這種說法過于偏激，應(yīng)該說在像真空管直插式這種低端產(chǎn)品上，真空管配不銹鋼非承壓水箱確實(shí)比平板熱水器具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，但在分體式與建筑結(jié)合特別是與采暖配套的大型工程應(yīng)用上，平板還具有相當(dāng)強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然真空管熱水器的增長(zhǎng)率會(huì)高于平板熱水器，但由于平板熱水器在世界的普及率很高，在奧地利和荷蘭，接近 100％的太陽能熱水系統(tǒng)是平板，真空管產(chǎn)品在國外市場(chǎng)的普及還需相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)問。生產(chǎn)廠商只專做某一部件， 如GREEN ONE TEC 專做平板集熱器，為歐洲最大的平板集熱器制造商，而水箱則由專業(yè)的水箱制造商制作。 而這種專業(yè)化的分工便于各個(gè)廠家將產(chǎn)品做細(xì)做精， 所以歐洲產(chǎn)品的工藝水平是中國產(chǎn)品在短時(shí)問內(nèi)很難達(dá)到的。制造商不僅制造產(chǎn)品還負(fù)責(zé)市場(chǎng)及品牌運(yùn)作、工程安裝和售后服務(wù)。中國太陽能市場(chǎng)運(yùn)作方式與中國的真空管直插式產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與安裝方式有關(guān)。這一市場(chǎng)運(yùn)作方式對(duì)中國初期的太陽能市場(chǎng)做了很大貢獻(xiàn)。制造商直接面對(duì)消費(fèi)者，面對(duì)終端用戶，便于掌握市場(chǎng)的變化和需求。因?yàn)榧幢阆袂迦A陽光至尊1+1 及力諾的分體式熱水中心這種已經(jīng)簡(jiǎn)化得不能再簡(jiǎn)化的熱水系統(tǒng)， 也需要經(jīng)銷商具有較高的專業(yè)安裝技能及售后服務(wù)能力。而生產(chǎn)企業(yè) 自己到全國各地去安裝及售后服務(wù)則更不現(xiàn)實(shí)。 中國的太陽能產(chǎn)品開發(fā)主要由各個(gè)制造廠的技術(shù)部負(fù)責(zé)，各自為政，包括工程系統(tǒng)應(yīng)用也是如此。中國以前也有一些國營的太陽能研究所，但大多由于體制問題及研發(fā)向與市場(chǎng)嚴(yán)重脫節(jié)而解體或即將解體。 中國太陽能熱水器行業(yè)的發(fā)展概況中國的太陽能熱水器行業(yè)是名副其實(shí)的本土行業(yè)，是國內(nèi)為數(shù)不多的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)之一。國內(nèi)最早的太陽能熱水器產(chǎn)生于二十世紀(jì)五、六十年代，當(dāng)時(shí)的太陽能熱水器是悶曬式，簡(jiǎn)單樸實(shí)，七、八十年代發(fā)展為平板式及直管式。從最初的大錘加榔頭的制造手段，發(fā)展到現(xiàn)在的部分自動(dòng)化，所有涉及這一領(lǐng)域和產(chǎn)品的發(fā)展，都是依靠企業(yè)的推廣和科研院所教授的執(zhí)著追求，造就了我國太陽能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；瘮U(kuò)張。中國的太陽能熱水器市場(chǎng)經(jīng)過幾年的培育，已經(jīng)步入快速發(fā)展期。太陽能熱水器“下鄉(xiāng)”正式開標(biāo)意味著太陽能熱水器行業(yè)得到了政策支持，太陽能熱水器“下鄉(xiāng)”如一縷春風(fēng)，使整個(gè)行業(yè)煥發(fā)強(qiáng)大的生命力。城市市場(chǎng)中，隨著壽命到期熱水器產(chǎn)品更新浪潮的到來，節(jié)能環(huán)保意識(shí)的深入，城市的太陽能熱水器潛在消費(fèi)量將逐步顯現(xiàn)。目前中國太陽能熱水器行業(yè)缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)門檻較低，產(chǎn)品整體技術(shù)含量低，生產(chǎn)廠家多達(dá) 5000 余家，魚目混雜。