示接口电路的设计 光电隔离与辅助加热电路设计 结束语 致谢 参考文献 东华理工大学毕业设计绪论 绪论 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 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，已有百多 家太阳能热水器生产厂。但是与之配套的太阳能热水器控制器却直处在研究与开发阶段。这种控 制器只具有温度和液位显示功能，而且为分段显示，温度显示误差为，水位显示误差为。 这种显示器还称不上控制器不具有温度控制功能，当由于天气原因而光强不足时，就会给热水器 用户带来不便即使热水器具有辅助加热功能，由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费大量 的电能。本文设计的太阳能热水器控制器以单片机为检测控制核心，采用实时时钟， 不仅实现了时间温度和水位三种参数实时显示和控制功能，而且具有时间设定温度设定 与控制功能。温度控制采用模糊控制，控制器可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水 温在设定时间达到预先设定的温度，从而达到小时供应热水的目的。太阳能热水器是太阳能利用 中最常见的种装置，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。他主要由平板集热器蓄水器和连接管道等部件组成，可分循环式直 流式和闷晒式。 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，且排放二氧化碳污染大气，北方用煤气取暖造成城市空气环境污染，这些都是太阳能 热水器良好的外部生存环境。太阳能热水器克服了上述缺点，他是绿色环保产品。它使用简单方 便。太阳能热水器顺呼时代发展的要求，满足人们对环保绿色产品的需求。在人类文明程度日益提 高的今天，它是现代文明社会的最佳选择。应该注意到，集体单位对太阳能热水器的用量很大。新 建商住楼安装热水器，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好。 此款热水器包括主从两大系统主系统的特点是在晴好的天气利用太阳光能为热水器加热 从系统相当于电热水器，它在无光照的情况下利用电辅助加热。它充分利用太阳能的丰富的免费的 资源的优势，同时考虑到在阴天及夜间无法利用太阳能的缺点，充分发挥太阳能热水器和电热水器 的各自优势，这是世面上大部分热水器所不能比拟的。 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，没有污染的巨大能源。随着世界上煤油气的储 量日益减少，能源危机已日益增长，环境污染的危机已威胁着生态平衡，太阳能开发利用的课题已 提到人类的面前。有人预测二十世纪太阳能将由辅助能源上升为主要能源。但由于太阳能的分 散性季节性和地区性又给太阳能利用带来重重困难，有些技术难点尚未突破，产品造价偏高如 光电池。因而尚未被人们大规模的使用。 在太阳能热利用技术中，太阳能热水器是技术上比较成熟造价比较低廉的产品，同时给人民东华理工大学毕业设计绪论 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。 太阳能热水器是以太阳能光热转换，利用温室效应和虹吸原理使水加热的装置，此装置分为两 个不同的概念 太阳能热水工程系统，这种系统由太阳能集热器储水箱管线补水箱组成不同形式的热水 系统，包括自然循环式定温放水式等等，可构成提供热水吨到吨的装置，大多提供集体单 位使用。 太阳能热水器是指将上述各种不见组装成个小系统，提供家庭或需要产热水吨以下的单 位使用，此种装置算为太阳能热水器。太阳能热水器或系统均以其采光面积作为计量单位， 般平方米光面积可产热水升，采光面积每种型号不同，般在平方米。 我国从六五计划期间开始推广太阳能热水器，到目前全国已有万平方米采光面积的太 阳能热水器，厂家又几家发展到全国约有家左右，是目前世界上推广最大的国家之，而且形 成了规模，形成了中国特色的太阳能企业，有中国太阳能协会为中心的学术中心，以中国农村能源 企业协会太阳能热利用专业委员会为中心，制定了产品标准测试条件产品合格证颁发等系列 措施。 世界各国的太阳能热水器生产发展也很快。例如澳大利亚政府规定，在北部地区新建房屋 定要设置太阳能热水器，西澳大利亚已有的新住宅安装了太阳能热水器。 日本现在每年安装太阳能热水器近万台，现在有的家庭安装了太阳能热水器，计划今后 普及率达到，按照日本的阳光计划还将为公寓，办公楼安装套太阳能热水系统，为工 厂安装套工业用太阳能热水系统。以色列的法令规定所有新建筑物必须配度传感器 循环水阀门 冷水阀门 热水阀门 此款热水器利用微机控制主要有以下几种控制功能晨水加热控制温水循环控制冷水集热控制 水箱加热控制。 早晨水温控制 由于清晨太阳光较弱，所以太阳能热水器从系统发挥作用。为了提供温度不低于摄氏度的水， 热水器在清晨点之间对水箱进行电加热，具体控制过程如下 首先，关闭冷水阀门和循环水阀门，然后微机开始进行水箱的温度采集，同时进行温度 的比较，当水箱的温度小于摄氏度时，电热器接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的组成及工作原理 行采集。当温度加热到大于摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。 循环水集热过程 早晨水温控制之后点，设定当日的水箱温度由两位次齿轮开关设定，输入微 机，再利用微机控制系统，通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度。具体控制过程如下 打开循环阀门，关闭冷水进水阀门，热水阀门处于空控状态。然后开始比较温度，若 摄氏度，为止。如若，那么循环水集热过程结束，进入冷水集热控制过程。 