空气能和太阳能供热的宾馆中央热水控制系统设计与实现

蓝良生

摘 要：目前宾馆中太阳能热水器普遍存在着受季节和天气等因素的影响、提供的热量不够、不能够实现全年正常使用以及利用电能辅助加热存在的安全隐患。设计了一个可以对空气能和太阳能实现智能互补的多功能中央热水控制系统，在有太阳光时充分利用太阳能加热，没有太阳光时转换为空气能加热，既环保又安全。

关键词：AT89S51 单片机 温度传感器 热水系统 水位

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系统总体设计方案

本控制系统主要用到1个大水箱和1个小水箱，各种控制阀门用发光二极管代替，发光二极管亮表示打开控制阀门开关，发光二极管灭表示关闭控制阀门开关。系统总体结构框图如图1.1。

根据各功能的要求，本设计的总体思路为：选择两个保温水箱，大水箱即为储放高温水的蓄水箱，小水箱为调温水箱，存放直接供客户使用的热水。

实现的具体步骤为：（1）实时检测太阳集热管中水的温度和大水箱中水的温度，当太阳管中水的温度比大水箱中水的温度高出5°C以上时，延时一些时间，打开循环泵，让太阳管中的热水流回大水箱，当误差降到1度时，关闭循环泵。如此不断的循环检测，即可充分的利用太阳能进行加热。（2）分为夏天和冬天两种模式，每年的5—10月份为夏天模式，11—4月份为冬天模式。当进入夏天模式时，每天16：00开始可以让热泵工作，当进入冬天模式时，每天的12：00允许热泵工作。具体转换是：大水箱的温度以55°C为基准，当大水箱的温度低于55°时，启动空气能辅助加热控制开关。当大水箱的温度低于55°时，则关闭空气能加热控制开关。（3）大水箱经保温管流向小水箱，不断检测小水箱的温度，当小水箱的温度大于55C°时，启动冷水开关进行加水与搅拌，使小水箱的水保持在50-55°C之间。（4）为了能够控制回流，要不断的检测回流管的温度，当回流管低端温度低于45C°时，启动回流控制阀，让回流管的水流回大水箱，循环利用。（5）为了能够全天提供热水，大水箱的水量必须不得低于50%。具体措施为：每天早上9：00开始进行自动加水，直到达到设定的最高水位为止。在9：00—16：30之间，不断检测大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。为了保证晚上能够提供热水，设定16：30后不能加水。（6）为了防止晚上偶尔出现供水不足的情况，傍晚5：00后可以进行手动加水，按下手动加水键，启动加水控制开关，直到达到设定档位时，关闭加水控制开关。以上的步骤，要不断灵活的进行。

2 控制系统硬件设计

2.1 硬件总体设计

根据系统功能要求， 本控制系统以AT89S51单片机为核心，外接的硬件接口电路包括：水箱温度和水位检测接口电路、控制器实时时钟接口电路、设定键和液晶显示接口电路、报警电路、复位接口电路等。系统的总体硬件结构图如图2-1。

2.2 控制系统总体设计原理图

本设计中，检测温度使用DS18B20温度传感器，水位检测利用水的导电性进行设计，时间显示和控制采用DS1302时钟芯片，各种控制阀门用发光二极管指示。

3.控制系统软件设计

系统软件设计时，必须明确热水器对控制器所提出的控制要求。当阳光充足时，热水器会利用太阳能将蓄水箱内的水加热到一定的温度（可能会高于设定温度） ，控制器将不启动辅助加热装置；当阳光不足（阴雨天）时，为了使用户同样能够使用到热水，控制器能够自动启动辅助加热器，将水箱内的水加热到设定温度。这样，热水器不论在什么样的天气里，都能够向用户提供设定温度的热水，从而给用户带来便利。根据上面的要求，控制器软件设计采用模块化结构，包括主程序、键盘中断子程序、显示子程序等。系统主程序主要完成温度、水位检测及进行当前温度值与设定温度值的比较和一些初始化功能。控制系统主程序如图3-1所示：

4 结论

本设计完成了系统方案设计与论证、软件编写、硬件实现及整机调试，该系统结构简单、性能稳定。实现了预期的功能。

参考文献

[1] 李广第，朱月秀，王秀山.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 李凤霞.C语言程序设计教程[M].2版.北京：北京理工大学出版社，2004.

[3] 张景文，王震宏，高为浪，李桂花.基于单片机的太阳能热水器智能控制系统[J].兰州：西华大学学报，2008，27（5）：25-27..

