单片机技术下家用电热水器控制仪表设计

谢宗波

【摘 要】新時代下，我们的生活水平显著提升，几乎在每个家庭中都安装了家用热水器。通过分析热水器行业发展，集安全、节能、舒适、便利于一身是对当前家用热水器的一个主要要求。所以，我们必须要从热水器的制造方面下功夫进行研究。对此，文章就单片机技术下家用电热水器控制仪表设计的内容进行了探究分析。

【关键词】单片机技术；家用；电热水器；控制仪表设计

我们主要以某款单片机为研究核心，将一款家用电热水器控制仪表设置了出来。通过Protel软件将原理图设计出来，之后通过Keil与实物软件对仪表进行调试分析。此仪表利用对水温变化的控制以及对温度的检测，从而保证很多智能环节都在单片机的辅助下完成。

一、研究背景及技术概述

我们以单片机为核心，将家用电热水器控制仪表设计出来，文章主要以STC89C52型号的单片机为研究对象。其中，有以下几个组件包含于此仪表内：（1）4位数码管。其中，预设水温会通过两位数码管显示出来；实际水温再通过另外两位数码管显示。其中，在0-99℃控制具体水温显示范围，在±1℃控制其精度，在40-80℃间控制预设温度。如果用户预设的温度高于具体温度1℃时，会吸合继电器，将电加热打开；相反，用户预设的温度低于采样得到的具体温度，且低于1℃时，就会断开继电器，电加热就会暂停。（2）设置两个程序按键。温度键，这个键子每被按下一次，这样会自动增加用户预设温度1℃，在向80℃增加了用户预设温度后，就会向40℃跳转预设温度，随后对接下来的+循环键进行按动操作。温度“-”键，每当这个键子被按下以后，会自动将用户的预设温度缩减1℃。如果在40℃控制用户预设温度，这样会向80℃自动转换预设温度，从而向下一个“-”循环处转变。（3）设置面板指示灯。将220V电源接通，这时会点亮此指示灯；（4）设置电路报警系统。过低或者过高的温度都会自动报警。若是检测温度低于0℃或者高于85℃时，报警器自动响起。

由主函数、显示函数、具体温度与预设温度比函数共同构成了主函数程序，用户利用按键将自身所需的温度设定出来，并且，预设温度利用数码管显示出来。

二、具体的设计方式方法分析

（一）确定设计图

单片机控制模块、控制输出电路、温度采集电路、按键电路以及显示电路等是此系统的主要构成部分。下图为基本的系统框架图，在合理的温度内控制单片机检测按键电路温度。同温度采集电路互相通讯，然后对彼此数据进行交换，随后将控制输出电路以及显示电路驱动打开，主要由电源、数字温度传感器、电阻等一同构成了温度采集电路。有两个独立按键组成了按键电路；由四位数码管、74LS138、74HC573构成了显示电路，由电阻、继电器、二极管以及三极管一同构成了输出控制电路。并且，由单片机最小系统构成了STC89C52控制模块。

（二）设计硬件系统

文章所研究的家用电热水器控制仪表系统主要由DS18B20温度采集电路、控制输出电路、电源电路、设置按键电路、数码管显现电路构成。通过protel99se将系统原理图绘制出来，如下图所示：

图三为显示电路，在对八段四位数码管进行应用时，就会有位选与段选的划分情况出现，这时可通过外部驱动电路以及单片机对要求点亮的数码管进行选择，其中，数码管的位选用74LS138进行选择，数码管的段选用74HC573进行选择，进而将点亮所需的段与位发光二极管进行选择。

其中有一个最下系统电路存在于家用热水器控制仪表内，其中，10uf电容并联电路以及5V电压连接复位按键是其主要构成部分，将它们与单片机的RET脚连接起来，并且与10K的下拉电阻连接，在程序进入死循环或者出现错误时，可以将复位按键按下去，从而达到复位系统的目的，然后重新打开启动程序。

其中，单片机IO口输入功能在此设计中被有效展现了出来。在一起连接四个按键的一端，并且与地连接，将另外一端分别和STC89C52单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3的端口连接到一起，并且，10K的上拉电阻施加到上面。如果均在高压状态下控制四个IO口，这样就表明没有有效的按下按键，如果在低电压状态内控制了IO口，这样就表明成功按下了所连接按键。下图为按键电路。

（三）设计系统软件

首先对按键函数进行设计，其次，对显示函数进行设计；最后设计实际温度与预设温度的对比函数。用户利用按键将适宜的温度设置出来，随后通过显示电路将用户预设温度显示出来。利用STC89C52和DS18B20数字传感器间的单线通讯，从而对实际温度进行采集，随后单边机将数码管驱动起来，从而将采集的具体温度显示出来。然后利用函数的比较，对比分析实际温度和预设温度的大小，最后分析有无必要将继电器打开持续完成加热。主要由DS18B20函数、按键函数、显示函数、主函数以及延时函数等一同构成了所设计的家用热水器控制仪表。利用显示函数、按键函数完成相关分析、判断，从而将相应的功能在家用热水器控制仪表内有效的展现出来。

其中，都是由主函数与多个子函数构成了各个程序，并且，在主函数内将各个子函数的功能展现出来。基于这种设计，预设温度主要利用按键函数表示出来。对于实际温度以及预设温度用显示函数显示出来，对于有吸合继电器的情况可以通过继电器函数进行判断分析。

三、结语

文章从具体情况入手，将一种实用、简单的家用热水器控制仪表设计了出来。通过连接起数字温度传感器、继电器、单片机、按键、数码管以及其他硬件，构成一个先进、多样化的家用热水器管控系统。通过pro-tel99se软件绘制出家用电热水器控制仪表原理图，然后根据具体情况制作出相应的样机；在编写与调试程序时，主要通过Keil软件来实现和完成，通过烧录软件向单片机内录制程序，并且达到测量实物的目的，然后按照具体的测试结果，不断的对程序进行调试和修改，从而将具体的设计方案制定出来。

【参考文献】

[1]张毅.基于51单片机家用智能电热水器[D].大连：大连海洋大学，2011.

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