摘要：伴随我国微机测量技术的发展，单片机对于温度的采集以及相关控制系统的研发早已提上日程，这也在很大程度上改善现有居民生活水平。本文将从热水器水温控制器概况入手，着重讲解相关的CPU最小系统设计以及热水器水温控制器输入接口电路设计，对热水器整体的软件设计提出自己的相关简介，供相关工作人员以及设计人员参考。
关键词：热水器；水温控制器；设计
引言：热水器作为现如今家中必备的电器之一，其水温控制器将直接影响人们的生活质量，其关于水温的监测功能也进一步为人们的生活带来便利，使用者可对水温进行自主的设定，热水器一般可以分为燃气热水器、电热水器和太阳能热水器。本文研究的产品对象仅仅是家用电热水器。在现有热水器的水温控制中，一般都是采用出水口瞬时加热或者整体加热后以容器保温为主，本文设计的系统将实现实时水温的控制，本文将对其设计原理进行相关的解读，旨在提出更加具有建设性的意义。
1.CPU最小系统设计
1.1热水器水温控制器总体设计方案
由于系统属于小型，所以在相关系数方面的要求，例如速度、精确度方面的要求都不会太高，通常选用51系列的单片机，从而实现相应的目的。日前，产业化生产的主要诉求点仍在于谋求更高额的立意，所以AT89C51的单片机应作为首选，它具有较高的性价比，体积小，及程度高，功耗较低[1]。
1.2复位电路设计
在实际生活中，复位电路的设计可以使得单片机初始化，这对于单片机以及整机的使用来说尤为关键，复位电路设计的可行性也十分重要。在时钟电路工作时，要保证单片机的复位时长，使得RESET引脚保持10ms以上的高电平，保证单片机能够按时有效复位。
1.3按键电路
单片机作为本次系统设计的重要组成部分，键盘对于其使用效果也十分显著。键盘主要分为编码键盘和非编码键盘，键盘作为单片机整机系统的输入设备，能够自由实现编码。编码键盘通常情况下能够自动生成按键代码，并具有去抖功能，但由于其硬件设备较为复杂，市面上一般采用非编码键盘。非编码键盘硬件设施较为简单，仅提供键的开关状态，程序自主识别键，这也直接导致其在单片机应用中更加广泛。
1.4时钟电路设计
时钟脉冲通常负责单片机控制器的时钟信号的传送时钟信号主要通过内部时钟方式以及外部时钟方式产生，这里我们选用内部时钟方式。在AT89C51内部存在一个人高增益反向放大器，，两个引脚，即XTSL1和XTAL2分别为放大器的输出端和输入端，两个引脚两端连接晶振，从而构成内部的自激振荡器。
1.5报警电路
报警电路能够最大程度上保证整机的安全性，可在设计的过程中设定温度的最高限值，在加热到温度时，停止加热，同时加热管中的余热负责水温的恒定，若温度过高，则引发报警子程序，通过蜂鸣器进行报警，确保安全。
2.热水器水温控制器输入输出接口设计
2.1热水器水温控制器传感器的选择
热水器水温控制器传感器的选择通常与电阻有关，热电阻传感器被广泛应用，通常能够感受零下200℃—零上500℃之间的温度。按照电阻的不同，也经常对其进行分类，金属热电阻以及半导体热电阻，测温元件的选择也通常根据相应的经费，即经济因素有所取舍，在这里，我们选用热敏电阻传感器作为测温元件。
2.2A/D转换器选择
A/D转换接口是相关系统数据采集的重要环节。数据的采集工作主要是确保模拟信号能够转化为数字信号，传送至计算机，以便于计算机更好对其进行解码，进行相应的后期分析，通常包括模拟夺路转换开关，模拟数字转化器以及通道的电路控制[2]。
ADC0804的功能选择方面更加具有价值，它具有较高的性价比，输入信号为一路输入，进而进行通道模拟电路转换。
3.热水器水温控制器软件设计
3.1软件实现功能综述
热水器水温控制器软件的设计能够更好满足生活的需要，通过设计加热指示灯以及保温指示灯对水温的状态进行设计，即便启动“自动加热”，当水温达到一定的高度时，也将直接引发电路短路或是报警装置启动，保证安全，单片机通过数码管显示温度，并与预设温度进行实时对比，给人以最为直观的视觉感受[3]。
3.2系统原理阐述
热水器水温控制系统主要是保证在51单片机的控制下，传感器、上位机通信电路以及控制加热器的继电器驱动电路对系统进行控制，保证水温稳定在0—70℃之间，利用ADC809的八位数数字转换器，对相关的信号进行转换，传输到电脑上，，这样一来，温度值得到一定的运算处理，加热功率的大小也变得容易操控。下位机的数码管可直接显示温度的变化，在PC端进行数据的分析处理，完成水温的实时监测。
4.电热水器结构设计
电热水器的内部结构通常包括手动控温器、发热体、工作状态显示器、出水超温保护、物理隔电墙、漏电保护等。结构的设定一方面是为了保证电热水器使用层面的安全，另一方面则是为了带给用户更好的使用体验。
以变频水温控制为例，通常这一结构选用进口硅，硅的性质稳定，可控，易于操作，在水温设定方面，通过智能变频控制，使得水温能够迅速达到设定温度，方便控制，增强使用感。再以其内部的漏电保护设施为例，当漏电线圈感受到有漏电时，便通过微电脑发送的信号，控制继电器，进一步切断电源，保证安全。
结束语
综上所述，伴随我国科技的不断发展，智能化家用电器逐渐被普及，现如今市面上的热水器无法满足消费者的需求，在此基础上，我们提出自己的观点，突破创新，打破以往的设计模式，利用单片机的便捷性、性价比在其端口将其与电话线或者网线相连接，从而实现对于热水器的实时监控和远程控制，进一步保证水温的可控性，从而便捷人们的生活。这种设计在今后的生活中也将进一步普及，太阳能热水器也终将会进一步完善自身的设计。
参考文献
[1]宫占霞,焦根平.热水器水温控制器设计[J].电子世界,2017,22:147-148.
[2]张震,赵天翔,黄进明,张小波.基于单片机的通用太阳能热水器控制器设计研究[J].科技创新与应用,2018,24:93-94+97.
[3]张海乾,邹莉莉.智能家用太阳能热水器数据采集控制器的设计[J].广东蚕业,2018,5207:24-25+27.
[4]孙浩文.网络环境下太阳能热水器远程智能控制系统设计研究[J].自动化技术与应用,2018,3711:146-150.
论文作者:范足华
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第06期
论文发表时间:2019/7/31
标签：水温论文; 热水器论文; 单片机论文; 控制器论文; 电路论文; 温度论文; 时钟论文; 《当代电力文化》2019年第06期论文;