基于單片機的即熱式熱熱水器

基于單片機的即熱式熱熱水器基于單片機的即熱式熱熱水器引言1。1選題目的和意義熱水器是一種向用戶提供熱水使用并已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的家用電器，設(shè)計制造出更好的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計師和生產(chǎn)廠家不斷追求的目標(biāo)。它與普通電熱水器有著不少差別，其中最明顯的差別就是即熱式電熱水器中沒有儲水箱。雖然它沒有儲水箱，但是他依然能夠滿足使用者對熱水的需求,這樣的熱水器等待出水時間短，大大減少能源浪費。另外，它還具有體積小,使用安全，水溫可以調(diào)節(jié),安裝方便等優(yōu)點.太陽能熱水器，燃?xì)鉄崴骱碗姛崴魇菬崴魇袌鐾瞥龅娜N不同類別的熱水器產(chǎn)品.太陽能作為一種安全環(huán)保的可再生資源，只要有太陽的地方就可以使用,而且符合能源和環(huán)境政策，有開發(fā)利用的前途，但也提出了更高的要求,對建筑安裝太陽能熱水器的問題，天氣的限制，適用范圍窄，導(dǎo)致太陽能熱水器不能出現(xiàn)時,獨自在家庭中使用;燃?xì)鉄崴饔捎谝蕴烊粴鉃槿剂?雖使用快捷、方便，但由于其安全隱患及越來越高的使用成本使其熱水器市場不斷減少。隨著國家電網(wǎng)的完善，以及電氣設(shè)施的改進(jìn),電力、家用電器行業(yè)的快速發(fā)展，在電熱水器的快速發(fā)展提供了便利條件，必要條件。電熱水器是理想的配套服務(wù)設(shè)施。電熱水器又分為儲水式電熱水器和即熱式電熱水器。目前主流的儲水式電熱水器因其內(nèi)部設(shè)有儲水箱，使其體積大,使用前的等待時間長,使用的熱水量與儲水箱的體積有關(guān),給家庭的生活帶來極大的不便；與此同時時尚外觀的即熱式電熱水器由于內(nèi)部沒有儲水箱，使熱水器的體積小巧，并且其等待出水時間短、安全環(huán)保，得到了大量消費者的青睞。據(jù)統(tǒng)計，即熱式家用電熱水器比儲水式熱水器節(jié)省了40%的能量，沒有熱水過多和使用中途沒有熱水的現(xiàn)象，省去了大量的額外開支，給用戶帶來真正的實惠。歐美地區(qū)已經(jīng)使用即熱式家用電熱水器有很長時間了，它深受消費者的喜愛，這也說明了即熱式家用電熱水器將會主導(dǎo)整個市場普通電熱水器有如下缺點:1.熱水器發(fā)熱管易結(jié)垢，內(nèi)膽易漏水，較易損壞；2。管道熱水、熱量損耗大；3.等候用水時間長;即熱式電熱水器克服了以上的缺點。它具有許多優(yōu)點：安全，環(huán)保，等待時間極短，有無限的熱水，節(jié)電,節(jié)水，沒有能量浪費；內(nèi)置溫控儀保證溫度在30-50度之間。由于即熱式電熱水器體積不大,可以安裝在廚房和衛(wèi)生間的各個角落，而且安裝方便，造型時尚，是家居的不二選擇.它是專為方便現(xiàn)代家庭生活而生產(chǎn)的，使用方便，安全節(jié)能,同時，結(jié)合燃?xì)鉄崴鳎柲軣崴骱蛢λ诫姛崴鞯脑S多優(yōu)點。1。2國內(nèi)外發(fā)展情況家用電熱水器在國外使用相當(dāng)廣泛，尤其是在歐美和東南亞地區(qū)。熱水器是一種向用戶提供熱水使用并已經(jīng)成為日常生活中不可或缺的家用電器,設(shè)計制造出更好的熱水器是產(chǎn)品設(shè)計師和生產(chǎn)廠家不斷追求的目標(biāo).它要具有體積小，使用安全,安裝方便等優(yōu)點。在前幾年，國內(nèi)電熱水器的產(chǎn)品在國內(nèi)市場已經(jīng)有一段時間,因為在那個時候,條件不成熟，高功率的電子產(chǎn)品一般無法正常使用,沒有好的技術(shù),來確保產(chǎn)品質(zhì)量和使用的安全,各種因素限制其在中國的發(fā)展。