国外对太阳能热水器的研究始于20世纪50年代初，美国、瑞典、澳大利亚、日本等发达国家纷纷投入了大量人力、物力对太阳能热泵进行深入研究与开发，在各地实施了多项太阳能热泵示范工程，如宾馆、住宅、学校、医院、图书馆以及游泳馆等，取得了一定的经济效益和良好的社会效益。随着技术的不断更新，将会有越来越多、越来越完善的太阳能热水器产品出现，太阳能热水供应系统也会越来越完善。太阳能技术的推广使用，节约了能源改善了环境、提高了人们的生活质量，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。

1.2 太阳能热水器的组成及工作原理

图1-1 热水器的装置简图

1-集热器   2-下降水管   3-储热水箱

4-恒温水箱  5-上升水管  6-自来水管  7-出热水管文献综述

热水器主要是由循环管道、集热器和水箱等部件组成，图中为热水器装置简图。按最佳的倾角放置图中的集热器1，下降水管2的一端与储热水箱3的下部相连，另一端与集热器1的下集管接通。储热水箱3上部与上升水管5相连，集热器1的上集管与上升水管5的另一端相接。恒温水箱4提供储热水箱3需要的冷水。

   当太阳辐射经集热器吸收后，集热器内部温度上升，水温随之升高。水温升高之后，水的比重便减轻，经上升水管流入储热水箱上部。而储热水箱的下部冷水比重大，就由水箱向下流到集热器的下方，到集热器内加热后又会上升。这样不断的对流循环，水温逐渐升高。这种热水利用循环加热的原理，因此又称循环热水器。

2 系统总体设计方案

2.1 系统总体框图

图2-1  系统总体框图

系统总体硬件框图与工作原理：经过对所要设计的控制系统的功能要求进行分析，可以得到系统的总体硬件设计框图，如图2-1所示。

由系统的总框图可以看出该系统的工作原理为：单片机89C51作为控制核心并协调整个系统的工作，通过数字温度传感器检测当前水的温度，数字信号直接送入单片机89C51内，通过单片机的处理在LED数码管上显示当前的温度值。另外一路是在水箱中的水位传感器测得水的压力从而得到水位的高低，水位传感器输出的是0～5V的模拟量，要经过A/D转换成为数字量再送入单片机89C51进行处理，在LED数码管上显示水位值。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

2.2 AT89C51单片机芯片

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位[2]。