AT89C51 单片机的太阳能热水器控制器设计+程序+电路图(2)

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7.3 仿真结果 24

结论 26

参考文献 27

致谢 28

附录源程序清单 29

1 引言

1.1 研究背景

目前，中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国，年产量约为世界各国之和，已有一百多家太阳能热水器生产厂。太阳能热水器是太阳能利用中最常见的一种装置，经济效益明显，正在迅速的推广应用，太阳能热水器能够将太阳辐射能转换热能，供生产和生活使用。

当今社会发展日新月异，人们衣食住行也在不断的提高。现有电热型热水器费用昂贵及燃气型的不安全性，并且排放二氧化碳污染大气层，北方用传统的煤气取暖造成城市空气环境严重污染，这些都是太阳能热水器生存的良好外部环境。太阳能热水器克服了上述缺点，它是绿色产品，使用简单、方便。太阳能热水器顺应了时代发展要求，满足了人们对环保绿色产品的需求。在人类文明程度日益增强的今天，它是现代和谐社会的最优选择。应该注意到，集体单位对太阳能热水器的需求量很大。新建的商住楼安装热水器，已是房屋开发公司计划之内的事，配套热水器的商品房销势更加好。

1.2 太阳能热水器的应用及意义

众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，没有环境污染的巨大能源。随着世界上煤、油、气的储量日渐减少，能源危机日渐增长，环境污染严重威胁着生态的平衡，太阳能的开发利用课题已提到人们的面前。21世纪太阳能将会由辅助型能源上升成为主要能源。但由于太阳能又具有分散性、季节性和地区性的特点，使得太阳能的利用变得困难重重，尚有一些技术未能突破，产品的造价过高（如光电池）。因此太阳能一直没能够被人们大规模的利用。在太阳能的热利用技术里，太阳能热水器是技术上比较成熟、造价比较低廉的产品，同时给人民提供不耗能源、保护环境、绝对安全的热水而受到人们的欢迎。

2 系统方案设计

为了能够在各种天气里利用太阳能热水器，实现系统的水温水位控制，根据系统的设计功能要求，构造总体方框图如图2-1所示。

本设计采用89C51单片机作为系统的CPU进行控制系统工作，由数字传感器DS18B20和水位传感器进行数据采集，89C51对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别控制数码管的信号输入、温度设定的信号输入、水位设定信号的输入、辅助加热设备和报警系统。

2.1 温度控制模块的设计方案

如果温度检测采用热电阻，则电路需接A/D转换电路，再由单片机换计算出实际温度，电路结构复杂，而且也精度不高，而DS18B20温度传感器可以直接与单片机的1位I/O相连接，电路结构简单，占用单片机的接口资源少，精度高，成本低。温度误差可控制在0.5°C，测温范围为-55°C至+125°C，所以测温系统以DS18B20为主要元器件进行设计。

2.2 水位控制模块的设计方案

蓄水箱水位和温度检测部分是实现温度智能控制的重要环节，只有准确地检测出水

位和温度，才能通过软件计算开始辅助加热。查阅资料可知水位的传感器是通过压力传感器变换过来的，最多的是浮球式液位传感器，而且此传感器的适用温度范围和测试精度也适合本系统，但此方案的缺点是价格非常昂贵。考虑系统成本，本设计采用分段式液位传感器，在水位显示上也仍采用分段显示。检测原理:3根线将水箱中的液位分成了3个水位挡，通过和电源正极的结合，利用水导电的特性，通过由9012三极管等元件构成的驱动电路的电平转换，将液位数据输入P3口，通过单片机换算转换成液位数据存入一个存储器单元，随时读取。