行業(yè)內(nèi)的一些二線牌子因?yàn)闆]有核心 4 競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品高度同質(zhì)化，只能靠低價(jià)格來謀取生存空間，在管理水平、生產(chǎn)規(guī)模都有限的情況下低價(jià)格只能靠低成本甚至“拼裝”來獲取，如此的低成本勢(shì)必導(dǎo)致低質(zhì)量。行業(yè)集中度會(huì)進(jìn)一步提高，而技術(shù)的升級(jí)、安全性能的提升、產(chǎn)品的創(chuàng)新將是企業(yè)發(fā)展的方向。近年來，我國國內(nèi)的太陽能熱水器市場(chǎng)開始進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，以每年 20%30%的速度遞增，太陽能光熱應(yīng)用面積已占到全球的76%，是整個(gè)歐美地區(qū)的 4 倍之多。目前我國大多數(shù)太陽能熱水器使用方便，節(jié)能，但功能單一，操作較復(fù)雜，控制起來不能達(dá)到理想效果，只有溫度、水位、時(shí)間的顯示功能，而對(duì)其控制的智能化水平不高。鑒于此，為了使使用者可以根據(jù)自己的需求將水溫、水位調(diào)節(jié)到所需值，而且通過顯示屏可知道實(shí)時(shí)水溫、時(shí)間、水位，特對(duì)太陽能熱水器控制器進(jìn)行研究。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。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(jià)偏高（如光電池） 。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(jià)比較低廉的產(chǎn)品，同時(shí)給人民提供不耗能源、保護(hù)環(huán)境、絕對(duì)安全的熱水而受到人們的歡迎。在這里，我們將太陽能熱水器、 5 電熱水器和燃?xì)鉄崴鞯男阅茏饕粋€(gè)粗略的比較。電熱水器的標(biāo)注則是 30L、60L、90L 等等，這是指電熱水器的容水量，相當(dāng)于我們?cè)陔姞t子上加一個(gè)水壺，這個(gè)水壺的盛水量是 30L、60L 、90L。如果這一罐水用完，還要等半小時(shí)左右。 加熱速度方面 目前生產(chǎn)的燃?xì)鉄崴鞔蠖酁榭焖贌崴鳎徽撌裁磿r(shí)候，只要想用熱水，打開燃?xì)忾y和水龍頭，熱水就會(huì)流出來。太陽能熱水器在天氣晴朗的時(shí)候使用更好，最理想的樓層在六至八層。 電熱水器在使用時(shí)需要另外接一根冷水管兌入冷水，當(dāng)罐內(nèi)水不斷流出，冷水不斷加入時(shí)，水溫就會(huì)逐漸下降，直到全部是冷水。 太陽能熱水器使用起來暫時(shí)還不大方便，要上水，且不能保證時(shí)時(shí)有熱水。那么，電熱水器是否也可做成 16kW 的呢？這是不可能的，因?yàn)榧矣秒姳?、電線都無法承受。電熱水器現(xiàn)在都在 500 元以上，加上安裝費(fèi)用，一般不到 1000 元。使用費(fèi)用方面，目前天然氣每立方米為 元，每度電為 元，而太陽能熱水器僅耗水費(fèi)。缺點(diǎn)是使用時(shí)要排出大量的廢氣，廢氣中除了二氧化碳以外，還有一氧化碳，如果使用時(shí)關(guān)閉門窗，通風(fēng)不良，一氧化碳會(huì)增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生中毒事故，但如果能正確地了解這一點(diǎn)，使用時(shí)注意，也是很安全的；另外，燃?xì)鉄崴鲉?dòng)水壓高，有些住高層的用戶如果不裝增壓泵就無法起動(dòng)；安裝不方便，要在墻上打洞、安排氣扇等。缺點(diǎn)是體積大、占用室內(nèi)空間大、易結(jié)水垢、對(duì)電能浪費(fèi)大，最新型的電熱水器內(nèi)置了陽極鎂棒除垢裝置，解決了產(chǎn)品容易結(jié)垢的問題，但陽極鎂棒須兩年更換一次，給保養(yǎng)帶來了麻煩。