單片機在家用多功能電熱水器中的應用

安陽大學計算機系?。ê幽习碴?55000）　　劉愛琴　梁為民

隨著人民生活水平的不斷提高，高性能熱水器的需求量不斷上升。根據(jù)市場調(diào)查，目前市場上有兩種電熱水器，即連續(xù)水流式和貯水式。前者的特點是加熱速度快、體積小，但需要的功率大。當前市場上貯水式電熱水器大多為機械式，存在溫度控制簡單、低、加熱時間長、可靠性差等缺點。本文針對貯水式電熱水器的上述情況，設(shè)計了一種以單片機為的多功能家用電熱水器，下面介紹其控制器系統(tǒng)的設(shè)計。

1　多功能家用電熱水器的功能特點

該電熱水器能夠設(shè)定水溫并數(shù)字顯示水溫，顯示范圍0℃～99℃。具有漏電保護功能，當出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時，能夠自動切斷電源。系統(tǒng)掉電能夠保護設(shè)定數(shù)據(jù)。出現(xiàn)傳感器故障時，可迅速切斷電源并報警提示。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計

根據(jù)要實現(xiàn)的功能特點，本系統(tǒng)選用了83C51GB單片機，該單片機內(nèi)部資源有8KROM、256RAM、A／D轉(zhuǎn)換器、3個16位定時器，15個中斷源，具有節(jié)電方式和48位I／O線。利用內(nèi)部資源設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3　系統(tǒng)的硬件設(shè)計

3．1　溫度設(shè)定與溫度顯示

本系統(tǒng)考慮到水溫變化范圍較小，利用數(shù)值鍵按鍵較多，該熱水器水溫的設(shè)置是通過三個功能鍵來完成的，即：“設(shè)定”鍵、“＋”鍵、“－”鍵。當需要調(diào)整溫度時，先按下設(shè)定鍵再按“＋”鍵設(shè)定溫度增1、按“－”鍵溫度減1，直到所需溫度為止。單片機I／O線較多，按鍵可與I／O口直接連接。溫度顯示電路利用2位數(shù)碼管顯示溫度，顯示溫度范圍0℃～99℃，顯示電路按常規(guī)方法通過驅(qū)動電路直接與I／O口連接。

3．2　溫度測量與控制

因該控制器對溫度要求不高，傳感器選用價格便宜的熱敏電阻即可滿足要求。傳感器輸出的信號經(jīng)放大后可直接連單片機信號輸入端（單片機內(nèi)有A／D），由軟件來啟動A／D轉(zhuǎn)換并與設(shè)定值比較，當測定值低于設(shè)定溫度值時，使加熱管加熱，當測定值達到設(shè)定溫度時，停止加熱。在程序設(shè)計時做了回差設(shè)計，避免加熱管頻繁開關(guān)。

3．3　漏電檢測及報警電路

由于電熱器工作環(huán)境潮濕，為了保證人身安全，該熱水器設(shè)計了漏電檢測電路。一般情況下漏電檢測電路輸出高電平，當漏電超過允許值時，該電路輸出低電平，該電路輸出接INT0，并將INT0設(shè)置成允許中斷，這樣，當漏電發(fā)生時，CPU立即響應中斷，切斷系統(tǒng)的供電電源。

3．4　掉電保護電路與系統(tǒng)復位電路
為了使系統(tǒng)可靠地工作并保存設(shè)定數(shù)椐，在電熱器的控制電路中選用了芯片X25043，該芯片內(nèi)部具有可編程的看門狗定時器，串行EEPROM、低電壓檢測電路，并提供復位信號。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電源電壓降低到系統(tǒng)的設(shè)定位置時，系統(tǒng)復位，保護系統(tǒng)使之免受低電壓的影響。EEPROM可在復位時保存設(shè)定數(shù)據(jù)。

3．5　報警電路

該控制器設(shè)計的報警電路是：當單片機檢測到傳感器出現(xiàn)故障時，利用軟件設(shè)計從一I／O線輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動報警電路報警以提示故障，并同時通過加熱控制電路來實現(xiàn)停止加熱。

4　系統(tǒng)軟件設(shè)計

控制器軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、溫度顯示子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、漏電保護中斷服務子程序、溫度控制子程序等模塊組成。這里給出主流程圖和溫度控制流程圖。 主流程圖如圖2所示。

溫度控制流程圖如圖3所示。

5　結(jié)束語

該設(shè)計具有安全、可靠、價格便宜等特點，能根據(jù)用戶需要增加新功能，若能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，相信一定會受用戶歡迎。