近年來,隨著人民生活水平的持續(xù)改進(jìn),加上國家電網(wǎng)改造和有關(guān)規(guī)定的出臺，電力工業(yè)的快速發(fā)展,家用電熱水器產(chǎn)品的前景在中國廣泛。根據(jù)國家規(guī)范現(xiàn)有的商品房住宅設(shè)計線電線必須使用銅線,線切成每個住宅面積不少于10毫米,分支線不得少于2。5平方米不得少于40毫米，規(guī)格,所以現(xiàn)金住宅用戶的新標(biāo)準(zhǔn),使用上面的條件，家用電熱水器的安全，以確保產(chǎn)品安全，沒有危險的任何錯誤的，系數(shù)為100％,通過檢測、能源消耗和快速加熱式家用電熱水器比傳統(tǒng)的熱水器可以節(jié)省40％,多少熱水加熱熱水,熱水不是取之不盡的浪費和使用中途熱水供應(yīng)短缺、水的利用率為100％，因為它不需要預(yù)熱，沒有絕緣,不需要額外的支出大量用戶,帶來實實在在的利益。作為一種新型環(huán)保產(chǎn)品，熱產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在我們的國家，這是時代的潮流，符合現(xiàn)代消費的趨勢。一切跡象都在預(yù)示著即熱式家用電熱水器的春天就要來臨了.1.3設(shè)計內(nèi)容這此設(shè)計分為硬件部分和軟件部分的設(shè)計.硬件部分分為元器件的選擇和電路設(shè)計，元器件的選擇，包括對單片機的選擇、對電源的選擇、對鍵盤的選擇、對顯示器的選擇、對加熱控制元件的選擇、對水流量檢測的器件選擇、對溫度檢測的傳感器的選擇等；電路包括加熱控制電路,過零檢測電路，溫度檢測電路,LED數(shù)碼管和指示燈電路，驅(qū)動電路報警。本設(shè)計的軟件部分是系統(tǒng)程序流程的設(shè)計，包括主程序設(shè)計,掃描子程序的設(shè)計，按鍵掃描處理子程序的設(shè)計，加熱控制程序流程圖的設(shè)計.2即熱式電熱水器的硬件設(shè)計即熱式熱水器基本結(jié)構(gòu)圖如下所示，冷水由進(jìn)水口進(jìn)入熱水器，經(jīng)加熱管加熱成為預(yù)定溫度的熱水后，從出水口流出。需要采集的信號有入水口的溫度和水流檢測信號，需要控制的信號有控制繼電器導(dǎo)通的信號，還有要完成溫度數(shù)據(jù)的實時顯示和各工作階段指示，出水溫度的設(shè)置和顯示等等。圖2.1即熱式熱水器結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的組成主要包括電源電路、單片機控制器、溫度檢測電路、水流量監(jiān)測電路、按鍵輸入電路、加熱控制電路、LED數(shù)碼管、指示燈電路和報警電路.硬件系統(tǒng)是最基本的框架,即熱式電熱水器是所有功能快速熱水器系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為實現(xiàn)系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)的精度是由硬件的選擇直接影響所選擇的硬件性能，硬件系統(tǒng)的設(shè)計在很大程度上決定了系統(tǒng)設(shè)計的成功。單片機溫度檢測水流量檢測按鍵輸入單片機溫度檢測水流量檢測按鍵輸入電源加熱控制蜂鳴報警LED顯示2.1硬件元件的選擇與方案論證2。1.1單片機的選擇方案一：由于8031芯片內(nèi)部沒有ROM,必須要連接外擴(kuò)程序存儲器才會有用，然而這樣會給電路焊接造成不必要的困難,此外另外購買其他的芯片，如A/D轉(zhuǎn)換及定時/計數(shù)器（PWM）等芯片，會造成成本較高,故不使用該方案.方案二：單片機51機的特點：①字長為8位。幾乎絕大多數(shù)的單片機外圍芯片都直接或間接的支持8位字長，這樣可供它選擇的余地相當(dāng)大。