家用太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng)工程課程：系統(tǒng)工程導(dǎo)論學(xué)院：物流工程學(xué)院班級(jí)：自動(dòng)化061學(xué)號(hào)：0624200018姓名：謝連斌得分：【摘要】：針對(duì)目前家用太陽(yáng)能熱水器功能單一、操作復(fù)雜、操縱不方便等特點(diǎn)，如現(xiàn)在的家用太陽(yáng)能熱水器只具有溫度和液位顯示功能，不具有溫度操縱功能，當(dāng)由于天氣緣故而光線不足時(shí)，就會(huì)給熱水器用戶帶來(lái)不便，因此通過(guò)自己的一番學(xué)習(xí)與查看資料，了解了家用太陽(yáng)能熱水器的工作原理、開(kāi)發(fā)前景，并提出了一種新型的太陽(yáng)能熱水器操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。依照太陽(yáng)能熱水器對(duì)操縱系統(tǒng)的要求，以MCS-51單片機(jī)為中心操縱單元，采納DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能熱水器智能操縱系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)具有時(shí)刻、溫度、水位設(shè)定與操縱功能，且具有良好的抗干擾性能，操縱器還能夠依照天氣情形利用輔助加熱裝置使蓄水箱內(nèi)的水溫達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，給日常生活中的用戶們帶來(lái)便利。名目一、問(wèn)題定義1.1問(wèn)題名稱1.2情形評(píng)估1.2.11.2.1.11.2.1.21.2.1.31.2.1.41.2.21.3處理問(wèn)題所需學(xué)科1.4范疇的評(píng)估1.5所涉及的社會(huì)部門(mén)的決定1.6辨識(shí)涉及問(wèn)題求解情形的利益持有者1.7需求辨識(shí)1.8用戶條件1.9要緊約束的辨識(shí)1.10問(wèn)題劃分成相關(guān)單元1.11問(wèn)題單元間的相互作用2、系統(tǒng)價(jià)值設(shè)計(jì)2.1目標(biāo)表的制定2.2目標(biāo)遞階3、系統(tǒng)綜合3.1系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇3.2具體設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)3.2.1硬件設(shè)計(jì)3.2.2軟件設(shè)計(jì)二、方案的分析2.1方案可行性分析2.1.1市場(chǎng)推測(cè)分析2.1.2技術(shù)進(jìn)展、投資分析2.1.3三、方案決策3.1系統(tǒng)的運(yùn)行、測(cè)試3.2系統(tǒng)接收家用太陽(yáng)能熱水器智能操縱系統(tǒng)工程一、問(wèn)題定義1.1問(wèn)題名稱家用太陽(yáng)能熱水器智能操縱問(wèn)題1.2情形評(píng)估1.2.11.2.1.1（1）1970—1980悶曬式太陽(yáng)能熱水器20世紀(jì)70-80年代，由于國(guó)家經(jīng)濟(jì)進(jìn)展落后，人民生活水平較低，居民多用悶曬式熱水器。由于存在效率低，散熱快，儲(chǔ)水量少，冬季無(wú)法使用等缺點(diǎn)。（2）1980—1989平板式太陽(yáng)能熱水器20世紀(jì)80—90年代，在國(guó)家相關(guān)部門(mén)支持和領(lǐng)導(dǎo)下，北京太陽(yáng)能研究所開(kāi)始從事太陽(yáng)能熱利用的研究，早期開(kāi)發(fā)以平板式太陽(yáng)能熱水器為主。通過(guò)眾多科研人員的努力，逐步進(jìn)展了真空管型太陽(yáng)能熱水器，并逐步成為市場(chǎng)主導(dǎo)產(chǎn)品。（3）2000年后，太陽(yáng)能行業(yè)進(jìn)入高速進(jìn)展時(shí)期。2000年，分體式太陽(yáng)能熱水器逐步開(kāi)始面世，太陽(yáng)能與建筑一體化也成為了行業(yè)的熱點(diǎn)；太陽(yáng)能不再局限在提供家庭生活熱水，還將為現(xiàn)有的采暖、制冷設(shè)備提供中高溫輔助能源。通過(guò)技術(shù)上的開(kāi)發(fā)研究，太陽(yáng)能熱水器功能日趨完善，整機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防凍、自動(dòng)上水、電輔助加熱、水溫水位顯示、安全自檢等全套功能，引領(lǐng)太陽(yáng)能熱水器全面進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。1.2.1.2（1）集熱器系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和其它熱水器不同的是，太陽(yáng)能集熱器是利用太陽(yáng)的輻射熱能加熱冷水，故而加熱時(shí)刻只能在有太陽(yáng)光照耀的白天。（2）保溫水箱和其它保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一樣在晚上才使用熱水，為了使白天生產(chǎn)的熱水在到晚上或隔天使用時(shí)保持一定的溫度，因此必須通過(guò)保溫水箱把熱水儲(chǔ)存起來(lái)。