單片機在家用多功能電熱水器中的應用

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。根據市場調查，目前市場上有兩種電熱水器，即連續水流式和貯水式。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、精度低、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，設計了一種以單片機為核心的多功能家用電熱水器，下面介紹其控制器系統的設計。

1　多功能家用電熱水器的功能特點

該電熱水器能夠設定水溫并數字顯示水溫，顯示范圍0℃～99℃。具有漏電保護功能，當出現漏電現象時，能夠自動切斷電源。系統掉電能夠保護設定數據。出現傳感器故障時，可迅速切斷電源并報警提示。

2　系統總體設計

根據要實現的功能特點，本系統選用了83c51gb單片機，該單片機內部資源有8krom、256ram、a／d轉換器、3個16位定時器，15個中斷源，具有節電方式和48位i／o線。利用內部資源設計的系統結構框圖如圖1所示。

3　系統的硬件設計

3．1　溫度設定與溫度顯示

本系統考慮到水溫變化范圍較小，利用數值鍵按鍵較多，該熱水器水溫的設置是通過三個功能鍵來完成的，即：“設定”鍵、“＋”鍵、“－”鍵。當需要調整溫度時，先按下設定鍵再按“＋”鍵設定溫度增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位數碼管顯示溫度，顯示溫度范圍0℃～99℃，顯示電路按常規方法通過驅動電路直接與i／o口連接。

3．2　溫度測量與控制

因該控制器對溫度要求精度不高，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放大后可直接連單片機信號輸入端（單片機內有a／d），由軟件來啟動a／d轉換并與設定值比較，當測定值低于設定溫度值時，使加熱管加熱，當測定值達到設定溫度時，停止加熱。在程序設計時做了回差設計，避免加熱管頻繁開關。

3．3　漏電檢測及報警電路

由于電熱器工作環境潮濕，為了保證人身安全，該熱水器設計了漏電檢測電路。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設置成高級允許中斷，這樣，當漏電發生時，cpu立即響應中斷，切斷系統的供電電源。

3．4　掉電保護電路與系統復位電路
為了使系統可靠地工作并保存設定數椐，在電熱器的控制電路中選用了芯片x25043，該芯片內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。一旦系統出現故障，電源電壓降低到系統的設定位置時，系統復位，保護系統使之免受低電壓的影響。eeprom可在復位時保存設定數據。

3．5　報警電路

該控制器設計的報警電路是：當單片機檢測到傳感器出現故障時，利用軟件設計從一i／o線輸出信號經放大后驅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停止加熱。

4　系統軟件設計

控制器軟件的設計采用模塊化結構，由主程序、溫度顯示子程序、a／d轉換子程序、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　結束語

該設計具有安全、可靠、價格便宜等特點，能根據用戶需要增加新功能，若能轉化成產品，相信一定會受用戶歡迎。