太阳能热水器控制装置设计硬件部分
随着科学技术的不断发展，传统的热水器因能耗高、不清洁环保而被淘汰，新能源热水器（如太阳能）技术得到飞跃发展。 本设计是以AT89C52芯片作为核心，在附以3*3矩阵键盘进行控制电磁阀的导通关断来实现太阳能热水器的功能，其中，水位检测使用分段式液位传感器，可以测量出水箱中水位的高低；水温测量使用DS18B20数字温度传感器，分别放置一个温度传感器用来测量出水口的水温和水箱中的水温；显示模块使用12864液晶显示屏显示；用户可通过显示的温度控制电磁阀开关进行加热或者上水。 本设计的最大优点在于无需等待上水，省时又环保，使整个热水器更凸显数字化和人性化。 关键词热水器，单片机，矩阵键盘，DS18B20温度传感器，分段式液位传感器。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景1
1.2 国内外的研究现状和发展趋势 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
2 总体设计方案 3
2.1 控制系统设计 3
2.2 太阳能热水器的控制与原理 4
2.3太阳能热水器的硬件结构图 5
3 太阳能热水器的硬件设计 6
3.1 单片机部分设计 6
3.2 上水、出水、排空管道设计8
3.3 复位电路设计 10
3.4 时钟振荡电路设计10
3.5 键盘及其显示电路设计 11
3.6 温度采集模块电路设计 15
3.7 水位检测电路设计 18
3.8 光电隔离与辅助加热电路设计 19
3.9 自动管道排空电路设计 21
3.10报警电路设计 22
4 太阳能热水器的软件设计23
5 硬件系统调试25
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
1.1 课题研究背景
在如今时代，全球资源匮乏，能源危机不断加重，形势不容乐观，伴随着气候的不断升高，都严 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
重阻碍经济的发展，威胁着人类的健康生活。因此，世界各国科学家都在不断寻求着新能源，从而取得战略性地位，以求能够达到可持续性发展，并在今后的经济发展中能够取得卓越的地位，获得优势。在众多能源中，科学家们发现:太阳能资源源源不断，且获取方便快捷，使用安全，因此各国科学家致力于发展太阳能资源，在太阳能资源的开发使用中，又以太阳能热水器发展最为迅速，且发展技术日益趋于成熟，产业过程也比其他太阳能资源的开发领域领先不少。因此，使用可替代的环保能源将为我国发展经济的可持续发展打下有力基础。
在十一五期间，由于存在现有的资源和能源边缘的约束，能否解决经济可持续发展问题的重要关键就在于能否找到有效的替代能源，其中，替代能源的开发又孕育着重大的商业机会，一旦发掘成功，可以推动我国经济的可持续发展。
在今后能源消费格局里面，我们将具有有效的资源应用和能源是否具备发展前景的决定因素分为如下两种，其中一种是在能源使用过程中所消耗的成本要低，另一种就是该资源储量要高，并且要具备良好的可再生能力。在此基础上，科学家们发现太阳能的开发恰恰满足这两个决定因素，首先太阳能源源不断，是大自然界的馈赠，是所有化石资源及其他可再生资源的源头。而推动我国更早进入一个多元化、清洁的能源消费新时代就是要大力发展清洁、环保的太阳能资源。有专家对此进行计算，没少推广使用一平米的太阳能热水器，就等同于每年多燃烧近120公斤煤。因此，大多数专家认为清洁环保的太阳能资源应当被大力倡导。
1.2 太阳能热水器项目国内外发展概况
我国从“六五”计划期间开始推广太阳能热水器，到目前为止，全国已有250万平方米采光面积的太阳能热水器，是目前世界上推广最大的国家之一，形成了
具有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，制定了产品标准、测试条件、产品合格证颁发等一系列措施[1]。
在世界范围内，太阳能热水器技术日渐成熟，已形成行业，并以优质的性能不断地冲击着电热水器市场和燃气市场。
国外的太阳能热水器发展很早，在80年代，石油降价，加之取消对新能源减免税优惠的政策导向，使工业发达国家太阳能热水器总销售量徘徊在几十万平方米。
在国际上，太阳能热水器系列产品经过了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展，目前其产品的发展方向仍注重提高集热器的效率，例如：将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层之间，以减少热量的损失；聚酯薄膜的透明蜂窝在德国和以色列的批量生产。
在欧洲太阳能热水器已非常流行，每年新装太阳能集热器面积增长率为年16%左右，法国已装30万平方米，希腊、德国、奥地利保有量之和占欧共体总保有量的80%。欧洲太阳能学会预测到2020年欧洲的太阳能热水器运用高达14亿平方米。欧洲大多数国家都对安装太阳能的家庭实行补贴政策，一般补贴为系统造价的20%50%。德国最高补贴可占系统的60%，而英国每套系统补贴限额为500英镑[2]。
在欧洲以外，印度政府对每个家庭和企业装太阳能热水器系统给予补贴；澳大利亚则为太阳能热水器发绿色证书，每个证书价值400澳元；日本制定了“新阳光计划”和“百万屋顶安装太阳能计划”，已建成世界上最大的太阳光电装置，有15%的家庭安装了太阳能热水器，绝大多数住宅实现了太阳能建筑一体化设计；以色列80%的住宅装有太阳能热水器，政府以立法形式规定高度27米以下新建住宅必须安装太阳能热水器；美国自2001年以来销售太阳能热水器达90万平方米[8]。