水箱內(nèi)膽水箱內(nèi)是儲(chǔ)存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要；保溫材料的好壞直截了當(dāng)關(guān)系著熱效率和晚間清晨的使用，在冰冷的東北專門(mén)重要。產(chǎn)品質(zhì)量直截了當(dāng)關(guān)系消費(fèi)者的利益。（3）連接管道將冷水輸送到符水箱進(jìn)入集熱器，再?gòu)谋厮鋬?nèi)把熱水輸送到人們使用熱水的通道。叫做連接管道，為使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路，必須設(shè)計(jì)合理、連接正確，循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須有專門(mén)高的質(zhì)量，保證15年以上的使用壽命。（4）智能操縱環(huán)節(jié)智能操縱確實(shí)是通過(guò)傳感器關(guān)于水箱中水位、溫度的測(cè)量進(jìn)行反饋并于所設(shè)定的要求進(jìn)行比較，通過(guò)操縱器關(guān)于偏差進(jìn)行調(diào)劑，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。1.2太陽(yáng)能熱水器不用煤、氣、電，直截了當(dāng)利用太陽(yáng)光使水加熱。它是利用高效吸熱裝置吸取太陽(yáng)輻射能，將冷水加熱并儲(chǔ)存于帶有保溫的水箱中，向用戶提供熱水。其工作原理要緊包括以下幾點(diǎn)：（1）循環(huán)原理：利用冷水比熱水密度大，冷水下沉，熱水上升，形成自然對(duì)流循環(huán)、使水箱中的水逐步變熱，達(dá)到顧客中意的水溫為止。當(dāng)太陽(yáng)強(qiáng)度不足以滿足循環(huán)需要的時(shí)候，能夠在水循環(huán)閉路加一水泵，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)。（2）集熱器吸熱原理：太陽(yáng)能熱水器的集熱器表面，有一專門(mén)的涂層，此涂層對(duì)太陽(yáng)能可見(jiàn)光范疇具有專門(mén)大的吸取率，吸取為熱以后，集熱器的散熱熱輻射波長(zhǎng)在長(zhǎng)波范疇，該涂層對(duì)長(zhǎng)波的發(fā)射率專門(mén)低，如此就有效的“滯留”了太陽(yáng)能的熱量。水循環(huán)的具體過(guò)程是：水在集熱器表面受熱膨脹，密度變小，而循環(huán)回路中的“冷水”密度較大，熱水上升至保溫水槽，冷水下降進(jìn)入集熱器受熱，如此循環(huán)。1.2.1.4（1）太陽(yáng)能熱水器智能化操作有待于改善。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，把先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用于太陽(yáng)能熱水器，使其變得更加智能化，給用戶提供更大的便利。（2）太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化存在不和諧的問(wèn)題。一直以來(lái)，太陽(yáng)能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應(yīng)用差不多上企業(yè)夢(mèng)寐以來(lái)的追求，太陽(yáng)能與建筑結(jié)合制造的低能耗高舒服度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能減污，對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)可連續(xù)進(jìn)展具有重大意義。1.2.2針對(duì)目前家用太陽(yáng)能熱水器存在的不足之處，假如像空調(diào)那樣給太陽(yáng)能熱水器配備操縱器，使其能夠自行的完成熱水器的溫度操縱，讓操縱器能夠依照天氣情形利用輔助加熱使蓄水箱內(nèi)的水溫在預(yù)定時(shí)刻達(dá)到設(shè)定溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)劑和操縱的功能，給用戶提供便利。1.3處理問(wèn)題所需學(xué)科要解決太陽(yáng)能熱水器智能操縱問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操縱，需要電路、模電、數(shù)電、單片機(jī)、自動(dòng)操縱理論、檢測(cè)與傳感技術(shù)等方面為知識(shí)背景，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)從而設(shè)計(jì)出一運(yùn)行穩(wěn)固、可靠、便利的操縱系統(tǒng)，給用戶生活提供便利。1.4范疇的評(píng)估由于地理環(huán)境的不同，每一地區(qū)的要求和數(shù)據(jù)參數(shù)不盡相同，本問(wèn)題的解決需要考慮區(qū)域條件、經(jīng)費(fèi)預(yù)算、環(huán)境阻礙等方面，才能專門(mén)好快速使問(wèn)題得以解決。（1）區(qū)域條件上海位于北緯31度14分，東經(jīng)121度29分，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛，夏天時(shí)天氣酷熱，每年有多個(gè)生活最高氣溫超過(guò)攝氏35度，全年日光充足，適宜太陽(yáng)能的運(yùn)用。