基于单片机的太阳能热水器控制系统的设计毕业设计（论文） - 图(3)

（2）温差循环：当集热器顶部温度与储热水箱温度之差T1-T3>7℃（可调）时，水泵P1打开，进行循环，当T1-T3<3℃（可调）时，水泵P1关闭，停止循环。

（3）恒温水箱定温上水：当恒温水箱温度T4大于定温出水设定温度且水位小于6格时，电磁阀E1打开，定温补水；恒温水箱温度T4小于定温出水设定温度或水位达到6格时，电磁阀E1关闭，停止上水。

（4）储热水箱向恒温水箱定温上水：当储热水箱温度T3>40℃（可调）水位小于6格，且电磁阀E1不启动时，启动泵P3，当T3<40℃（同上）或水位达到6格或电磁阀E1启动时，停止P3。

（5）恒温水箱手动上水：在电磁阀E1不启动时，手动启动泵P3上水到设定的水位自动停止。

（6）恒温水箱定时上水：在电磁阀E1不启动时，自动在设定的时间启动P3上水到设定的水位，并自动停止。

（7）恒温水箱自动上水：在电磁阀E1不启动时，通过自动上水键启动循环上水功能，当水箱水位低于设定下限水位时自动启动泵P3，上水到设定上限水位值时，停止P3停止上水。

（8）恒温水箱手动加热：手动启动辅助加热，把恒温水箱内的水加热到设定温度后停止加热。

（9）恒温水箱定时加热：可任意设定辅助加热定时启动时间（建议设定在下午3时到5时之间）。当恒温水箱温度T4在设定时间前达到设定温度时，辅助加热自动取消；而当恒温水箱温度在设定时间前未达到设定温度时，辅助加热自动启动，直到水箱温度T4大于设定值时停止加热。真正做到光电互补，既节电又保证全天候使用。

（10）恒温水箱自动加热：可用辅助加热反复循环加热，使水箱温度恒定在设定温度附近。当水箱温度T4低于设定温度时，自动启动辅助加热，到水箱温度高于设定温度后停止。 （11）定时间段管路循环：在设定时间段内，如果管路温度T5低于设定值，水箱温度T4高于设定值+5℃，启动管路循环泵P2，当T5高于设定温度+3℃或T4低于设定温度+3℃，停止P2。

（12）防冻循环功能：当集热器底部温度T2小于防冻设定温度时，水泵P1启动，进行循环防冻；当集热器底部温度T2大于设定温度+3℃，延时2分钟后防冻循环停止。

（13）防冻电热带功能：当温度T6小于防冻设定温度时，电加热带H1启动；当温度T6大于防冻设定温度+3时，电加热带H1停止。

（14）高温度保护：当集热器顶部温度T1>90℃（可调）时，P1不启动（按泵循环按键可启动P1，5分钟后停）；当T1<90℃（同上）时，恢复启动P1。 （15）定时循环：每天7：00，启动P1，延时5分钟关闭。

（16）自动锁键盘：开机默认键盘锁定，键盘锁指示灯亮（原防冻）：按向上键5秒，键盘指示灯灭，键盘解锁，蜂鸣器响1声，30分钟后锁定。 （17）低水位保护：当水位为0格时，E2，P2不启动。

（18）停电保持：停电时，控制器内置电池可以维持系统时钟继续运行，可以连续运行1年以上，系统运行参数可以永久保存。

（19）故障报警：将可能发生的故障显示在屏幕上，便于故障确认及维修。 （20）宽电压工作：可以承受较宽的电压波动，耐高压、耐低压幅度较大。 （21）安全防护：设有短路、过流、漏电、过温断电四种安全防护功能。

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第2章：太阳能热水器的组成及工作原理

2.1 太阳能热水器组成及原理

2-1 热水器装置简图

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-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1按最佳倾角放置，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。上升水管5与储热水箱3上部相连，另一端与集热器1的上集管相接。恒温水箱4供给储热水箱3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，便经上升水管进入储热水箱上部。而储热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。

集热器是一种利用温室效应，将太阳能辐射转换为热能的装置，该装置与一般热水交换器不一样，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，是一个复杂的传热过程。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。

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2.2 主要芯片的结构与特点

2.2.1 AT89C51单片机结构特点

AT89C51是MCS- 51单片机的基础上精心设计，由美国ATMEL公司生产的高性能八位单片机。内置2KBEPROM的20脚AT89C2051以及内置1KBEPROM的20脚AT89C1051。AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4K字节的在线可重复编程快擦快写程度存储器，能重复写入擦除解1000 次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4KB，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需10ms，仅为87C51的擦除时间的百分之一，与87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽2.7V～6V，全静态工作，工作频率宽，在0Hz～24MHz内，比8751及87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性，系统能快能慢。

AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。另外，AT89C51还具有MCS51系列单片机的所有优点。128×8位内部RAM，32位双向输入输出线，两个十六位定时/计时器，5个中断源，两级中断优先级，一个全双工异步串行口及时钟发生器等。

一、单片机的组成

单片微型计算机简称单片机，它在一块芯片上集成了各种功能部件：中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器、和各种输入/输出（I/O）接口（如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器）等。他们之间相互连接图如2-2图，构成一个完整的微型计算机。

图2-2 单片机结构框图

二、AT89C51结构和功能 （1）特点：

·AT89C51与MCS51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容； ·片内有4K字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

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P1.040VCC1·全静态工作，工作范围：0Hz～24MHz；

2P1.139P0.0·三级程序存储器加密； P1.2338P0.1P1.3P0.2437·128×8位内部RAM ；

P1.436P0.35·32位双向输入输出线； 6P1.5P0.435·两个十六位定时器/计数器； P1.6347P0.533P1.78P0.6·五个中断源，两级中断优先级；

32P0.7RST/VPD989C51·一个全双工的异步串行口；

31RXDP3.010EA/VPP·间歇和掉电工作方式。 TXDP3.111ALE/PROG301229（2）管脚功能： INT0P3.2PSENP3.31328P2.7AT89C51单片机为40引脚芯片，如图2-3INT114P2.6T0P3.427所示。 P3.51526P2.5T11625P2.41) I/O口线：P0、P1、P2、P3共四个口P0WR …… 此处隐藏：3354字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……