②程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器分開。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的容量都是64KB。這樣做的好處是可以盡可能使用大的存儲器，無論是程序還是數(shù)據(jù)都是這樣，在存儲器價格日益低廉的今天，幾乎可以用微不足道的價格換取相當(dāng)可觀的性能.③功能日益強大?，F(xiàn)在程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、掉電不丟失數(shù)據(jù)存儲器、看門狗、A/D轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路等都集中到一個芯片上。沒有別的特殊要求，一個片子就能組成幾乎十分完整的單片機系統(tǒng).④軟件上單片機的編制語言十分豐富，包括匯編語言、C語言，某些單片機甚至固化有解釋型的BASIC語言，這樣對編程語言的要求不高，只要學(xué)會一種語言即可，不用專門學(xué)習(xí)另一種語言。由于單片機AT89C51芯片中，擁有只讀存儲器部分，而這一部分采用了只讀閃存模塊，它能保存boos程序，便于程序的升級，同時它能在三伏的超低壓下工作，再加上單片機ST89C51的價格低，穩(wěn)定性好,可使用十二兆赫茲的晶振。此外，單片機AT89C51可以在低功耗模式下正常工作，還可以選擇空閑和掉電模式兩種模式。在空閑模式中，中央處理器暫時停止工作，而隨機存儲器的串行口維持其原本的功能。在掉電模式下，保存隨機存儲器數(shù)據(jù),時鐘震蕩停止,同時停止芯片內(nèi)其他功能。所以我們選擇了89C51作為系統(tǒng)微處理器。2。1。2電源的選擇方案一:干電池，對于干電池，其使用方便，穩(wěn)定性好,但成本過高，且電能儲存量太小，所以不采用.方案二：五伏電源，對于五伏電源來說，由于89C51對電源要求不高,電能能量大，不擔(dān)心更換問題，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后穩(wěn)定性良好，成本低廉,所以采用此方案.2。1.3鍵盤的選擇方案一：鍵盤選用行列式鍵盤,行列式鍵盤的接口方法，直接接口于單片機的I/O口上.鍵盤設(shè)置在行、列線的焦點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接+5V，被拉在高電平狀態(tài)。但線路較復(fù)雜，價格較昂貴，不適用。方案二：使用要獨立式鍵盤時,由于獨立式鍵盤的按鍵是相互獨立的,不存在任何聯(lián)系，連接口多，那么就是將連接口和單片機的I/O口連接，連接的數(shù)量由實際的需求來決定，由于按鍵是否按下與I/O口的電平狀態(tài)有關(guān)，那么讀取/O口的電平狀態(tài)，即可識別出按鍵是否被按下。獨立式鍵盤采用下拉電平接法，這是一種常用的連接方法，而為了確保I/O口線有穩(wěn)定的高電平，按鍵必須接低電平。由于本電路對鍵盤的要求低,它只需要用幾個按鍵控制就可以了,獨立式按鍵靈活性高,不會相互影響工作,成本低，實用又方便，所以本設(shè)計采用獨立類型按鍵。2。1。4顯示器的選擇LED數(shù)碼管顯示器可分為兩種顯示方式：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示.方案一:LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示，要使用譯碼驅(qū)動器，而指代碼都由單片機I/O端口來控制每個數(shù)碼管的顯示。該方法的靜態(tài)驅(qū)動編程簡單，亮度高，缺點是占用I/O端口，,也給電路的焊接帶來了一定的困難，因此不選用這種方案作為顯示模塊。