（2）經(jīng)費(fèi)預(yù)算隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們生活水平日益提高，人們的收入也隨著增長(zhǎng)，關(guān)于售價(jià)在2000~3000左右的太陽(yáng)能熱水器，用戶依舊有能力購(gòu)買(mǎi)。1.5所涉及的社會(huì)部門(mén)的決定家用太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)業(yè)的迅猛進(jìn)展得益于政府部門(mén)采取了強(qiáng)有力的措施，引導(dǎo)該行業(yè)健康的進(jìn)展。2005年2月28日，全國(guó)人大常委會(huì)正式通過(guò)《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，接著，全國(guó)上下開(kāi)始大力提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)；2007年9月上旬，國(guó)家環(huán)?？偩诸C布了環(huán)境愛(ài)護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)》和《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求太陽(yáng)能集熱器》兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，分別從熱性能、健康安全和光污染三個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品提出了技術(shù)要求及其檢驗(yàn)方法。這不僅注重使用環(huán)保，而是要在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、廢棄全過(guò)程都注重環(huán)境行為，使之成為真正的“綠色產(chǎn)品”。同時(shí)明確的能量供給和環(huán)保健康標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，便于對(duì)比實(shí)施，使不合格的小作坊沒(méi)有蒙混過(guò)關(guān)的機(jī)會(huì)。依次標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有熱效率高、對(duì)環(huán)境和人體健康無(wú)害的兩大特點(diǎn)。1.6辨識(shí)涉及問(wèn)題求解情形的利益持有者關(guān)于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器智能操縱，無(wú)疑會(huì)給制造廠商帶來(lái)額外的研究開(kāi)發(fā)支出，需要投入諸多的人力、物力及時(shí)刻，然而假如設(shè)計(jì)成功，他們不僅促進(jìn)了太陽(yáng)能熱水器行業(yè)的進(jìn)展，也會(huì)促進(jìn)市場(chǎng)的銷售，獲得更大的利益。1.7需求辨識(shí)通過(guò)20年的進(jìn)展，太陽(yáng)能熱水器差不多進(jìn)展成為覆蓋面最廣的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)，全球擁有量已超過(guò)1億平方米，在提供生活用熱水和工業(yè)用低溫?zé)崴矫姘l(fā)揮著越來(lái)越大的作用，目前日本有20%的家庭使用太陽(yáng)能熱水器；以色列使用太陽(yáng)能熱水器的家庭超過(guò)了80%；歐美發(fā)達(dá)國(guó)家正在建設(shè)采光面積高達(dá)數(shù)千平方米的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，以用作住宅群的地區(qū)供熱，隨著可連續(xù)進(jìn)展概念為寬敞人們所同意。在日常生活中，家用太陽(yáng)能熱水器的需求將會(huì)越來(lái)越大，其要緊因素有以下幾點(diǎn)：（1）自然環(huán)境因素我國(guó)屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，陸地面積每年同意的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于2.4104億噸標(biāo)準(zhǔn)煤約等于數(shù)萬(wàn)個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和。隨著人們文化素養(yǎng)的提高，太陽(yáng)能資源的重要性越來(lái)越受到寬敞人民群眾的認(rèn)識(shí)與了解，從而推動(dòng)了太陽(yáng)能熱水器制造商們的重視、開(kāi)發(fā)、投資；推動(dòng)了用戶關(guān)于太陽(yáng)能熱水器的需求。（2）社會(huì)因素隨著社會(huì)的進(jìn)展，對(duì)能源的需求在快速增長(zhǎng)，使不可再生能源的貯量不斷減少，同時(shí)燃用不可再生能源而帶來(lái)的全球性污染和生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴(yán)峻，開(kāi)發(fā)利用新型清潔能源的問(wèn)題越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。