基于STC89C52的红外遥控智能太阳能热水器控制系统

摘要：针对现在的太阳能热水器普遍存在如：电路复杂、成本较高、不具有防护功能、易引起管道冻裂、伴热带容易引起火灾、操作繁琐等的问题，文章设计了红外遥控太阳能控制系统，系统选用STC89C52作为系统主要中心处理器进行温度和水位的控制，采用ADC0832为双通道A/D芯片，外接DS1302时钟芯片和继电器执行电路。采用自动上水、自动排空、红外遥控等解决了目前存在的问题，实验证明此系统方案准确可行。

0 引言

随着社会节能技术的不断改革创新，太阳能成为新时代可持续发展战略中的绿色标签，太阳能热水器已经变成我们日常里不可或缺的设备。然而，现在商场上销售的太阳能热水器普遍存在如：电路复杂、成本较高、不具有防护功能、易引起管道冻裂、伴热带容易引起火灾、操作繁琐等的问题，使得太阳能热水器在冬天容易引起火灾、容易漏电和浪费电等一系列安全隐患。的系统功能有很的新起管道冻裂，伴热带容易引起火灾。本系统引进的自动上水、自动排空、红外遥控等先进技术正好解决了上述的管道冻裂、容易引起火灾、容易漏电和浪费电等一系列安全隐患，方便使用，节约能源。

1 系统基本结构及功能

系统硬件设计选取STC89C52作为主控芯片，硬件设计涉及以下几个方面;温度传感器信息采集电路、水位模拟电路、复位按键电路、AD转化电路、时钟显示电路及红外线遥控接收电路等。分别用温度传感器采集电路信息，水位传感器采集水位信息，AD转化器将信息传输到单片机进行传输，时钟芯片将时钟显示到液晶屏上，我们还可以利用红外遥控器进行时间调节和报警调节，自动上水等功能，并且还可以通过随时关闭和开启液晶屏来节约电能。具体如图2所示，系统可以实现的功能如下：精确的温度水位显示功能;液晶显示时间日期;低水位自动报警并自动上水功能;自动排空功能;红外遥控器控制太阳能热水器功能。

2 系统硬件设计

2.1 采集电路

采集电路分为水位和温度采集电路和AD转化电路。温度采集电路采用NTC系列MF11型的101。温度采集电路包括温度热敏电阻和调理电路，如图4所示，水位测量电路采用电阻水位传感器接调理电路，如图4所示，其中OP07是运放，在这里我们用来作跟随器使用，以提高抗干扰的能力和保护电路的能力。AD电路采用ADC0832双通道8位模数转化芯片。

2.2 主控电路

我们选择了最简单实用的控制芯片STC89C52单片机，系统功能管脚分配图如图4所示。

2.3 显示电路

显示电路包括指示灯电路、LED液晶显示屏显示电路、蜂鸣器报警电路、时钟显示电路。指示灯电路如图4中C所示。P1.0～P1.3分别显示欠水、适中、饱和、报警。LED液晶显示屏显示电路如图4中A所示，液晶采用1602式，液晶的6～14接单片机的P0.0～P0.7。时钟显示电路如图4中的B所示，5～7接P1.4～P1.6。

2.4 自动上水管道排空电路

2.4.1 自动上水电路

如图5所示，水箱需要上水时，单片机给IR VLAVEN一个低电平，经过ULN2803驱动和放大处理(如图4中的D部分)，使继电器导通，LED管点亮，开关闭合使220V电压导通，电磁阀A工作。实现了自动上水的功能。当IR VLAVE IN是高电平时，电磁阀A不工作，停止上水。这样就实现了自动上水的功能。

2.4.2 自动排空电路

在正常情况下，排水电磁阀B是关闭的，排水开关也是关闭的，管道就相当于一根真空的内部有水的管子，当冬天天气较冷时，管道的水容易结冰，导致管道冻裂。如图5所示，当我们打开上面的排水电磁阀B和下面的排水开关时，管道顿时有很多空气进入，由于空气对流的特点使我们的管子的水流下来。由于下面的排水开关在室内，所以我们用一个手动开关即可，出水开关只用一个电磁阀B控制。

3 系统软件设计

系统软件采用C语言编写，通过Keil uVision4编译，通过Protues进行仿真后调试运行。软件主要是针对系统的信息采集单元、上位机部分、显示部分、红外遥控部分进行设计，信息采集包括温度、水位、AD转化程序，上位机部分包括自动排空部分、自动上水部分。显示部分主要是对时钟、液晶的程序操作。其中温度和水位程序采用查表法设计思路，将不同温度对应的电压值制成表依次比较。本文主要介绍红外和自动执行机构的软件设计思路。

3.1 红外软件设计

软件部分采用NEC协议，NEC协议包括：引导码、16bit用户码(地址码)、8bit命令码(数据码)及其反码。引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成。用户码共16bit，低8位先输出，高8位后输出，8bit键数据码及其反码。系统根据数据码的不同判断遥控器按键的不同，根据按键的不同来设置不同的按键功能。

3.2 自动控制单元软件设计

自动控制单元包括自动上水、自动排空、自动报警、自动显示水位灯等。主要是通过单片机IO口的状态改变来实现开关的功能。当水位低于25%时，采用低电位自动上水，蜂鸣器报警，欠水灯亮。当水位高于25%低于50%时，自动上水灯不亮，欠水灯亮。当水位高于50%低于75%，适中灯亮，当水位高于75%低于100%时，满水位灯亮，停止自动上水。通过单片机控制上水电磁阀的状态来实现自动控制的功能。

4 小结

本文设计的太阳能控制器绿色环保，采用最为低廉的NTC热敏电阻MF11和101型水位电阻传感器测量温度和水位的信息：通过单片机STC89C52接收信号，增加了DS1302时钟显示功能;通过液晶显示温度、水位、时间等一系列的信息，节省了成本。针对传统太阳能设计器不能自动上水，冬天易冻的特点，增加了自动上水自动排空的特点，根据人们使用的习惯，采用人性化设计思路，采用红外遥控技术实现人工的短距离无线控制，防止触电。