国内外太阳能热水器的使用量之所以增长得如此之快，是由于目前全球正在普遍节能环保、绿色生活的观念，各个国家在全球变暖问题上责任重大。太阳能热水器是节能、环保产品，各国十分重视，发展极快，预计今后也将以每年15%～20%的增长速度发展。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景1
1.2 国内外的研究现状和发展趋势 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
2 总体设计方案 3
2.1 控制系统设计 3
2.2 太阳能热水器的控制与原理 4
2.3太阳能热水器的硬件结构图 5
3 太阳能热水器的硬件设计 6
3.1 单片机部分设计 6
3.2 上水、出水、排空管道设计8
3.3 复位电路设计 10
3.4 时钟振荡电路设计10
3.5 键盘及其显示电路设计 11
3.6 温度采集模块电路设计 15
3.7 水位检测电路设计 18
3.8 光电隔离与辅助加热电路设计 19
3.9 自动管道排空电路设计 21
3.10报警电路设计 22
4 太阳能热水器的软件设计23
5 硬件系统调试25
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
1.1 课题研究背景
在如今时代，全球资源匮乏，能源危机不断加重，形势不容乐观，伴随着气候的不断升高，都严 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
重阻碍经济的发展，威胁着人类的健康生活。因此，世界各国科学家都在不断寻求着新能源，从而取得战略性地位，以求能够达到可持续性发展，并在今后的经济发展中能够取得卓越的地位，获得优势。在众多能源中，科学家们发现:太阳能资源源源不断，且获取方便快捷，使用安全，因此各国科学家致力于发展太阳能资源，在太阳能资源的开发使用中，又以太阳能热水器发展最为迅速，且发展技术日益趋于成熟，产业过程也比其他太阳能资源的开发领域领先不少。因此，使用可替代的环保能源将为我国发展经济的可持续发展打下有力基础。
在十一五期间，由于存在现有的资源和能源边缘的约束，能否解决经济可持续发展问题的重要关键就在于能否找到有效的替代能源，其中，替代能源的开发又孕育着重大的商业机会，一旦发掘成功，可以推动我国经济的可持续发展。
在今后能源消费格局里面，我们将具有有效的资源应用和能源是否具备发展前景的决定因素分为如下两种，其中一种是在能源使用过程中所消耗的成本要低，另一种就是该资源储量要高，并且要具备良好的可再生能力。在此基础上，科学家们发现太阳能的开发恰恰满足这两个决定因素，首先太阳能源源不断，是大自然界的馈赠，是所有化石资源及其他可再生资源的源头。而推动我国更早进入一个多元化、清洁的能源消费新时代就是要大力发展清洁、环保的太阳能资源。有专家对此进行计算，没少推广使用一平米的太阳能热水器，就等同于每年多燃烧近120公斤煤。因此，大多数专家认为清洁环保的太阳能资源应当被大力倡导。
1.2 太阳能热水器项目国内外发展概况
我国从“六五”计划期间开始推广太阳能热水器，到目前为止，全国已有250万平方米采光面积的太阳能热水器，是目前世界上推广最大的国家之一，形成了
具有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，制定了产品标准、测试条件、产品合格证颁发等一系列措施[1]。
在世界范围内，太阳能热水器技术日渐成熟，已形成行业，并以优质的性能不断地冲击着电热水器市场和燃气市场。
国外的太阳能热水器发展很早，在80年代，石油降价，加之取消对新能源减免税优惠的政策导向，使工业发达国家太阳能热水器总销售量徘徊在几十万平方米。
在国际上，太阳能热水器系列产品经过了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展，目前其产品的发展方向仍注重提高集热器的效率，例如：将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层之间，以减少热量的损失；聚酯薄膜的透明蜂窝在德国和以色列的批量生产。
在欧洲太阳能热水器已非常流行，每年新装太阳能集热器面积增长率为年16%左右，法国已装30万平方米，希腊、德国、奥地利保有量之和占欧共体总保有量的80%。欧洲太阳能学会预测到2020年欧洲的太阳能热水器运用高达14亿平方米。欧洲大多数国家都对安装太阳能的家庭实行补贴政策，一般补贴为系统造价的20%50%。德国最高补贴可占系统的60%，而英国每套系统补贴限额为500英镑[2]。
在欧洲以外，印度政府对每个家庭和企业装太阳能热水器系统给予补贴；澳大利亚则为太阳能热水器发绿色证书，每个证书价值400澳元；日本制定了“新阳光计划”和“百万屋顶安装太阳能计划”，已建成世界上最大的太阳光电装置，有15%的家庭安装了太阳能热水器，绝大多数住宅实现了太阳能建筑一体化设计；以色列80%的住宅装有太阳能热水器，政府以立法形式规定高度27米以下新建住宅必须安装太阳能热水器；美国自2001年以来销售太阳能热水器达90万平方米[8]。
国内外太阳能热水器的使用量之所以增长得如此之快，是由于目前全球正在普遍节能环保、绿色生活的观念，各个国家在全球变暖问题上责任重大。太阳能热水器是节能、环保产品，各国十分重视，发展极快，预计今后也将以每年15%～20%的增长速度发展。
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