單片機(jī)在家用多功能電熱水器中的應(yīng)用

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(chǎng)調(diào)查，目前市場(chǎng)上有兩種電熱水器，即連續(xù)水流式和貯水式。前者的特點(diǎn)是加熱速度快、體積小，但需要的功率大。當(dāng)前市場(chǎng)上貯水式電熱水器大多為機(jī)械式，存在溫度控制簡(jiǎn)單、精度低、加熱時(shí)間長(zhǎng)、可靠性差等缺點(diǎn)。本文針對(duì)貯水式電熱水器的上述情況，設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心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(jì)。

1　多功能家用電熱水器的功能特點(diǎn)

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(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時(shí)，能夠自動(dòng)切斷電源。系統(tǒng)掉電能夠保護(hù)設(shè)定數(shù)據(jù)。出現(xiàn)傳感器故障時(shí)，可迅速切斷電源并報(bào)警提示。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能特點(diǎn)，本系統(tǒng)選用了83c51gb單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)部資源有8krom、256ram、a／d轉(zhuǎn)換器、3個(gè)16位定時(shí)器，15個(gè)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(jì)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(jì)

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(gè)功能鍵來完成的，即：“設(shè)定”鍵、“＋”鍵、“－”鍵。當(dāng)需要調(diào)整溫度時(shí)，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(jī)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(dòng)電路直接與i／o口連接。

3．2　溫度測(cè)量與控制

因該控制器對(duì)溫度要求精度不高，傳感器選用價(jià)格便宜的熱敏電阻即可滿足要求。傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)放大后可直接連單片機(jī)信號(hào)輸入端（單片機(jī)內(nèi)有a／d），由軟件來啟動(dòng)a／d轉(zhuǎn)換并與設(shè)定值比較，當(dāng)測(cè)定值低于設(shè)定溫度值時(shí)，使加熱管加熱，當(dāng)測(cè)定值達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，停止加熱。在程序設(shè)計(jì)時(shí)做了回差設(shè)計(jì)，避免加熱管頻繁開關(guān)。

3．3　漏電檢測(cè)及報(bào)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(jì)了漏電檢測(cè)電路。一般情況下漏電檢測(cè)電路輸出高電平，當(dāng)漏電超過允許值時(shí)，該電路輸出低電平，該電路輸出接int0，并將int0設(shè)置成高級(jí)允許中斷，這樣，當(dāng)漏電發(fā)生時(shí)，cpu立即響應(yīng)中斷，切斷系統(tǒng)的供電電源。

3．4　掉電保護(hù)電路與系統(tǒng)復(fù)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(shí)器，串行eeprom、低電壓檢測(cè)電路，并提供復(fù)位信號(hào)。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(shí)，系統(tǒng)復(fù)位，保護(hù)系統(tǒng)使之免受低電壓的影響。eeprom可在復(fù)位時(shí)保存設(shè)定數(shù)據(jù)。

3．5　報(bào)警電路

該控制器設(shè)計(jì)的報(bào)警電路是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，利用軟件設(shè)計(jì)從一i／o線輸出信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警以提示故障，并同時(shí)通過加熱控制電路來實(shí)現(xiàn)停止加熱。

4　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制器軟件的設(shè)計(jì)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(hù)中斷服務(wù)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(jì)具有安全、可靠、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，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(huì)受用戶歡迎。