[4] 李华.MCS51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社， 1993.

摘 要：目前宾馆中太阳能热水器普遍存在着受季节和天气等因素的影响、提供的热量不够、不能够实现全年正常使用以及利用电能辅助加热存在的安全隐患。设计了一个可以对空气能和太阳能实现智能互补的多功能中央热水控制系统，在有太阳光时充分利用太阳能加热，没有太阳光时转换为空气能加热，既环保又安全。

关键词：AT89S51 单片机 温度传感器 热水系统 水位

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系统总体设计方案

本控制系统主要用到1个大水箱和1个小水箱，各种控制阀门用发光二极管代替，发光二极管亮表示打开控制阀门开关，发光二极管灭表示关闭控制阀门开关。系统总体结构框图如图1.1。

根据各功能的要求，本设计的总体思路为：选择两个保温水箱，大水箱即为储放高温水的蓄水箱，小水箱为调温水箱，存放直接供客户使用的热水。

实现的具体步骤为：（1）实时检测太阳集热管中水的温度和大水箱中水的温度，当太阳管中水的温度比大水箱中水的温度高出5°C以上时，延时一些时间，打开循环泵，让太阳管中的热水流回大水箱，当误差降到1度时，关闭循环泵。如此不断的循环检测，即可充分的利用太阳能进行加热。（2）分为夏天和冬天两种模式，每年的5—10月份为夏天模式，11—4月份为冬天模式。当进入夏天模式时，每天16：00开始可以让热泵工作，当进入冬天模式时，每天的12：00允许热泵工作。具体转换是：大水箱的温度以55°C为基准，当大水箱的温度低于55°时，启动空气能辅助加热控制开关。当大水箱的温度低于55°时，则关闭空气能加热控制开关。（3）大水箱经保温管流向小水箱，不断检测小水箱的温度，当小水箱的温度大于55C°时，启动冷水开关进行加水与搅拌，使小水箱的水保持在50-55°C之间。（4）为了能够控制回流，要不断的检测回流管的温度，当回流管低端温度低于45C°时，启动回流控制阀，让回流管的水流回大水箱，循环利用。（5）为了能够全天提供热水，大水箱的水量必须不得低于50%。具体措施为：每天早上9：00开始进行自动加水，直到达到设定的最高水位为止。在9：00—16：30之间，不断检测大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。为了保证晚上能够提供热水，设定16：30后不能加水。（6）为了防止晚上偶尔出现供水不足的情况，傍晚5：00后可以进行手动加水，按下手动加水键，启动加水控制开关，直到达到设定档位时，关闭加水控制开关。以上的步骤，要不断灵活的进行。

2 控制系统硬件设计

2.1 硬件总体设计

根据系统功能要求， 本控制系统以AT89S51单片机为核心，外接的硬件接口电路包括：水箱温度和水位检测接口电路、控制器实时时钟接口电路、设定键和液晶显示接口电路、报警电路、复位接口电路等。系统的总体硬件结构图如图2-1。

2.2 控制系统总体设计原理图

本设计中，检测温度使用DS18B20温度传感器，水位检测利用水的导电性进行设计，时间显示和控制采用DS1302时钟芯片，各种控制阀门用发光二极管指示。

3.控制系统软件设计

系统软件设计时，必须明确热水器对控制器所提出的控制要求。当阳光充足时，热水器会利用太阳能将蓄水箱内的水加热到一定的温度（可能会高于设定温度） ，控制器将不启动辅助加热装置；当阳光不足（阴雨天）时，为了使用户同样能够使用到热水，控制器能够自动启动辅助加热器，将水箱内的水加热到设定温度。这样，热水器不论在什么样的天气里，都能够向用户提供设定温度的热水，从而给用户带来便利。根据上面的要求，控制器软件设计采用模块化结构，包括主程序、键盘中断子程序、显示子程序等。系统主程序主要完成温度、水位检测及进行当前温度值与设定温度值的比较和一些初始化功能。控制系统主程序如图3-1所示：

4 结论

本设计完成了系统方案设计与论证、软件编写、硬件实现及整机调试，该系统结构简单、性能稳定。实现了预期的功能。

参考文献

[1] 李广第，朱月秀，王秀山.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 李凤霞.C语言程序设计教程[M].2版.北京：北京理工大学出版社，2004.

[3] 张景文，王震宏，高为浪，李桂花.基于单片机的太阳能热水器智能控制系统[J].兰州：西华大学学报，2008，27（5）：25-27..

[4] 李华.MCS51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社， 1993.