方案二：LED動態(tài)數(shù)碼管顯示多用于需幾個數(shù)碼管的地方，使用分時顯示，讓數(shù)碼管更快更好的工作，采用動態(tài)顯示可以降低硬件成本和能量功耗.因為分時顯示，顯示驅(qū)動電路隨時可以復(fù)用，通常各位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)起來,然后由一個8位的I/O口控制；各位的位選線由另外的I/O口線控制。因為分時顯示，要將數(shù)碼管和顯示驅(qū)動分時工作和復(fù)用，這樣就降低了能量的使用，從而提高了使用效率,減少了數(shù)碼管的數(shù)量.通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的位選線由另外的I/O口線控制。分時顯示就是讓各個數(shù)碼管輪流使用,但并不同時顯示,同一時間只使用一個數(shù)碼管，并顯示相應(yīng)的信號，由于人演的視覺暫留效應(yīng),即人的眼睛對觀察物體擁有一定的時間保留，只要下一個信號在這段時間內(nèi)顯示出來就可以了。在動態(tài)顯示方式下電路設(shè)計簡單，所以采用.2.1。5驅(qū)動及加熱控制元件的選擇方案一：

對于加熱功率的控制，可以將不同功率的電熱絲相互連接，組成的電路擁有不同的通路方式，從而有不同的功率，但由于所需要可選擇的功率多，就會使電路過于復(fù)雜，不利于電路的焊接，會使電路的焊接過于困難，而且這種有電熱絲的方法需要繼電器，價格昂貴，穩(wěn)定性差，所以不用這種方法。方案二：對于加熱功率的控制,為了可以使用高功率，將晶閘管連入電路中，來控制電路，這個方法，價格低，可靠性高，利于控制,所以本次設(shè)計采用方案二做驅(qū)動及加熱控制。2。1.6溫度檢測傳感器的選擇溫度檢測的方法很多，有熱電偶，熱敏電阻，還有專門的集成測溫傳感器等。方案一：本方案采用熱敏電阻，它是將溫度變換的元件，通過對參數(shù)的變化來對被測物體的溫度進(jìn)行測量。一般測量被測物體溫度的熱敏電阻將被測物體溫度的變化轉(zhuǎn)化為電阻變化,再通過測量敏感元件的電壓和電流，然后通過對這些參數(shù)的變化來反映物體的溫度變化.熱敏電阻具有靈敏度高，非常優(yōu)良的復(fù)現(xiàn)性，但由于測量的溫度范圍有限,成本較高，不符合本次設(shè)計要求,故不采用。方案二：本方案將溫度信息轉(zhuǎn)換成頻率信號，直接測出電路中頻率的大小,然后算出被測物體的溫度，跟方案一相比，方案二價格低廉，測量的溫度范圍廣，電路可操作性高.所以采用此方案。2.1.7傳感器輸出的放大電路的選擇方案一：運算放大器LM324帶有真差動輸入的四運算放大器。該四運算放大器的工作范圍廣,低至三伏高至三十二伏，靜態(tài)電流較低。它的性能特點是保護(hù)輸出、真差動輸入級、底偏置電流為最大100mA、每封裝含四個運算放大器,具有業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列、輸入端具有靜電保護(hù)功能等等。但用在本電路中接線較復(fù)雜，會給電路的焊接工作增加不少困難，且價格昂貴,所以不用。方案二：本方案采用選擇74LS04作為輸出放大電路，可以作為驅(qū)動電路使用，使用較經(jīng)濟(jì)且性能也很理想，電路簡單、方便、明了，所以在本方案中采用.2.2系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計快熱式熱水器控制系統(tǒng)電路由加熱控制、溫度檢測、數(shù)碼管顯示、水流量檢測、復(fù)位等電路組成?？刂破魇褂脝纹瑱CAT89C51,它能在三伏的超低壓下工作，再加上單片機ST89C51的價格低，穩(wěn)定性好，使用十二兆赫茲的晶振。