太陽(yáng)能作為一種取之不盡的清潔能源，通過(guò)了幾起幾落的開(kāi)發(fā)研究之后，現(xiàn)在又進(jìn)入了一個(gè)新的開(kāi)發(fā)利用時(shí)期，促進(jìn)了人們關(guān)于太陽(yáng)能熱水器的需求。（3）人民生活水平的提高及環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛進(jìn)展，人民生活水平得到提高，寬敞居民對(duì)無(wú)污染、衛(wèi)生、節(jié)能、安全、一次投資十余年受益的太陽(yáng)能熱水器這種綠色產(chǎn)品十分青睞。專門(mén)是隨著農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐的加快、農(nóng)民負(fù)擔(dān)的減輕、農(nóng)民可支配購(gòu)買(mǎi)力的提高，從而大大促進(jìn)了家用太陽(yáng)能熱水器潛在的市場(chǎng)需求。1.8用戶條件要設(shè)計(jì)好家用太陽(yáng)能熱水器，第一一定要了解用戶條件。通常為了滿足用戶的要求，通常要考慮以下幾個(gè)因素：（1）價(jià)格關(guān)于一般家庭來(lái)說(shuō)，在購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能熱水器時(shí)第一關(guān)注的確實(shí)是價(jià)格問(wèn)題，一樣價(jià)格頗高的商品，人們往往會(huì)望而卻步，因此價(jià)格適中的商品，易于受到用戶們的青睞。（2）質(zhì)量保證因?yàn)榧矣锰?yáng)能熱水器終年處于室外狀態(tài)，從而用戶關(guān)于太陽(yáng)能熱水器的質(zhì)量就格外重視且提出了更高的要求，而用戶往往還期望所購(gòu)商品有專門(mén)好的質(zhì)量保證及售后修理服務(wù)。（3）操作方式通常用戶期望關(guān)于家用太陽(yáng)能熱水器有便利的操作方法，甚至期望能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)操作，隨時(shí)隨地能夠使用到熱水，在生活中帶來(lái)方便。（4）水量的確定水量的確定必須慎重，因?yàn)樗亲璧K到集熱面積即系統(tǒng)成本。一樣依照用戶提供的用水方式及用水人數(shù)確定水量，每人每次用水水溫為40℃～50℃，用水量為（5）屋面情形在安裝時(shí)一定要考慮樹(shù)蔭及周?chē)趽跷锏淖璧K，水箱沉放的位置，要盡可能放在北面同時(shí)利于集熱器布蹬和系統(tǒng)管道的連接。滿足用戶的需求，給他們帶來(lái)方便。同時(shí)先要保證該位置所能承擔(dān)的重量不低于儲(chǔ)水箱及其外圍等所附加的總重量，以免對(duì)用戶住房的屋面造成損壞及儲(chǔ)水箱安裝存在安全隱患。1.9要緊約束的辨識(shí)關(guān)于生產(chǎn)制造商來(lái)說(shuō)，他們面臨的約束確實(shí)是開(kāi)發(fā)研究所需的費(fèi)用成本、產(chǎn)品質(zhì)量保證、滿足用戶需求、以及如何能專門(mén)好的與建筑實(shí)現(xiàn)一體化，從而拓寬市場(chǎng)。以下幾點(diǎn)因素也阻礙著太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)展：（1）太陽(yáng)能熱水器未與建筑結(jié)合好（2）使用環(huán)境不利（3）電、燃?xì)鉄崴鞯母?jìng)爭(zhēng)1.10問(wèn)題劃分成相關(guān)單元家用太陽(yáng)能熱水器智能操縱系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)單元的合理搭配與連接，可分為操縱器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路、蓄水箱水位和溫度檢測(cè)接口電路、操縱鍵和串行顯示接口電路、繼電器輸出電路、看門(mén)狗和復(fù)位接口電路、軟件調(diào)試運(yùn)行。1.11問(wèn)題單元間的相互作用為了實(shí)現(xiàn)家用太陽(yáng)能熱水器的智能操縱系統(tǒng)，各個(gè)單元的設(shè)計(jì)差不多上重要的。操縱器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路是給智能操縱器提供一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)刻；蓄水箱水位和溫度檢測(cè)接口電路的作用為檢測(cè)水位和溫度，已決定是否進(jìn)行輔助加熱；操縱鍵和串行顯示接口電路的作為是為了給用戶提供方便的操作界面及顯示功能；繼電器輸出電路的作用是為了實(shí)現(xiàn)輔助加熱功能；看門(mén)狗和復(fù)位接口電路的作用提供單片機(jī)復(fù)位功能。