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备太阳能热水器，目前普及率已超过。

英法德意希腊五国到年底推广热水器万平方米，比年增长倍多。

国内外太阳能热水器使用量增长如此之快，其根本原因是能源问题环保问题是当今世界各国面临的主要问题之。

太阳能热水器是节能环保产品，故受到广泛重视，发展极快，预计今后每年将以的速度发展。

根据理论计算及实际应用证明，太阳能热水器每平方米光面积年可节约标准煤公斤节电度，或节约液化气公斤。

采用本热水器与电热水器燃气热水器相比，还具有绝对安全，最为卫生的特点，在电费，液化气煤气价格较高的地区，用户年即收回投资，在这以后提供的热水是免费的。

设计可以参考以下的几个意见在设计民用建筑时，若此地区没有集中热水供应，可给用户安装太阳能热水器，以提供热水，提高住房的档次，在设计时将冷热水管线预埋，以平均每套住宅建筑面积平方计算，工程造价大约每平方米增加元，设计工厂浴室时，可考虑采用太阳能热水系统，每平方采光面积产热水升计算，平方米太阳能热水系统可产热水吨，每人每次标准用水升，可解决人的洗浴用水。

作为工厂中低温工业热水，可根据当地各种各样的不同条件予以特殊设计。

东华理工大学毕业设计绪论作为工厂中低温工业热水，可根据当地各种各样的不同条件予以特殊设太阳能热水器的推广应用及经济效益据不完全统计，迄今全国太阳能热水器累计安装使用总量已达万平方米以上。

所以该控制器具有使用方便性价比高工作可靠精度高等特为太阳能热水器的进步推广具有积极的推动作用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第章太阳能热水器的组成及工作原理系统总体结构设计排气管不锈钢保温水箱图系统结构图图为系统设计的结构图，该图的系统控制原理图如下图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热集水热太阳光箱器自来水图系统控制原理图注释热水箱的温度传感器循环水管中的温度传感器集热器中的温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温度数据，通信方便，传输距离远且抗干扰性好与用传统温度传感器组成的多点测温系统相比可节省大量电缆，而且系统得以简化，系统扩充维护十分方便。

可以广泛用于工厂工业过程大型粮仓酿酒厂，食品加工厂的温度检测以及宾馆仪器仪表室等处的温度检测和控制。

东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的硬件设计第章太阳能热水器硬件设计太阳能控制器硬件结构根据控制要求，采用单片机的智能控制器结构框图如图所示。

由于本系统运算量不是很大，没有太多的中间数据需要处理保存，因此不再外扩数据存储器。

仅使用内部已完全能够满足要求。

系统的硬件接口电路包括控制器实时时钟接口电路，蓄水箱温度和水位检测接口电路设定键和串行显示接口电路看门狗和复位接口电路以及继电器输出接口电路等。

图太阳能控制器硬件结构图控制器实时时钟接口电路为实现热水器小时供应热水的目的，控制器必须有个实时时钟来为系统提供准确的基准时间在软件设计上则要实时地读出当前时间，同设定时间比较，以决定系统工作状态。

本系统采用美国半导体公司最新推出的时钟芯片，该芯片采用技术，把时钟芯片所需的晶振和电池以及相关的电路集成到芯片内部，并与管脚完全兼容。

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。

它与单片机的接口电路见下图。

东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的硬件设计图与单片机接口电路模式选择脚接地，选择时序。

的高位地址用的选择，则时钟芯片的高位地址为，而其低位地址则由芯片内部各单元的地址来决定，的中断输出端接上拉电阻，同中断线相连，为单片机提供中断信号。

端口编程为方波输出，经二分频后，驱动两个发光二极管作为时钟的秒闪烁显示。

水位检测和温度检测接口电路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，才能通过软件计算提前开始辅助加热的预加热时间。

要实现辅助加热提前时间的精确计算，最好是采用连续液位传感器，但考虑系统成本，本设计仍采用分段式液位传感器通过软件来提高精度，在水位显示上也仍采用分段显示。

水位检测部分的硬件连接如图所示。

东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的硬件设计图水位监测及显示接口电路检测原理如下当水箱中无水时，个非门均由欧姆电阻上拉成高电平，所以图中各非门输出均为低电平，均不亮。

当水位高于非门的输入探针时，由于水的导电作用，使非门的输入变为低电平，所以其输出变为高电平，点亮，依此类推。

随着水位的上升，各非门输出相继为高电平，依次点亮。

这里要注意的是上拉电阻不能选择太小，因为水的电阻在左右，所以上拉电阻选择太小的话，将在水位升高时，无法把非门输入端拉成低电平。

实验表明，上拉电阻选择在欧姆左右能很好地满足电路的工作要求。

为了使随时能够读出当前的水位情况，这里选用作为状态输入缓冲器。

蓄水箱温度检测电路采用芯片使其换成脉冲信号，送到的口编程为计数器工作模式，通过测量输出脉冲频率的大小来换算成水温高低信号。

看门狗和复位接口电路的设计控制器的看门狗电路由两级芯片组成。

用作为单稳态触发器的定时脉冲发生端，当口线超过定时间不对发正脉冲时，系统将自动复位附录。

东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的硬件设计键盘和显示接口电路的设计键盘电路下图为单片机口构成的中断方式键盘电路。

为行线，为列线，行线与输入与门的组输入端相连，输出端与外部中断相连。

个键号次序如图中标注。

图口构成的中断方式键盘行列式键盘处理程序较为复杂，当有键按下时输出端出现低电平请求中断在中断服务程序中要再次确认是否真有键按下，真有键按下时，再查出是哪个键按下，把该键的键号送入堆栈保护，等待键释放后再将键号弹出中。

该键盘输入处理程序的出口状态是键号在中。

设计中断程序时，先在主程序中将中断系统初始化，并开中断。

在试验演示中通常开中断都设置循环等待。

显示接口电路的设计键盘和显示电路是人机交互的重要手段。

控制键是用户干预系统运行的唯接口，也是用户比较关心的问题。

为了实现控制器对时间与温度的设定及显示功能，串行显示电路采用串入并出芯片驱动位数码管实现时间与温度的静态显示。

该电路只使用的个端口，配接片串入并出移位寄存器与片三端可调稳压器。

其中的引脚为位并行输出端引脚为串行输入端引脚为时钟脉冲输入端，在脉冲的上升沿作用下实现移位，在清除端时，保持原来东华理工大学毕业设计第章太阳能热水器的硬件设计数据状态时，输出清零，其显示电路如图。

图串行口扩展的位显示电路其工作过程如下的串行口设定在方式移位寄存器状态下，串行数据由发送，移位时钟由送出。

在移位时钟的作用下，串行口发送缓冲器的数据位位地移入中。

片串级扩展为个位