電源選用五伏電源,由于89C51對電源要求不高，電能能量大，不擔(dān)心更換問題，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后穩(wěn)定性良好，成本低廉.按鍵采用輕觸小按鈕.顯示電路采用兩位共陽數(shù)碼管,由兩個三極管9012驅(qū)動。3個LED指示燈用于指示加熱功率。報警電路采用5V的自鳴式蜂鳴報警器。2.2。1電源電路的設(shè)計78XX系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下圖所示，這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。采用集成穩(wěn)壓器LM7805,C301、C301分別為輸入端和輸出端濾波電容。圖2.3電源電路圖2。2.2溫度檢測電路的設(shè)計出水口溫度檢測電路使用逆變器的組合，當(dāng)被測物體的溫度變化時，熱敏電阻R203的電阻阻值因而發(fā)生變化,然后輸出頻率發(fā)生改變,測量輸出頻率。因此,溫度的值可以間接通過獲得頻率值。該頻率的估算可用如下公式：f≈1.1RC圖2。4溫度檢測電路圖2.2.3加熱控制電路的設(shè)計電熱絲的加熱功率由雙向晶閘管控制，單片機給可控硅觸發(fā)信號，控制晶閘管導(dǎo)通角,使得導(dǎo)通角按照單片機所給的信號調(diào)整，改變電路的參數(shù),有效控制加熱絲的加熱功率。（單片機調(diào)節(jié)刺激角度和需要一個參數(shù)，這是交流零檢測。導(dǎo)通角的大小決定了輸出電流的大小。如果找到開關(guān)從0開始，那么以上所有收到的電力負(fù)荷。類似地，如果從90度到傳導(dǎo),只有一半的電力可以收到負(fù)載。只收到110v負(fù)載。通過調(diào)整導(dǎo)通角,可以改變負(fù)載的能量.有兩個零信號在一個交換周期，和雙向電流控制可以實現(xiàn)雙向可控硅。當(dāng)單片機實現(xiàn),交流零信號首先獲得,然后使用時間延遲?？刂瓶煽毓璧妮敵?。根據(jù)傳感器的反饋值修改的角度指導(dǎo),達(dá)到一個恒定的輸出要求。）串聯(lián)在繼電器線圈電路保險絲是為了預(yù)防加熱管干燒,從而損壞電路，減少電器使用壽命.圖2。5加熱控制電路圖2。2.4復(fù)位電路的設(shè)計89C51單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。（1）上電復(fù)位.上電復(fù)位電路是一個簡單的復(fù)位電路，RST引腳與C接在VCC復(fù)位,然后一個電阻到地上.電容器被指控通過電阻，RST出現(xiàn)在正脈沖,單片機復(fù)位完成。C,R與CPU時鐘頻率變化.(2）按鍵電平復(fù)位。按鍵電平復(fù)位是建立在上電復(fù)位電路的基礎(chǔ)上，在復(fù)位電容上并聯(lián)一個串電阻的按鍵，按下按鍵，單片機復(fù)位完成.選上位電平復(fù)位電路。A上電復(fù)位電路B按鍵復(fù)位電路圖2。6復(fù)位電路圖2.2。5時鐘電路的設(shè)計時鐘是單片機的核心,單片機內(nèi)部每個功能部件操作單片機由大量的時序邏輯電路完成,該電路在時鐘脈沖的控制下,一步一步的完成各種操作。單片機實現(xiàn)的指令順序從羅程序內(nèi)存讀取指令,執(zhí)行和一系列微操作控制,完成指定的操作，必須有秩序的協(xié)調(diào)行動.換句話說，它是一系列的微操作控制信號在時間有嚴(yán)格的優(yōu)先級.單片機的時鐘信號是對電路進(jìn)行控制的.有兩種類型的時鐘電路，一個是內(nèi)部時鐘，另一種是外部時鐘模式。本設(shè)計使用內(nèi)部時鐘方式。單片機的輸入是芯片銷XTAL1XTAL2輸出接腳，這兩個引腳分別于電容器串聯(lián)，而振蕩器與引腳跨連，從而構(gòu)成一個新的震蕩電路。A內(nèi)部振蕩電路B外部振蕩電路圖2。