缺點(diǎn)是安裝復(fù)雜，安裝不當(dāng)會(huì)影響住房的外觀、質(zhì)量及城市的市容市貌；因要安裝在室外，維護(hù)較麻煩。并采用兩個(gè) DS18B20 溫度傳感器串行，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的測(cè)量。本設(shè)計(jì)還添加了輔助熱源，在陰雨天太陽能不足的情況下，單片機(jī)開啟熱源，對(duì)水進(jìn)行加熱，方便用戶的使用。令產(chǎn)品的使用安全，放心。圖中，太陽能集熱器用來收集太陽能對(duì)水進(jìn)行加熱，并輸進(jìn)熱水箱供浴室的正常使用。太陽能集熱器中裝有溫度傳感器 1，此裝置用來感應(yīng)太陽能集熱器中水的溫度，從而判定太陽能是否充足。 浴 室輔助水箱熱 水 箱太 陽 能集 熱 器輔 助熱 源回 水 閥循 環(huán) 泵溫 度 傳 感 器 1水 位 傳 感 器熱 源 泵自 來 水溫 度 傳 感 器 2圖 21 太陽能熱水器結(jié)構(gòu)圖 如圖 21 太陽能熱水器結(jié)構(gòu)圖所示，當(dāng)溫度傳感器 1 檢測(cè)的溫度過低，表示太陽能不充足。這種智能太陽能熱水器不僅使用方便、人性化，而且能有效地節(jié)約能量，減少污染。 太陽能熱水器智能控制裝置的主要功能本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出一個(gè)智能化的太陽能熱水器控制裝置，需具有時(shí)間顯示功能、定時(shí)上水加熱功能，用戶可以實(shí)時(shí)查看溫度水位狀態(tài)，并自由設(shè)定溫度水位。具體功能如下：北京時(shí)間：實(shí)時(shí)顯示北京時(shí)間。水溫指示：顯示太陽能熱水器內(nèi)部實(shí)際水溫。缺水提示：當(dāng)水位從高變低，出現(xiàn)缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報(bào)警，同時(shí) 20% 水位閃爍。 溫控上水：當(dāng)水箱水未加滿，水溫高于用戶設(shè)定的溫控上水溫度（原廠設(shè)制為 60 ℃）自動(dòng)補(bǔ)水至低于溫控溫度 10 ℃的合水溫，此功能可防止出現(xiàn)低水量、高水溫的不合理現(xiàn)象。具備溫控功能的時(shí)間：8:00 ~17:50 。啟動(dòng)加熱時(shí)若低于 50% 水位，則先啟動(dòng)上水再加熱，并將水位加至 80% 。 10 全天候模式：可按用戶個(gè)人需要，全天 24 小時(shí)內(nèi)，可分別設(shè)定早、中、晚三次定時(shí)上水及三次定時(shí)加熱，并且可分別設(shè)定每次定時(shí)上水的水位和定時(shí)加熱的溫度。用戶自行設(shè)定定時(shí)，建議將定時(shí)上水的時(shí)間提前定時(shí)加熱的時(shí)間 1 小時(shí)以上，以便先上水再加熱，建議加熱溫度不超過 60 ℃以免燙傷并節(jié)約電能。持續(xù)按住上水鍵，則取消定時(shí)上水，同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)溫控上水模式（因自動(dòng)上水是必需的） 。1防輔助熱源起火：在啟動(dòng)管道保溫功能廳，測(cè)控議在輔助熱源加熱管道溫度平衡后（通電約 10 分鐘） ，自動(dòng)關(guān)閉，等管道溫度下降后，在次按用戶自行設(shè)定的延時(shí)時(shí)間（原廠設(shè)置 30 分鐘，若設(shè)置為 0 分鐘，則電熱帶長(zhǎng)期通電）啟動(dòng)電熱帶，過程自動(dòng)重復(fù)動(dòng)行，可避免長(zhǎng)期通電電熱帶，節(jié)約電能，并有效防止因長(zhǎng)期通電造成電熱帶老化起火等惡性事故。1斷電顯示：當(dāng)停電時(shí)，測(cè)控議保留用戶預(yù)置的所有參數(shù)，同時(shí)繼續(xù)顯示水溫水位及北京時(shí)間，斷電時(shí)測(cè)控議將按鍵自動(dòng)鎖死，以防誤操作。 1恒溫加熱：水箱水溫低于預(yù)置溫度 5 ℃，立即啟動(dòng)加熱