2 系统设计方案

2。1 功能要求和设计原则

1。功能要求

本课题设计从合理利用太阳能和节约水资源的角度出发，针对目前家用太阳能热水器使用时显露的缺点来进行设计，从而很好地解决了太阳能热水器易受季节、气候和地域的影响、浪费水资源等问题。

采用单片机控制技术实现太阳能热水器水温、水位的自动检测与控制，漏电检测与报警，增压泵的自动控制，即开即得热水控制，做到既可以手动操作，又能智能控制，完成太阳能热水器自动控制系统设计。 要求：掌握水位、水温的检测方法与原理的相关知识；单片机仿真系统；绘图软件的使用；控制系统原理设计方法。

2。设计原则

本课题研究的太阳能热水器自动控制系统设计严格遵循中华人民共和国城镇建设标准要求，利用温度检测和水位检测技术来控制水温和水位。利用排空技术来进行管道保护防冻。此系统设计需要遵循的设计原则:

(1) 稳定性；此系统设计是基于单片机的太阳能热水器自动控制系统设计，针对的是广大的消费者，需要对各种各样室内外的工作环境都适应良好，所以本系统设计必须要确保在信号采集和信号传输以及信号处理时的安全可靠，这才可以让控制器系统在各种各样复杂多变的工作环境里保持着安全稳定可靠。

(2) 精确性；系统进行信号采集的技术很先进，能实时精准的了解水温和水位，保证信号以及数据的采集和测量精准，以此来有效防止太阳能热水器发生干烧和过烧，因此需要考虑电路在硬件方面、软件方面和元器件方面的方案选择。

(3) 经济性；因为此系统是针对于广大消费者用户的，因此要考虑到产品的制作成本和销售价格，产品选择的材料要经济实惠，在电路设计方面要选择易于维修，便于更换的电路，以此来降低制作成本和销售价格，也方便用户在使用过程中发生故障时的维修。文献综述

(4) 节能性；由于此系统设计中的各个模块功能元件都容易耗电，这就需要选择的系统设计是节能型系统，系统设计需要选用低功耗的节能元器件。

(5) 适应性；此系统需要良好地适应各种各样的室内外工作环境。适应温度范围要大，需要有应对各种各样天气环境的功能设计，适应性要强。 

2。2 方案论证

基于单片机的太阳能热水器自动控制系统设计中所需的功能有许多元件及技术可以实现，也有各种方案可以选择，每个方案都各有其优缺点。本设计将会选用在各方面都比较符合要求的方案以进行系统设计。

方案一：

采用温度传感器[5]，来测量水箱中水的温度，并实时的在数码管上显示出来，利用单片机控制继电器来切断或接通加热管电源对水箱内的水的温度进行控制，阳光充足时不需要接通电源用加热管加热，阳光不足时就会自行启动电加热管，实现光电加热互补功能；采用开关式传感器，利用水位达到某一个规定位置时电压变低通过单片机控制继电器关闭或打开电磁阀来控制水量，在水量不足时实现自动上水功能；除了自动控制之外，还可以利用按键电路进行手动控制，实现手动上水、手动加热，并点亮相关的功能指示灯。本方案实现了太阳能热水器的水温检测、水位检测、自动加热、自动上水、手动加热、手动上水、水温水位显示的功能。系统框图如图2-1所示。

 方案一系统框图

此方案的优点是可以实现水温和水位的检测以及显示功能、实现太阳光加热和电辅助加热的功能互补以及自动和手动上水功能，实现智能控制和手动操作的相互配合；另外，此方案还具有结构简单不复杂，可靠性比较高，制作成本低等优点；但是此方案的缺点是不能够即开即得热水而且缺少漏电保护和报警电路。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-