7時鐘電路圖2。2.6過壓保護(hù)電路的設(shè)計過壓保護(hù)電路將220V交流電變?yōu)橹绷麟?，通過電阻進(jìn)行分壓，保護(hù)單片機、溫度測量、水流量測量、加熱控制等電路，來實現(xiàn)過壓保護(hù)。圖2.8過壓保護(hù)電路圖2.2。7鍵盤電路的設(shè)計鍵盤的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高，低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個負(fù)脈沖.為了防止CPU多次處理按鍵的一次閉合，采用措施取消抖動。鍵盤電路設(shè)計采用的是獨立式按鍵.由于獨立式鍵盤的按鍵是相互獨立的,不存在任何聯(lián)系，連接口多，不存在按鍵工作互相影響的情況,而且這三個鍵分別為“+"鍵,“-"鍵和開關(guān)鍵，其中S1為“+”鍵，S2為“-”鍵，S3為開關(guān)鍵。圖2。9鍵盤電路圖2。2。8數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計是使用分時顯示，讓數(shù)碼管更快更好的工作，采用動態(tài)顯示可以降低硬件成本和能量功耗，可以讓信號可以更快更好顯示出來。它的電路圖如下圖所示.圖2。10數(shù)碼管顯示電路圖2.2。9報警器驅(qū)動電路的設(shè)計在本設(shè)計中，為用戶設(shè)計了超限警報，當(dāng)溫度低于設(shè)置的目標(biāo)溫度10攝氏度或高于10攝氏度時，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)嘀嘀叫聲，當(dāng)溫度超過80攝氏度時，系統(tǒng)進(jìn)入鼓掌報警狀態(tài)，蜂鳴器連續(xù)鳴叫，必須運用復(fù)位系統(tǒng)排除故障才能正常運行，當(dāng)單片機輸入低電平是，三極管導(dǎo)通,蜂鳴器工作發(fā)出連續(xù)鳴叫，而當(dāng)單片機輸入高電平時,三極管斷開,蜂鳴器不工作。圖2。11報警器驅(qū)動電路圖2。2.10水流檢測電路的設(shè)計由于即熱式電熱水器儲水箱小，必須做到通水通電，斷水?dāng)嚯姡虼吮仨氁獧z測水流，以防干燒事故發(fā)生，國內(nèi)目前以采用LC振蕩電路的接近開關(guān)為主，但由于工作環(huán)境等原因,故障率很高。而霍爾傳感器安裝方便，功耗小,頻率高工作環(huán)境要求低，因此水流檢測電路采用霍爾傳感器檢測水流。本電路采用霍爾傳感器檢測水流。當(dāng)沒有水通過入水口時，磁鋼比霍爾傳感器低一些，霍爾傳感器無法形成磁場，霍爾傳感器輸出的高電平無法通過三極管，繼電器被三極管斷開，加熱控制回路無法形成通路,也就無法工作，從而避免加熱控制回路干燒的情況發(fā)生.當(dāng)水流量大于零時，磁鋼隨水流升至霍爾器件的高度，使霍爾器件形成了一定的磁場強度，霍爾器件輸出低電平，三極管導(dǎo)通,繼電器導(dǎo)通，加熱控制回路通路，正常工作。圖2.12水流檢測電路圖3即熱式電熱水器的軟件設(shè)計本設(shè)計的軟件設(shè)計部分即為系統(tǒng)程序的設(shè)計。根據(jù)熱水器的功能，系統(tǒng)程序必須實現(xiàn)4掃描任務(wù):顯示掃描、按鍵掃描處理、加熱控制和溫度測試。51系列單片機實現(xiàn)多任務(wù)操作時間重用的方法,在程序設(shè)計分配CPU的任務(wù)的時間.分析得出,溫度檢測和掃描要實時進(jìn)行。3.1主程序的設(shè)計單片機復(fù)位完成后，整個系統(tǒng)開始初始化階段,溫度寄存器，寄存器分配指定默認(rèn)值，清除和超級溫度信號，定時器和中斷系統(tǒng)的工作模式設(shè)置.單片機AT89C51沒有停機指令,將程序設(shè)計成循環(huán)反復(fù)運行。