【摘要】现在，热水器已经实现太阳能加热。很多人都用上了太阳能加热的热水器，太阳能加热的热水器以其方便、节能、环保而备受喜爱。因此，太阳能在很多方面都有应用价值。比如说太阳能电池制作的充电宝，当你手机没电的时候你可以利用太阳能充电，它是利用太阳产生辐射的能量发电的。本论文以STC89C52RC单片机来控制系统。通过设置水箱水位的下限和上限来触发水箱自动上水、自动停水功能。如果水箱的水位超过上限，吸合电磁开关，自来水就会停止供应；当水箱水位低于下限，断开电磁开关，水源就会停供上去；DS1302实时时钟用来设定每日水箱加水和停水的时间，从而使用户实时了解水箱的出水状况；独立按键用于调节想要设定的温度，并且可以设定水位上下限。液晶显示屏上会显示时间温度设定情况。由温度传感器检测水温，单片机会自动测量当前储水箱中水的温度，当水温低于用户所设定最低温度，电加热器闭合开始加热，高于用户所设定的最高温度则自动断开电热丝，停止加热。
目 录
引言 1
（一）课题研究的意义 1
（二）世界各地太阳能热水器的发展状态 1
一、系统总体设计 1
（一）系统总体结构 1
（二）工作原理 2
二、单片机介绍 3
三、系统的硬件设计 4
（一）硬件结构框图 4
（二）水位检测电路 5
（三）自动上水停水控制电路 6
（四）计时时钟模块 6
（五）液晶显示电路 7
（六）独立按键 8
（七）加热控制电路 8
（八）温度检测电路 9
（九）报警电路 10
四、系统的软件设计 11
（一）主程序设计 11
（二）温度检测子程序设计 11
（三）水位检测子程序设计 12
结束语 13
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 源程序 18
引言
（一）课题研究的意义
本课题是基于单片机的太阳能控制器的设计，这篇课题是由硬件结构设计与软件结构设计一起组成的。这篇论文是用单片机ST
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C89C52实现出来的。通过操作水箱水位的最高限位和最低限位来完成自动上水、停水。如果自来水的位置超过所确定的上限，就会打开电磁开关，自来水的位置小于所确定的下限时，吸合电磁开关；DS1302实时时钟用来操作每天上水的时间；独立按键用来调节温度，温度传感器检测水温，单片机会判断当前水箱温度，当水箱的温度低于之前所设的温度，继电器自动闭合开始加热，高于之前设定温度，自动断开电热丝；电热器的取热功率由可控硅操纵，输出的水的温度能够一直保持。伴随太阳能热水器的普遍使用，许多购买者对太阳能热水器所要求的自动化程度越来越高，各个商家为使所生产的产品可以在市面上存活和拓展，连续提高热水器性能的时候，也能连续享受消费者对于太阳能操作方便的需求，因此热水器的智能化程度开始全面发展。这篇论文按照热水器自身能够达到级别，通过把成本整理，就给太阳能热水器提供了一套高智能、质量可靠、方便省钱的控制系统。
（二）世界各地太阳能热水器的发展状态
中国太阳能热水器的发展在1980年那个年代左右，那时定位在落后地区和小城镇。因为太阳能比较节能、环保、省钱，所以深受广大市民的喜爱。1990年过后，各个城市的的发展及家庭对热水的需求逐渐扩大，使太阳能热水器有了较大的提升空间，许多地区都在生产热水器。现在市场上有许多知名的热水器牌子，质量也有一定的差别。希望大家购买的时候要仔细辨别里面的好坏。不要轻易相信营销人员所推荐的东西，要根据自己实际情况购买热水器。
一、系统总体设计
（一）系统总体结构
目前，太阳能热水器厂家数目繁多，所生产的太阳能热水器也比较复杂，但是总体上有三个部分：能够让温度持续很长时间的储水的箱子（保温水箱）、聚集热量的板子（集热板）、让水循环流动的管子（循环水管），各个部分有不同功能。
集热板：用来吸热的元件，表面为特殊图层，一块集热器是由集热板焊接组成。
保温储水箱：这是用来保存白天加热好的热水，这样人们能够在晚上甚至在第二天用上热水，目前市场上保温材料保温热水的效果非常好。
循环水管：冷水从水箱流到集热板的空间，而热水跟着集热板输送到储水箱，组成了一个送水框架。研究循环管道能对保温这个框架起到一个积极的作用。所以，我们应该装一个保温系统，系统对热水的保温性要高。管道保温系统质量要保证，能够用上七八年。如图1所示


图 1 系统总体结构示意图
（二）工作原理
太阳能是指光辐射所产生的能量，现在在发电方面能够有效利用。当地球上有生命的时候就靠太阳的热能和太阳光存活，先人们也知道要把食物晒干，然后把东西有效保存，我们可以在海水中得到盐。但是由于化石燃料越来越少了，使得太阳能技术得到进一步发展。可以利用光电转换和光热转换来从太阳中获取能量。太阳能发电是一种可再生的新型能源，太阳能还可以带来许多其它的特别的能源，如风能、化学能、水的势能。
太阳能的一般来说可以使用的方式有：将太阳能转换成电能储存在蓄电池中、太阳能聚热系统、利用太阳能加热的热水器、通过太阳能来取热和制冷等。
太阳能热水器一般来说在这几个方面的原理：把能量吸收、把温水循环、保温热水三大结构原理，下面是太阳能热水器结构原理解释。
集热板吸热原理：在集热板表面涂上一种加热的涂料，该层可以吸收大量不同波长的太阳光，集热板能够获得足够多的热量而且这种涂层使太阳光更加集中，从而使集热板获得大量的太阳能的热量，使得水的温度能够快速提升。
热水循环原理：冷水敷在水箱底部吸收热量变成热水，热水上浮到水箱上部，整个水箱内水自然对流、来来回回，直到用户的设定值如果太阳光照不足，不能满足水流循环，我们可以买一个水泵安装上之后，能够将热水循环。
保温原理：在白天把热水加热好，在储水箱中保存好。只有在晴天，太阳能热水器能够有效的工作。一般来说我们在白天不怎么用热水，到了晚上才会使用。我们必须通过保温水箱才能存储热水，这样人们可以在晚上甚至白天使用上热水。
二、单片机介绍
单片机主要特性
8K字节程序存储空间
512字节数据存储空间
里面具有4K字节EEPROM储存单元;
可直接使用串口下载
外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 是从外部中断低电平触发中断方式提出
工作温度范围：零下39～零上90℃（工业级）/0～75℃（商业级）
PDIP封装
工作电压：5.6V～3.4V（5V单片机）/3.7V～1.9V（3V 单片机）
用户应用程序空间为8K字节
输入输出口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是双向口，P0口是漏极开路输出，用它扩展总线，就不需要连接上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。

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