2.1 系统总体结构设计
排气管。不锈钢保温水箱。
图2-1系统结构图。
图2-1为系统设计的结构图，该图的系统控制原理图如下图2-2：t3t2
f 3热集。
水热太阳光。f1箱器。
t1d自来水。f2
图2-2 系统控制原理图。
注释：t1：热水箱的温度传感器。
t2：循环水管中的温度传感器。
t3：集热器中的温度传感器。
f1：循环水阀门。
f2：冷水阀门。
f3：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。
1. 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30摄氏度的水，热水器在清晨4-7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f2和循环水阀门f1，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30摄氏度时，电热器d接通进行加热，同时微机继续对热水箱的温度进行采集。当温度加热到大于30摄氏度时电热器断开，如此反复循环保证了温度的稳定。
2. 循环水集热过程。
早晨水温控制之后（7～9点），设定当日的水箱温度n（由两位bcd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n。具体控制过程如下：
打开循环阀门f1，关闭冷水进水阀门f2，热水阀门f3处于空控状态。然后开始比较温度，若（t3-t1>5摄氏度，t2>t1）为止。如若t1=n，那么循环水集热过程结束，进入冷水集热控制过程。
3. 冷水集热控制。
此时热水箱温度已达到了n，冷水要进入太阳能集热器，这时温度为t3，和当日的设定温度值相比较，若t3>n则将已加热的水送入热水箱，每天的控制时段大概为9点～20点。具体控制过程如下：
关闭循环水阀门f2，打开冷水阀门f2，热水阀门f3处于可控状态。若t3>n，打开热水阀门f3并将保持一段时间，若t3n阀门f3继续保持打开状态，否则关闭f3。可见，次过程充分利用太阳光能转化为热能，方便快捷。
4. 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一个从系统，这时它就要发挥作用了。热水箱温度为t1，将它和设定值n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t1表一。
时间（时温度比较加热值（度）
15t1<3516t1<4017t1<4518t1<5019t1<5520t1<60最终热水箱的温度加热到设定值n。由此可见，即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。
综上所述，太阳能供热控制系统不仅节约而且高度只能化，方便省事，不论日常家居，还是对宾馆、学校等都是最佳选择。
2.2太阳能热水器组成及原理。
2-3 热水器装置简图。
1-集热器 2-下降水管 3-循环水管。
4-补给水箱 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的一端与循环水箱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与循环水箱3上部相连，另一端与集热器1的上集管相接。
补给水箱4供给循环水箱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，便经上升水管进入循环水箱上部。而循环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。
3.1.太阳能控制器硬件结构。
根据控制要求，采用80c51单片机的智能控制器结构框图如图1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80c51 内部ram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3-1 太阳能控制器硬件结构图。
3.2. 控制器实时时钟接口电路。
为实现热水器24小时**热水的目的，控制器必须有一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dalla s半导体公司最新推出的时钟芯片ds12887，该芯片采用cmos 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mc146818管脚完全兼容。ds12887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80c51单片机的接口电路见下图3-2。
5v5.1k
+5v 1k
c图3-2 ds12887与单片机接口电路。
模式选择脚mot接地， 选择in tel时序。ds12887 的高位地址用80c51 的p2.4 选择，则时钟芯片的高8位地址为efh，而其低8 位地址则由芯片内部各单元的地址来决定(00h～80h)，ds12887 的中断输出端irq 接上拉电阻，同80c51中断线in to相连，为单片机提供中断信号。
sqw端口编程为2hz方波输出，经二分频后，驱动两个led发光二极管作为时钟的秒闪烁显示。
3.3.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3所示。
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1.省电，因为空气能热水器的热效率高达300 500 比一般的热水器高4 5倍，所以它制热水的成本就很低，也就省电。空气能热水器每天的电费在1 2元钱，与一般热水器相比，每月可节省电费费用约70 80 2.方便舒适，全年候不管阴晴雨雪，全天候24小时不间断连续自动提供热水，比一般太阳能热水器还要方便...
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