冷水集热控制 此时热水箱温度已达到了，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为，和当日的设定温度值 相比较，若则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时段大概为点点。具体控制过程 如下 关闭循环水阀门，打开冷水阀门，热水阀门处于可控状态。若，打开热水阀门 并将保持段时间，若，关闭继续给太阳能集热器加热，知道温度答应，当打开时此 时比较水管水温与的值，若阀门继续保持打开状态，否则关闭。可见，次过程充 分利用太阳光能转化为热能，方便快捷。 水箱加热控制 此时，也许你会问如果没有日照或者日照较弱时，到了晚上我们是否还能洗上热水澡吗答案 是肯定的，不要忘了这款热水器还有个从系统，这时它就要发挥作用了。热水箱温度为，将它 和设定值相比较，从而控制是否打开电加热，控制时段为下午，具体过程如下 若，电加热接通否则，电加热断开，而且，点点中的每个小时有下表的关系 表 时间时温度比较加热值度 最终热水箱的温度加热到设定值。由此可见，即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。 综上所述，太阳能供热控制系统不仅节约而且高度只能化，方便省事，不论日常家居，还是对 宾馆学校等都是最佳选择。东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的组成及工作原理 太阳能热水器组成及原理 热水器装置简图 集热器下降水管循环水管 补给水箱上升水管自来水管热水出水管 热水器主要由集热器循环管道和水箱等组成，图中为典型的热水器装置图。图中集热器按 最佳倾角放置，下降水管的端与循环水箱的下部相连，另端与集热器的下集管接通。上 升水管与循环水箱上部相连，另端与集热器的上集管相接。补给水箱供给循环水箱所 需的冷水。 当集热器吸收太阳辐射后，集热器内温度上升，水温也随之升高。水温升高后，水的比重减轻， 便经上升水管进入循环水箱上部。而循环水箱下部的冷水比重较大，就由水箱下流到集热器下方， 在集热器内受热后又上升。这样不断对流循环，水温逐渐提高，直到集热器吸收的热量与散失的热 量相平衡时，水温不再升高。这种热水利用循环加热的原理，因此又称循环热水器。 集热器是种利用温室效应，将太阳能辐射转换为热能的装置，该装置与般热水交换器不东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的组成及工作原理 样，热交换器通常只是液体到液体，或是液体到气体的热交换过程，而平板行集热器时直接将太阳 辐射传给液体或气体，是个复杂的传热过程。平板型集热器结构形式很多，世界上已实用的集热 器就有直管式瓦楞式扁管式铝翼式等二十多种。 主要芯片的结构与特点 时钟芯片简介 随着年的即将来临，千年虫问题成为困扰当今世界的大难题。过去采用两位数表 示年度的日历系统将要用四位数来表示，因此有关的计算机操作系统和应用软件都要作相应的修改。 据此，美国达拉斯半导体公司最新推出的串行接口实时时钟芯片，采用技 术制成，具有内部晶振和时钟芯片备份锂电池，同时它与目前计算机常用的时钟芯片 和管脚兼容，可直接替换。它所提供的世纪字节在位置，世纪寄存器到 年月日从递增到。采用芯片设计的时钟电路不需任何外围电路和器件，并 具有良好的微机接口。芯片具有微功耗，外围接口简单，精度高，工作稳定可靠等优点， 可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟系统。美国公司推出两款数字时钟芯片 ，两款时钟芯片都将在年月日时分秒时顺利地跳到年 月日零时，并能实年月日的闰年提示，是时钟芯片的增强型品种，结构上 相当于的改进型。芯片都采用引脚双列直插式封装，其引脚接口逻辑和内部操作方 式与基本致，所不同的是芯片的晶体振荡器振荡电路充电电路 和可充电锂电池等起封装在芯片的上方，组成个加厚的集成电路模块，因此， 时钟芯片无需的电源电位检测端，电路通电时其充电电路便自动对可充电电池充电， 充足次电可供芯片时钟运行半年之久，正常工作时可保证时钟数据十年内不会丢失。此外，片内 通用的为的两倍以上。内部有专门的接口电路，从而使得外部电 路的时序要求十分简单，使它与各种微处理器的接口大大简化。使用时无需外围电路元件，只要选 择引脚电平，即可和不同计算机总线连接。 主要技术特点 具有下列主要技术特点 具有完备的时钟闹钟及到年的日历功能，可选择小时制或小时制计时，有和 星期夏令时间操作，闰年自动补偿等功能。 具有可编程选择的周期性中断方式和多频率输出的方波发生器功能。 内部有个时钟控制寄存器，包括个时标寄存器，个状态寄存器和作掉 电保护用的低功耗。 由于该芯片具有多种周期中断速率时钟中断功能，因此可以满足各种不同的待机要求，最东华理工大学毕业设计摘要 摘要 太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。本文结合实际太阳能热水器的具体应用，在介 绍太阳能传感器单片机的特点基础上，详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。这里 根据太阳能热水器对控制器的要求与特点，提出了种基于的太阳能热水器智能控制器的 设计方法，给出了系统硬件设计及软件实现方法。 全文分三大部分。第部分包括第章，描述太阳能的利用和前景发展状况。第二部分包括第 二章，描述太阳能系统组成及工作原理。第三部分包括第三四章硬件设计及电路原理和软件设计， 分别介绍了传感器的特点及应用般的太阳能热水器及循环系统单片机发展和原理，这也是此 款太阳能热水器的理论基础和必要前提。 关键词太阳能热水器传感器模糊控制实时时钟单片机 东华理工大学毕业设计摘要 , , , , 东华理工大学毕业设计目录 目录 摘要 关键词 绪论 太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析 太阳能热水器的应用及意义 第章太阳能热水器的组成及工作原理 系统总体结构设计 早晨水温控制 循环水集热过程 冷水集热控制 水箱加热控制