韓啟洋 譚建軍 何為 季振亞

摘 要：文中設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單、有效的防燙手系統(tǒng)。以溫度傳感器為檢測(cè)元件，采用AT89C51單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)出水口水溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制電磁閥達(dá)到止水的目的。溫度傳感器將溫度通過ADC轉(zhuǎn)換將信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)將其與閾值進(jìn)行對(duì)比，若高于閾值則電磁閥將斷電閉合，停止出水。具有防燙手功能的水龍頭能夠有效解決水龍頭熱水燙手的問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);電磁閥;溫度傳感器;自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）01-00-01

0 引 言

隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)于水龍頭的改進(jìn)也在不斷完善?，F(xiàn)在的水龍頭具有過濾、止回等功能，且開關(guān)耗電量小。目前，全自動(dòng)感應(yīng)水龍頭不僅被應(yīng)用在家庭生活中，更在人流密集的火車站、汽車站、飛機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等公共場(chǎng)所被大量使用，給人們的生活帶來了極大便利。但是這種水龍頭在熱水供應(yīng)方面依然存在較多不足，如很多小孩子因?yàn)槭褂貌划?dāng)被燙傷等。因此，需要設(shè)計(jì)一款防燙手水龍頭，解決傳統(tǒng)水龍頭在此方面的弊端。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

本文系統(tǒng)以穩(wěn)定性較強(qiáng)的51單片機(jī)為核心，由溫度傳感器、熱釋電模塊等構(gòu)成的外圍電路組成。溫度傳感器等模塊將檢測(cè)到的信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸至主控芯片，通過LCD1602實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)到的溫度，并與閾值進(jìn)行比較。當(dāng)超過閾值，熱釋電模塊檢測(cè)到使用者可能被燙傷時(shí)，將會(huì)發(fā)出信號(hào)，電磁閥迅速通電閉合，停止出水，防止使用者被燙傷。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2.1 溫度傳感器

溫度傳感器選用DS18B20，該傳感器接線方便，封裝后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，擁有管道式、螺紋式、磁鐵吸附式、不銹鋼封裝式等，主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝、高爐水循環(huán)、鍋爐、機(jī)房、農(nóng)業(yè)大棚、潔凈室、彈藥庫等各種非極限溫度場(chǎng)合測(cè)溫。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。在溫度傳感器的選擇上，DS18B20 具備顯著的優(yōu)點(diǎn)，因此選擇DS18B20 作為本文系統(tǒng)的溫度傳感器。

1.2.2 蜂鳴器報(bào)警模塊

本文系統(tǒng)采用有源蜂鳴器，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度超過本文系統(tǒng)所設(shè)置的閾值時(shí)，51單片機(jī)P1.5口將會(huì)輸出高電平，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。

1.2.3 電磁閥控制模塊

本文系統(tǒng)電磁閥選用常開開關(guān)，置于水管與水龍頭的連接處。當(dāng)檢測(cè)到有危險(xiǎn)報(bào)警時(shí)立即關(guān)閉電磁閥防止?fàn)C傷。與常閉開關(guān)相比，常開開關(guān)在一定程度上節(jié)約了電能，而且效果也更好。

1.2.4 熱釋電模塊

通過對(duì)感應(yīng)范圍和延時(shí)時(shí)長(zhǎng)的調(diào)節(jié)，可以精確地在流水區(qū)域?qū)θ梭w有無危險(xiǎn)進(jìn)行感應(yīng)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)處理?？稍谌梭w遇到危險(xiǎn)時(shí)迅速反應(yīng)，減小使用者被燙傷的風(fēng)險(xiǎn)。

2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序由主程序、DS18B20驅(qū)動(dòng)子程序以及蜂鳴器報(bào)警程序組成。A/D驅(qū)動(dòng)程序與1602驅(qū)動(dòng)子程序分別驅(qū)動(dòng)

A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字溫度傳感器，從而采集水的溫度并實(shí)時(shí)顯示。報(bào)警程序則與設(shè)定的閾值相比較，若超過閾值則觸發(fā)報(bào)警。軟件流程如圖2所示。

3 結(jié) 語

本文結(jié)合單片機(jī)與傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款防燙手水龍頭系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁閥的智能控制，解決了使用現(xiàn)有水龍頭有可能導(dǎo)致使用者被燙傷的問題，實(shí)現(xiàn)了水龍頭的智能化，全面降低了被燙傷的風(fēng)險(xiǎn)，也使得水龍頭在此方面的功能更加全面和完善。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]周潤(rùn)景.基于 Proteus 的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2]黃漢卿，錢楷，劉佳，等.基于STC89C52的家居安全報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2016（19）：77-78.

[3]王建華.計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M]. 2版.北京：高等教育出版社，2009.

[4]周鵬.基于 STC89C52 單片機(jī)的多功能測(cè)溫儀設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2013，32（1）：26-29.

[5]李建民.單片機(jī)在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江漢大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，16（3）：60-62.

[6]謝瑤.單片機(jī)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011，1（3）：83-85.

[7]李瑤，王保帥.基于MSP430F449單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，7（1）：39-41，44.

[8]陳勇，許亮，于海闊.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2016，24（2）：77-79.