张永正 袁 鹏（青岛工学院信息工程系实验室 山东 青岛 266300）
太阳能热水器在目前得到了普遍的使用，但是与之配套的太阳能热水控制器却一直处在研究与发展阶段。目前的控制器只具有温度和水位显示功能，而且具有误差。这种控制器(其实只能称为显示器)不具有温度控制功能，当由于天气原因强光不足时，太阳光无法将热水器中的水加热到用户需要的温度，会给热水器用户带来不便；即使市场上的某些热水器具有辅助加热的功能，其加热时间和加热条件也无法得到很好的控制而产生干烧或过烧的情况，从而浪费大量的能源，无法满足消费者的使用需要。另外目前的太阳能主要是采用手动补水的方式，手动打开进水阀进行补水。当水箱水满后通过导水管将水导出，用户看到水满溢出后再手动关闭进水阀。这种方法使得用户必须手动开关水阀，且容易造成水资源的浪费。在无人值守的时候还会因水溢出太多而泡坏地板，家具。
笔者考察了当前太阳能热水器的功能缺陷，设计了具备温度、水位显示功能和自动控制功能的热水器控制系统，而且配备有辅助电加热装置,实现了比较理想的人机交互界面.该太阳能热水器控制系统采用AT89C52单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、液晶显示电路、水位检测电路、电机控制电路、按键电路、温度检测电路等。液晶实时切换显示当前温度与当前温度，当水位过低时，电机正转上水；当水位达标时，电机停转。当用户用水时会自动加水，并且用继电器控制加热管；用压力传感器测水位。水位在最低限度以上、温度低于一定温度则自动加热；本系统设计简单，成本低，性能优良，具有一定的稳定性和实用性。
1 系统结构
太阳能热水器辅助控制系统结构如图1所示。在真空管太阳能热水器的保温储水箱内增加一个与电热水器类似的电热元件并固定在绝缘底座上，引出交流电源线入户，由辅助控制系统的继电器控制通断电。水位、水温探测器从保温储水箱顶部安装在水箱中，通过电缆线接入用户室内控制器。压力传感器用于检测水位，控制电机进行自动上水和排水。
图1 系统结构图
2 硬件电路设计
由AT89C52、液晶显示电路、按键电路、蜂鸣器电路、电机电路、温度检测电路、电源电路组成。其核心部分为AT89C52。对水箱水温信号的检测采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20，它具有3引脚TO-92小体积封装形式，CPU只需一根端口线就能与DS18B20通信控制读取温度值。水位的检测采用压力传感器，并由公式“p=密度*引力常数*水深”可算出水位。辅助电加热体的通断电采用继电器控制。
图2 硬件原理图
3 系统软件设计
太阳能热水器控制电路设计的软件部分由主程序、检测温度子程序、显示温度子程序、进步电机控制程序、压力检测程序、加热程序组成。在平时编程中，用C语言编写程序有利于实现较复杂的算法，但是汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间。为了提高阅读性，采用C语言。
图3 主程序流程图
4 实现功能
用压力传感器测量水的压力，并由公式p=密度*引力常数*水深，可算出水位。由18B20传感器检测当前容器内的温度，返回给CPU，由液晶显示器显示。控制进步电机正转，实现加水功能。由继电器控制加热管，实现加热功能。当用户用水时，控制系统会根据当前的水位自动加水，保持水位在一定的范围之内，不会溢出，也不会太少。当用户用水时，控制系统会根据当前温度使，容器内的温度保持在一定的温度之上。不会太低。当用户想自主加热，控制系统会根据当前的水位、温度，自主加热，不会使加热棒空烧。也不会使当前容器内的温度太高，以免浪费电能。
［1］杭和平，等.单片机原理与应用[M].机械工业出版社，2012，1.
［2］俞国亮.MCS-51 单片机原理与应用[M].清华大学出版社，2008，1.
［3］康华光.电子技术基础[M].高等教育出版社，2000，6.