子程序?qū)崟r性要求在內(nèi)部循環(huán),計算的中央處理器運行一次的時間，然后根據(jù)溫度測試的時間間隔，計算循環(huán)周期,然后開始正常工作，指令計算機不斷進(jìn)行操作。這種情況下一次運行的實時性要求（即顯示子程序，掃描，按鍵掃描，加熱控制)大約需要5毫秒的CPU時間,時間間隔為0。5的文字運行測試程序，然后循環(huán)次數(shù)應(yīng)為100次.如下圖所示,其中J代表水流量，當(dāng)J=1時，水流量不為零，K為設(shè)置溫度,I為出水口的水流溫度。YYNNNYJ=1？按鍵掃描YYNNNYJ=1？按鍵掃描K顯示掃描加熱控制完成100次循環(huán)溫度檢測K-10≤I≤K+10？開始系統(tǒng)初始化刷新顯示溫度水流量檢測結(jié)束3.2顯示掃描子程序的設(shè)計顯示掃描子程序完成兩位共陽數(shù)碼管的掃描顯示任務(wù)。掃描子程序是用來顯示出水口溫度的值以及設(shè)定溫度的值，先賦予其最初的數(shù)值，再消除，然后得到水口溫度的值以及設(shè)定溫度的值，將其顯示在顯示器上，延遲2ms，再將該數(shù)值消除，在從得到數(shù)值開始循環(huán)。圖3。2顯示掃描子程序流程圖3.3按鍵掃描處理子程序的設(shè)計如果有一個按鍵被按下,按鍵掃描程序發(fā)現(xiàn)這一情況并將這一信號傳給單片機，交由單片機處理.根據(jù)用戶設(shè)置的加熱檔位和系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài),確定加熱和控制加熱的功率。如果有超過設(shè)定溫度跡象,應(yīng)該打開蜂鳴器報警。這將介紹其在加熱處理的過程控制。按鍵開關(guān)被設(shè)計成一個機械開關(guān)，機械接觸斷開時、關(guān)閉時，由于機械接觸的角色的靈活性,一個按鈕開關(guān)關(guān)閉時,沒有立即穩(wěn)定連接,斷開連接也不會突然斷開連接。開始開始“+”鍵按下？“-”鍵按下？開關(guān)鍵按下？發(fā)按鍵音、消抖加熱檔位加1返回值1返回值2加熱檔位減1發(fā)按鍵音、消抖返回值0開機，恢復(fù)工作等待開關(guān)鍵再次按下關(guān)機，停止輸出發(fā)按鍵音、消抖結(jié)束YNYNNY圖3。3按鍵掃描處理子程序流程圖3。4加熱和控制程序流程的設(shè)計加熱控制程序通過控制繼電器的開關(guān),決定是否給電氣和電熱絲加熱，加熱功率的大小是由雙向晶閘管刺激角度。外部中斷的使用INT1系統(tǒng)零交叉檢測，檢測后立即零加熱展臺設(shè)置定時器T1傅結(jié)合參數(shù)和打開定時器T1,以便它停止。當(dāng)定時器T1計數(shù)溢出后觸發(fā)中斷，T1中斷程序?qū)⑹箍煽毓栌|發(fā)信號以其傳導(dǎo).開始開始有超溫標(biāo)志？斷開繼電器關(guān)閉可控硅蜂鳴報警接通繼電器關(guān)閉蜂鳴器加熱檔位外中斷控制加熱1#、2#指示燈亮外中斷控制加熱1#指示燈亮不加熱指示燈不亮全功率加熱指示燈全亮結(jié)束YN圖3。4加熱控制程序流程圖3。5溫度檢測程序的設(shè)計溫度檢測程序的基本原理就是將溫度/頻率轉(zhuǎn)換電路測得的頻率與事先建立好的溫度/頻率表進(jìn)行比較，查找出與該頻率相應(yīng)的溫度值。在實驗測試后建立的溫度/頻率表是0～100℃溫度所對應(yīng)的頻率值。它是一個頻率對應(yīng)于溫度遞減的非線性函數(shù)，在C語言中用一個一維數(shù)組Tab[101]來表示，下標(biāo)為溫度，數(shù)組元素為頻率值.計算溫度采用高效、準(zhǔn)確的二分查找法.查表的過程如下：先找到一個給定的最高溫度和最低溫度,假定測得溫度Temp為最大值與最小值的中間值，即Temp=(Tmax+Tmin)/2.3。