摘 要：目前宾馆中太阳能热水器普遍存在着受季节和天气等因素的影响、提供的热量不够、不能够实现全年正常使用以及利用电能辅助加热存在的安全隐患。设计了一个可以对空气能和太阳能实现智能互补的多功能中央热水控制系统，在有太阳光时充分利用太阳能加热，没有太阳光时转换为空气能加热，既环保又安全。

关键词：AT89S51 单片机 温度传感器 热水系统 水位

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

1制系统总体设计方案

本控制系统主要用到1个大水箱和1个小水箱，各种控制阀门用发光二极管代替，发光二极管亮表示打开控制阀门开关，发光二极管灭表示关闭控制阀门开关。系统总体结构框图如图1.1。

根据各功能的要求，本设计的总体思路为：选择两个保温水箱，大水箱即为储放高温水的蓄水箱，小水箱为调温水箱，存放直接供客户使用的热水。

实现的具体步骤为：（1）实时检测太阳集热管中水的温度和大水箱中水的温度，当太阳管中水的温度比大水箱中水的温度高出5°C以上时，延时一些时间，打开循环泵，让太阳管中的热水流回大水箱，当误差降到1度时，关闭循环泵。如此不断的循环检测，即可充分的利用太阳能进行加热。（2）分为夏天和冬天两种模式，每年的5—10月份为夏天模式，11—4月份为冬天模式。当进入夏天模式时，每天16：00开始可以让热泵工作，当进入冬天模式时，每天的12：00允许热泵工作。具体转换是：大水箱的温度以55°C为基准，当大水箱的温度低于55°时，启动空气能辅助加热控制开关。当大水箱的温度低于55°时，则关闭空气能加热控制开关。（3）大水箱经保温管流向小水箱，不断检测小水箱的温度，当小水箱的温度大于55C°时，启动冷水开关进行加水与搅拌，使小水箱的水保持在50-55°C之间。（4）为了能够控制回流，要不断的检测回流管的温度，当回流管低端温度低于45C°时，启动回流控制阀，让回流管的水流回大水箱，循环利用。（5）为了能够全天提供热水，大水箱的水量必须不得低于50%。具体措施为：每天早上9：00开始进行自动加水，直到达到设定的最高水位为止。在9：00—16：30之间，不断检测大水箱的水位，使其不能低于80%的水位，也不能溢出。为了保证晚上能够提供热水，设定16：30后不能加水。（6）为了防止晚上偶尔出现供水不足的情况，傍晚5：00后可以进行手动加水，按下手动加水键，启动加水控制开关，直到达到设定档位时，关闭加水控制开关。以上的步骤，要不断灵活的进行。

2 控制系统硬件设计

2.1 硬件总体设计

根据系统功能要求， 本控制系统以AT89S51单片机为核心，外接的硬件接口电路包括：水箱温度和水位检测接口电路、控制器实时时钟接口电路、设定键和液晶显示接口电路、报警电路、复位接口电路等。系统的总体硬件结构图如图2-1。

2.2 控制系统总体设计原理图

本设计中，检测温度使用DS18B20温度传感器，水位检测利用水的导电性进行设计，时间显示和控制采用DS1302时钟芯片，各种控制阀门用发光二极管指示。

3.控制系统软件设计

系统软件设计时，必须明确热水器对控制器所提出的控制要求。当阳光充足时，热水器会利用太阳能将蓄水箱内的水加热到一定的温度（可能会高于设定温度） ，控制器将不启动辅助加热装置；当阳光不足（阴雨天）时，为了使用户同样能够使用到热水，控制器能够自动启动辅助加热器，将水箱内的水加热到设定温度。这样，热水器不论在什么样的天气里，都能够向用户提供设定温度的热水，从而给用户带来便利。根据上面的要求，控制器软件设计采用模块化结构，包括主程序、键盘中断子程序、显示子程序等。系统主程序主要完成温度、水位检测及进行当前温度值与设定温度值的比较和一些初始化功能。控制系统主程序如图3-1所示：

4 结论

本设计完成了系统方案设计与论证、软件编写、硬件实现及整机调试，该系统结构简单、性能稳定。实现了预期的功能。

参考文献

[1] 李广第，朱月秀，王秀山.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 李凤霞.C语言程序设计教程[M].2版.北京：北京理工大学出版社，2004.

[3] 张景文，王震宏，高为浪，李桂花.基于单片机的太阳能热水器智能控制系统[J].兰州：西华大学学报，2008，27（5）：25-27..

[4] 李华.MCS51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社， 1993.