2價(jià)值系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1目標(biāo)表的制定（利益持有者）利潤(rùn)目標(biāo)期望新系統(tǒng)短期內(nèi)獲得利潤(rùn)市場(chǎng)目標(biāo)擴(kuò)大市場(chǎng)份額成本目標(biāo)考慮初始費(fèi)用、年花費(fèi)質(zhì)量目標(biāo)質(zhì)量合格，滿足用戶需求性能目標(biāo)提高生產(chǎn)率、成效、效率等性能可靠性目標(biāo)系統(tǒng)在各環(huán)境中能可靠運(yùn)行競(jìng)爭(zhēng)性目標(biāo)爭(zhēng)取占據(jù)市場(chǎng)份額兼容性目標(biāo)能與原系統(tǒng)專門(mén)好的兼容運(yùn)行適應(yīng)性目標(biāo)系統(tǒng)能自行依照環(huán)境調(diào)整靈活性目標(biāo)系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)性能目標(biāo)幸免技術(shù)過(guò)時(shí)簡(jiǎn)單性目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)直截了當(dāng)易明白安全性目標(biāo)系統(tǒng)能可靠運(yùn)行時(shí)刻目標(biāo)開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)能在一定時(shí)刻內(nèi)完成2.2目標(biāo)遞階利潤(rùn)目標(biāo)性能目標(biāo)質(zhì)量目標(biāo)市場(chǎng)目標(biāo)簡(jiǎn)單性目標(biāo)成本目標(biāo)時(shí)刻目標(biāo)安全性目標(biāo)3系統(tǒng)綜合3.1系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇（1）自然循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)的運(yùn)行原理確實(shí)是在光照下集熱器內(nèi)的水被加熱，沿水管上升至水箱上部。水箱內(nèi)的水由于溫度低、密度大而自動(dòng)流進(jìn)集熱器內(nèi)，如此不斷循環(huán)。該系統(tǒng)適用于采光面積較小的系統(tǒng)。（2）強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)的運(yùn)行原理確實(shí)是借助水泵動(dòng)力，在熱水箱底部吸水，通過(guò)集熱器把水送到水箱上部，該系統(tǒng)適用于任何大面積的循環(huán)系統(tǒng)。操縱系統(tǒng)可采納光控或時(shí)控，全自動(dòng)運(yùn)行。（3）定溫放水循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)的運(yùn)行原理確實(shí)是在集熱器內(nèi)加一溫感探頭并與溫控器相聯(lián)，在光照條件下當(dāng)集熱器內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，溫控器使水泵運(yùn)行(從熱水箱底部抽水)，并將集熱器內(nèi)的熱水送到熱水箱上部。當(dāng)集熱器內(nèi)的水溫達(dá)不到設(shè)定值時(shí)水泵即自動(dòng)停止。該系統(tǒng)適用于任何大面積采光系統(tǒng)。（4）智能操縱系統(tǒng)該系統(tǒng)是運(yùn)用操縱器、傳感器等器件，使其能夠自行的完成熱水器的溫度操縱，讓操縱器能夠依照天氣情形利用輔助加熱使蓄水箱內(nèi)的水溫在預(yù)定時(shí)刻達(dá)到設(shè)定溫度，從而達(dá)到24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的。3.2具體設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)3.2硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要緊包括AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)，操縱器實(shí)時(shí)時(shí)鐘、蓄水箱水位和溫度檢測(cè)接口、操縱鍵及串行顯示、看門(mén)狗和復(fù)位接口電路以及繼電器輸出接口電路等。3.3.2.1.1操縱器實(shí)時(shí)時(shí)鐘接口電路為了實(shí)現(xiàn)熱水器24小時(shí)供應(yīng)熱水的目的，操縱系統(tǒng)必須有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘來(lái)為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的基準(zhǔn)時(shí)刻。在軟件設(shè)計(jì)上則要實(shí)時(shí)地讀出當(dāng)前時(shí)刻，同設(shè)定時(shí)刻比較，以決定系統(tǒng)工作狀態(tài)。本系統(tǒng)采納時(shí)鐘芯片DS12C887，該芯片采納CMOS技術(shù)，把時(shí)鐘芯片所需的晶振和電池以及相關(guān)的電路集成到芯片內(nèi)部，同時(shí)還具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)固可靠等優(yōu)點(diǎn)。3.2.1.2蓄水箱水位和溫度檢測(cè)接口電路蓄水箱水位和溫度檢測(cè)部分是實(shí)現(xiàn)溫度智能操縱的重要環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn)確地檢測(cè)出水位和溫度，才能通過(guò)軟件運(yùn)算提早開(kāi)始輔助加熱的預(yù)加熱時(shí)刻。