自动断电式饮水机设计

摘 要：经过多年的发展，饮水机在我国已成为家庭、办公场所不可或缺的电器，目前我国饮水机拥有量已超过1.2亿台，国内、国际市场潜力巨大。然而传统有胆饮水机却存在反复加热，留有水垢，热胆的不锈钢材质产生硝酸盐，高耗能，噪音和干烧的问题。本文节能智能饮水机利用其自动定时设计和电路智能控制，利用接水扫描感应后开始计时，再次接水会重新计时，累计超过设定值后自动断电，从而解决上述问题。

关键词：自动断电;计时器;定时节能;程序存储器

1 设计背景

（1）项目概述。“自动断电式”饮水机是对普通饮水机进行了改装，由于普通家用饮水机存在诸多弊病，其内胆中的水反复烧开，“千滚水”中产生的亚硝酸盐对人体有极大的致癌风险，因此我们对传统饮水机加以改进，使其在用户接水后1个小时自动断电，从而不进行反复加热，同时在无人的情况下，可以自动断电以节约电能和防止反复加热，极大地方便了使用者。

（2）项目设计背景及意义。普通的家用饮水机打开加热电源后，不管房间内有没有人，或者不论是白天还是夜晚都一直处于加热、保温状态，普通饮水机在给人们提供饮用水的同时存在着水还没有放干或放不干的余水反复烧开，导致有毒物质大量沉积危害人体健康。为此，出现了不少改进或改革型产品。如温度延时式饮水机，其特点是：水被烧开后，若内胆里的水没有放干则利用温度延时几个小时不进水，不烧水。这种饮水机没有完全摆脱反复烧的现象，且受地理，季节等环境影响，控制不可靠;无热胆饮水机，据了解，这种产品因加热胆极小（称无热胆）功率极大（1500 W以上），它不能节能降耗。这种饮水机安全、卫生达不到要求，使用不方便。

经过调查分析，我们对饮水机的节能进行了估算：一台饮水机，每年待机耗能约300度，用户每年为此要支付144元的电费;以目前全国饮水机4000万台左右的保有量计算，仅此一项，每年的用电能耗就达120亿度，电费支出则高达58亿元。据调查，目前有71.52%居民家中正在使用饮水机，可见饮水机的应用非常广泛。采用“自动断电式”饮水机，全国每年将节约120亿度电。

2 硬件设计

（1）单片机外部存储器系统扩展图。外部存储器的扩展：8098单片机仅有256个字节的片内RAM，不可能存放程序，也难以存储大量数据。因此要为8098单片机系统配置相应的片外存储器，即数据存储器和程序存储器。

（2）系统工作原理。本系统所设计的功能及操作要点在下面做一说明 。

用户可以通过键盘或程序来选择是否选用光控环节。以下先就光控环节的原理及应用作一介绍光控环节由于采用了数字型测光器件，它可以直接将光的亮度直接转化为数字。这就使系统少了一个模数转换器件，减少了系统的负担，节约了系统的生产成本。系统实时采集数据，根据预先设定好的数值做出反应，给出开关灯的指令。

系统可通过键盘来预先设置限定时间的开关灯及软启动和软关闭。这些都可通过键盘来设置。在设定系统的开关灯和软启动软关闭时间时，有关的数据会通过LCD板显示出来。用户可根据显示的数据很容易看出系统工作在什么状态。

（3）系统内外引线实现图。控制电路原理图如图1。

P1.0与按键相连，当按下饮水机开关接水时，即按下了图中的开关，P1.0变为低电平，此时，通过单片机程序，延时设定时间后， P2.0口由低电平变为高电平，固态继电器断开，饮水机断电。

（4）定时节能的实现。根据调查，确定最佳的延时时间，当最后一次接水后，超过这个设定的时间还没有人继续接水，系统默认为无人接水状态，系统会自动断电，如在晚上睡觉的时候，没有关闭饮水机的电源，饮水机会自动断电，以减少晚上反复加热对电能的浪费，如果在设定时间之内有人继续接水，系统则重新开始计时，以保证不影响正常的饮水。以此达到节能的目的。

3 软件总框图

单片机控制延时时间以及对按键的检测，其软件流程框图如图2。

参考文献：

[1]孙雪梅，范久臣.实时时钟芯片在单片机系统中的应用[J].沈阳教育学院学报，2005.

[2]孙涵芳，徐爱卿.单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，1996.

[3]求是科技.8051系列單片机C程序设计完全手册[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[4]房小翠，王金凤.单片机使用系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，1999.

[5]王幸之，钟爱琴，等.AT89系列单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

作者简介：罗昊（1990-），男，湖北襄阳人，本科，初级，研究方向：液压与气压传动。