5.1.22 基于AT89S51单片机的快热式家用热水器
1.基本要求
（1）用2个数码管显示出水温度，能显示设定功率挡位。
（2）温度检测显示范围为0～99℃，精确度为±1℃。
（3）设置3个功能挡位指示灯，1～4挡有1个灯亮，5～8挡有2个灯亮，9挡有3个灯亮。0挡无功率输出，挡位灯不亮。
（4）设置3个轻触按钮，分别为电源开关键、“+”键和“-”键。加热功率分为0～9挡，按“+”键依次递增至9挡，按“-”键依次递减至0挡，0～9挡功率依次为0、1/9P、2/9P、3/9P、4/9P、5/9P、6/9P、7/9P、8/9P和P。
2.扩展部分
（1）出水温度超过65℃时，停止加热，并鸣笛报警，温度降到45℃以下时恢复初始状态。
（2）内胆温度超过105℃时，停止加热，防止干烧。
快热式家用热水器系统框图如图5.3所示。
图5.3 快热式家用热水器系统框图
提示：对于加热功率的控制，最简单的方法是由若干不同功率的电热丝组合得到几种加热功率，但由于快热式热水器的加热功率较大，且挡位设置较多，用电热丝组合的方法需要几组电热丝和继电器，成本增高且可靠性降低。比较理想的方法是采用晶闸管控制功率，单片机通过光耦合向晶闸管发送触发信号，控制晶闸管的导通角，从而控制电热丝的有效加热功率。为了在关机和超温保护的状态下能可靠地关断加热电源，在电路中加入继电器来控制加热电源，其中串联在继电器线圈回路的熔丝为105℃的熔丝。当温度超过105℃时，熔丝就会熔断，从而防止加热管干烧。与电热丝并联的LED用来指示电热丝的工作状态。晶闸管的触发信号中需要对市电进行过零检测，以实现触发脉冲的相位延时。过零检测可利用晶体管8085和一个“非”门实现。
温度检测的方法较多，常用热敏电阻（或热敏传感器）组成电桥来采集信号，再经放大、A/D转换后传送给单片机。目前比较先进的方法是采用专门的集成测温传感器（如DS18B20），直接将温度转换成数字信号并传送给单片机。设计可采用温度/频率转换测温法，直接将温度信息转换成频率信号，用单片机测出频率大小，从而间接测出温度值。
3.创新设计
学生自主创作，在已选定的项目基础上，可加入其他模块的实验内容，也可在扩展板上自行搭建新的电路，以实现新的功能。