要實(shí)現(xiàn)輔助加熱提早時(shí)刻的精確運(yùn)算，最好是采納連續(xù)液位傳感器，在水位顯示上也仍采納分段顯示。為了使單片機(jī)隨時(shí)能夠讀出當(dāng)前的水位情形，那個(gè)地點(diǎn)選用74LS244作為狀態(tài)輸入緩沖器。蓄水箱溫度檢測(cè)電路采納熱敏電阻，經(jīng)555壓控諧振電路轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，送到單片機(jī)端口。3.2.1.3操縱鍵和串行顯示接口電路鍵盤(pán)和顯示電路是人機(jī)交互的重要手段。操縱鍵是用戶干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行的唯獨(dú)接口，也是用戶比較關(guān)懷的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)操縱系統(tǒng)對(duì)時(shí)刻與溫度的設(shè)定及顯示功能，采納74LS508與74LS244實(shí)現(xiàn)8鍵中斷輸入。串行顯示電路采納串入并出芯片74LS164驅(qū)動(dòng)6位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)時(shí)刻與溫度的靜態(tài)顯示。3.2.1.4繼電器輸出電路在太陽(yáng)能熱水器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，繼電器輸出是實(shí)現(xiàn)蓄水箱輔助加熱的手段。對(duì)繼電器操縱的安全有效是能安全地對(duì)蓄水箱進(jìn)行輔助加熱的保證。3.2.1.5看門(mén)狗和復(fù)位接口電路操縱系統(tǒng)的看門(mén)狗電路由兩級(jí)74LS123芯片組成。用P1.7作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時(shí)脈沖發(fā)生端，當(dāng)P1.7口線超過(guò)一定時(shí)刻不對(duì)74LS123發(fā)正脈沖時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)復(fù)位。3.2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，必須明確熱水器對(duì)操縱器所提出的操縱要求。當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí)，熱水器會(huì)利用太陽(yáng)能將蓄水箱內(nèi)的水加熱到一定的溫度(可能會(huì)高于設(shè)定溫度)，操縱器將不啟動(dòng)輔助加熱裝置；當(dāng)陽(yáng)光不足(陰雨天)時(shí)，為了使用戶同樣能夠使用到熱水，操縱器能夠自動(dòng)啟動(dòng)輔助加熱器，借助電能將水箱內(nèi)的水加熱到設(shè)定溫度。如此，熱水器不論在什么樣的天氣里，都能夠向用戶提供設(shè)定溫度的熱水，從而給用戶帶來(lái)便利。依照上面的要求，操縱器軟件設(shè)計(jì)采納模塊化結(jié)構(gòu)，包括主程序、鍵盤(pán)中斷子程序、顯示子程序等。系統(tǒng)主程序要緊完成溫度、水位檢測(cè)及進(jìn)行當(dāng)前溫度值與設(shè)定溫度值的比較和一些初始化功能。在主程序中采納了查表法進(jìn)行頻率到溫度的轉(zhuǎn)化，同時(shí)在讀取溫度時(shí)，采納讀5次，取排序后的中間值為讀取到的溫度，以此來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行數(shù)字濾波處理。主程序的功能及流程圖：二、方案的分析2.1方案的可行性分析2.1.1市場(chǎng)推測(cè)分析能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今人類面臨的兩大難題，隨著城鎮(zhèn)居民生活水平的不斷提高以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)化大生產(chǎn)的進(jìn)一步進(jìn)展，能源緊缺和生態(tài)環(huán)境惡化將日益成為人民不得不予以高度重視和解決的兩大矛盾。鑒于人們對(duì)燃?xì)?、電熱水器缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，太陽(yáng)能熱水器這種環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品產(chǎn)生了興奮人心的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。同時(shí)我國(guó)政府一直重視新能源和可再生資源的開(kāi)發(fā)利用，提出了“因地制宜，多能互補(bǔ)，綜合利用，講求效益”的總體方針。另外，將新能源的使用和進(jìn)展納入綠色ＧＤＰ，作為對(duì)地點(diǎn)政府政績(jī)考核的重要指標(biāo)之一。國(guó)家對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的大力支持，帶動(dòng)了太陽(yáng)能行業(yè)的飛速進(jìn)展，市場(chǎng)前景專門(mén)寬敞。2.1.