基于单片机的恒温水龙头设计

　　水龙头是水的“指挥家”，是人们生活中必不可少的用水设备。现有的双联式水龙头可同时接冷热两根管道，其水温调节的方法是手动调整阀门的机械位置，控制冷热水管道的出水比例，其调节复杂，且调节过程中浪费的水量多。即使调好的水温也会受到水压变化的影响，降低了使用的舒适性。甚至出现水温突变，烫伤身体的极端情况。单片机作为一种智能化的控制器已经广泛应用于各种家用电器中，为用户提供更优质的服务。本文主要介绍了采用单片机控制的方法，实现水龙头的出水温度的精确调节，避免用水浪费，是基于单片机的水龙头智能化改造。

　　1 设计方案及工作原理

　　系统设计方案及工作原理如图1所示。热水和冷水分别流入后在0中混合，实现温度中和。当混水温度达到设定值后，开启3供水。当水温未达设定值时，开启4将混水腔0中的水排出至加热装置(如燃气热水器)的入水口，以循环利用，减少不必要的浪费。

　　1，2进水口由电动调节碟阀控制，3，4出水口由电动快速切断蝶阀控制。在热水进入口1、冷水进入口2和混水腔0中设置DS18820温度监测点，根据采集到的现场温度由单片机驱动电动执行机构控制电动调节阀的开度，从而控制1，2的进水量，以及快速开启或切断3，4的出水。

　　2 硬件电路设计

　　水龙头控制是以宏晶科技的STC12C5A08PWM单片机为核心，检测DS18820采集的现场温度信号，分析后做出相应控制处理。用水温度的设定和显示分别由键盘输入和数码管显示。冷、热水进入口水量的调节由单片机输出通过继电器驱动调节阀实现，采用脉宽调制(PWM)变频技术智能调控水流大小，实现精确配比。系统设计框图如图2所示。

　　2.1 单片机控制模块

　　采用STC12C5A08PWM单片机实现，它是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，看门狗，两路PWM，片内有8 KB FLASH ROM，1 280 B RAM，支持ISP。

　　2.2 温度传感器模块

　　采用DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器DS18820测量水温，可直接输出9～12位(二进制)温度读数，便于单片机处理。DS18820测量温度范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃。可在750 ms(最小值)内把温度转换成12位二进制数字值，温度采集具有准确性和及时性。DS18820采用单总线的数据传输方式，多个DS18820可挂接在一条总线上，实现多点温度测量，轻松组建传感网络。该系统中分别检测热水进入口温度T1，冷水进入口温度T2和水龙头出水口温度T3。