单片机在家用多功能电热水器中的应用

安阳大学计算机系　（河南安阳455000）　　刘爱琴　梁为民

随着人民生活水平的不断提高，高性能热水器的需求量不断上升。根据市场调查，目前市场上有两种电热水器，即连续水流式和贮水式。前者的特点是加热速度快、体积小，但需要的功率大。当前市场上贮水式电热水器大多为机械式，存在温度控制简单、低、加热时间长、可靠性差等缺点。本文针对贮水式电热水器的上述情况，设计了一种以单片机为的多功能家用电热水器，下面介绍其控制器系统的设计。

1　多功能家用电热水器的功能特点

该电热水器能够设定水温并数字显示水温，显示范围0℃～99℃。具有漏电保护功能，当出现漏电现象时，能够自动切断电源。系统掉电能够保护设定数据。出现传感器故障时，可迅速切断电源并报警提示。

2　系统总体设计

根据要实现的功能特点，本系统选用了83C51GB单片机，该单片机内部资源有8KROM、256RAM、A／D转换器、3个16位定时器，15个中断源，具有节电方式和48位I／O线。利用内部资源设计的系统结构框图如图1所示。

3　系统的硬件设计

3．1　温度设定与温度显示

本系统考虑到水温变化范围较小，利用数值键按键较多，该热水器水温的设置是通过三个功能键来完成的，即：“设定”键、“＋”键、“－”键。当需要调整温度时，先按下设定键再按“＋”键设定温度增1、按“－”键温度减1，直到所需温度为止。单片机I／O线较多，按键可与I／O口直接连接。温度显示电路利用2位数码管显示温度，显示温度范围0℃～99℃，显示电路按常规方法通过驱动电路直接与I／O口连接。

3．2　温度测量与控制

因该控制器对温度要求不高，传感器选用价格便宜的热敏电阻即可满足要求。传感器输出的信号经放大后可直接连单片机信号输入端（单片机内有A／D），由软件来启动A／D转换并与设定值比较，当测定值低于设定温度值时，使加热管加热，当测定值达到设定温度时，停止加热。在程序设计时做了回差设计，避免加热管频繁开关。

3．3　漏电检测及报警电路

由于电热器工作环境潮湿，为了保证人身安全，该热水器设计了漏电检测电路。一般情况下漏电检测电路输出高电平，当漏电超过允许值时，该电路输出低电平，该电路输出接INT0，并将INT0设置成允许中断，这样，当漏电发生时，CPU立即响应中断，切断系统的供电电源。

3．4　掉电保护电路与系统复位电路
为了使系统可靠地工作并保存设定数椐，在电热器的控制电路中选用了芯片X25043，该芯片内部具有可编程的看门狗定时器，串行EEPROM、低电压检测电路，并提供复位信号。一旦系统出现故障，电源电压降低到系统的设定位置时，系统复位，保护系统使之免受低电压的影响。EEPROM可在复位时保存设定数据。

3．5　报警电路

该控制器设计的报警电路是：当单片机检测到传感器出现故障时，利用软件设计从一I／O线输出信号经放大后驱动报警电路报警以提示故障，并同时通过加热控制电路来实现停止加热。

4　系统软件设计

控制器软件的设计采用模块化结构，由主程序、温度显示子程序、A／D转换子程序、漏电保护中断服务子程序、温度控制子程序等模块组成。这里给出主流程图和温度控制流程图。 主流程图如图2所示。

温度控制流程图如图3所示。

5　结束语

该设计具有安全、可靠、价格便宜等特点，能根据用户需要增加新功能，若能转化成产品，相信一定会受用户欢迎。