將實際測的頻率值T0rig與假定溫度Temp在表格中對應(yīng)的頻率Tab[temp］相比較，如果相等，那么假定溫度就是當(dāng)前實際溫度，即完成查找。4.如果t0rig>選項卡（溫度），應(yīng)按照實際溫度和溫度之間（因為遞減函數(shù)功能）,修改搜索范圍，Tmax=溫度;同理,若T0rig<Tab[temp]，說明實際溫度應(yīng)該在Temp與Tmax之間，則令Tmin=Temp;5。檢查查找范圍，若Tmax-Tmin<=1,則判斷T0rig更接近于最大值對應(yīng)的頻率Tab［Tmax]還是最小值對應(yīng)的頻率Tab[Tmin］，實際溫度值取頻率更接近的那個值既完成查找[。6。若Tmax—Tmin〉1,則重復(fù)第2，3，4,5步驟,直到查找完成。溫度檢測程序完成溫度計算后，便刷新系統(tǒng)當(dāng)前溫度寄存器，并判斷有無超溫、置位或消除相應(yīng)的標(biāo)志位。開始開始打開測頻外中斷等待測試完成Tmin=0，Tmax=100Temp=(Tmin+Tmax)/2T0rig==Tab[temp]?T0rig>Tab[temp]?Tmax=TempTmin=TempTmax-Tmin<=1?T0rig接近Tab[max]?Temp=TmaxTemp=TminTemp>65?Temp<45?刷新當(dāng)前寄存器清除超溫標(biāo)志置位超溫標(biāo)志結(jié)束NYYNNYYNYNNY圖3。5溫度檢測程序流程圖3。6頻率測試程序的設(shè)計單片機使用外中斷INT0和計數(shù)器T0檢測輸入頻率的大小。為了減少測量的系統(tǒng)誤差相對值和隨機誤差對測量精度的影響，程序中取100個方波周期的和作為測量結(jié)果.使用靜態(tài)變量px0count外部中斷計數(shù)程序，在測量開始px0count分配2是使頻率測量的起點是準(zhǔn)確的。另外，為了區(qū)分測頻的開始和結(jié)束,還使用了測頻開始標(biāo)志位T0tst和測頻完成標(biāo)志位Testok。開始開始（X0中斷）--px0count==0？？是起點？清除測頻起點標(biāo)志px0count=100計時器T0清0啟動計時器T0停止計時器T0停止測頻外中斷置位測頻完成標(biāo)志結(jié)束YYNN圖3.6頻率測試程序流程圖總結(jié)51系列單片機的設(shè)計瞬時家用電熱水器、控制電路簡單，易于操作，可靠性高，穩(wěn)定性高。該方案主要體現(xiàn)在速度快,它采用雙向晶閘管（SCR)來控制加熱電路，該系統(tǒng)將極大地提高可靠性,因為晶閘管能夠可靠的開啟和關(guān)閉，根據(jù)柵極電壓和使用LED及時檢測電路、加熱條件。設(shè)計的另一個優(yōu)點是，它使用的溫度/頻率檢測電路，通過電路的頻率變化來反映出水口水流溫度的變化，從而避免了由于熱電阻的變化不能及時向單片機和滯后的問題.將遠(yuǎn)低于頻率在抗外界干擾變化的干擾帶來的變化，完全不涉及非線性誤差引起的高溫，使精度和可靠性都得到了很大的提高。參考文獻(xiàn)[1］馬長林,陳怡,程利民.單片機實踐應(yīng)用與技術(shù)［M］。北京:清華大學(xué)出版社,2008，209。[2］田立,田清,代方震。51單片機C語言程序設(shè)計快速入門［M]。北京:人民郵電出版社，2007，153—165.［3］湯競南,沈國琴.51單片機語言開發(fā)與實例［M].北京:人民郵電社，2008，20-38,138—143。[4］張友德，趙志英,涂時亮。單片微型機原理、應(yīng)用與實驗[M］.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社,2006.［5］耿國華.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：