电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用的家用电器，市场上传统的机械式电热水器控制精度低、可靠性差，随着人们生活质量的提高，人们对电热水器的要求越来越趋向于智能化和数字化，采用AT89C5l单片机作为控制器设计了一款智能家用电热水器，基本实现了智能控制功能。
1.系统功能及其工作原理
该智能热水器具有以下功能：
(1)使用高清晰度数码营实时显示水温，范围O~102℃：
(2)可用键盘方便地设定水温，并显示设定的温度；
(3)按设定温度加热到相应水温，并具有保温功能。
系统利用集成温度传感器AD590完成温度测量并转换成模拟电压信号，经由A/D转换器ADCO804转换成数字信号送到AT89C51单片机中，单片机将采集到的温度值与通过键盘设定的温度值进行比较，根据比较结果，控制加热器的开断，同时将温度值实时显示在LED显示器上。
2、系统设计
2.1系统硬件设计
系统设计硬件原理结构如下图所示。系统以高性价比的AT89C5l单片机为核心，由AD590测温电路、ADCO804模数转换电路、键盘/显示电路、双向可控硅驱动电路MOC3041、双向可控硅TLC336A组成加热器控制电路。
2.1.1控制器电路设计
本系统选择AT89C5l作为主控制器，PO口作为ADCO804转换数据的输入端，P1.4接ADCO804的INTR端检测数据转换是否结束，P1.O~Pl.3的输出信号接到译码器7447上作为数码管的显示数据，P1.5~Pl.7则作为4个数码管的位选信号控制。P2口用来连接矩阵键盘，实现电热水器加热水温的动态设定。P3.1用于控制加热器电路的通断，P3.2连接加热状态指示灯，P3.3连接电源状态指示灯，P3.6用于控制ADC转换器的启动，P3.7用于控制读取ADC的转换结果。
2.1.2键盘/显示接口电路设计
系统中键盘的功能主要用于用户输入和修改设定的温度。键盘设计12个按键，其中O~9数字键用于温度的输人和修改。功能键一个（*号键)，具有双重功能，第一次按为“设定”温度，用于进入设定温度模式，第二次按为“确认”
设定温度，用于设定温度输入结束后的确认。#号键未定义，可用于其它扩展。键盘采用行列式设计，12个按键排成3x4矩阵。设计中用单片机P2口的P2.0~P2.3接键盘的4根行线，P2.5~P2.7接3根列线。
温度显示电路由3位七段码LED显示器组成，单片机用P1口输出段码和控制信号，通过7447TTLBCD译码器译码，用3个共阳极LED动态显示温度的各个数位。
2.1.3 AD590测温电路设计
AD590测温范围为-55℃~+150℃，满足人们日常生产和生活中的温度范围；电源电压可在4V~6V范围变化，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏：
AD590产生的电流与绝对温度成正比，具有非常好的线性输出性能，温度每增加1℃，其电流增加1μA。
为了提高精度，扩大测量范围，在A/D转换前还要将信号加以放大并进行零点迁移。当温度变化时，AD590会产生电流变化，AD590的电流通过一个10kΩ的电阻时，这个电阻上的压降为1OmV，即转换成1OmV/K，为了让1OkΩ电阻精确，可用一个9kΩ的电阻与一个2kΩ电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的lOkΩ。运算放大器A1接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗，由运放A2减去2.732做零位调整{印把绝对温度转成摄氏温度)，最后由运放A3反相并放大5倍输送给A/D转换器。
2.1.4ADC模数转换电路设计
AD590测温电路输出的电压信号为模拟信号，要进行数码显示和温度控制，还需将此信号转换成数字信号。为此我们通过ADCO804将输入的模拟值转换成数字值，然后再经AT89C51单片机处理。
ADCO804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片，分辨率8位，转换时间1OOHs，输入电压范因为O~5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。
2.1.5加热器控制电路设计
该部分采用了Motorola公司推出的单片集成可控硅驱动器件MOC3041，作为对加热器的驱动和控制。MOC3041芯片是一种集成的带有光耦合的双向可控硅驱动电路，它由输入和输出两部分组成，其内部集成了发光二极管、双向可控硅和过零触发电路等器件。其工作过程是：当单片机的P3.1口输出低电平时，MOC3041输入部分的发光二极管导通，发出足够强度的红外光去触发输出部分，即控制可控硅的导通，从而打开加热器；同理，当P3.1口输出为高电平时，MOC3041输入部分的发光二极管截止，可控硅断开，关闭加热器。
该系统具体电路图如下图所示。
2.2系统软件设计与编程
本系统软件包括主程序模块、定时器中断子程序模块、键盘扫描处理子程序模块、十进制数据调整转换子程序模块、LED数码显示子程序模块和延时子程序等模块。
2.2.1系统主程序
在主程序中，系统上电自动复位以后首先进行初始化，清除温度缓存区中的数据，然后启动ADCO804转换温度传感器输入的电信号，同时检测是否有键按下设定温度，有则跳至键盘扫描处理子程序，没有则待ADC数据转换结束读入累加器A，然后进行十进制数据转换调整，输出给温度显示电路。主程序流程图下如图所示。
2.2.2键盘扫描处理子程序
当主程序检测到有键按下时，就转到键盘扫描子程序扫描按键值，取得按键值之后，判断是否按下*号键(温度设定/完成键)，不是则回到主程序，是则进入温度设定模式，LED显示设定的温度值。进入温度设定模式后，再进行键盘扫描，判断按下的键值，如果是*号键，则说明设定完毕，不是则更新设定温度显示缓冲区的数据。具体程序流程图如下图所示。
2.2.3定时器中断子程序
定时器TO每50ms中断一次，比较采集的电热水器温度和设定的温度，低于设定温度时，使P3.1输出低电平，电热器TABLE加热，高于设定温度时，使P31输出高电平，电热器停止加热。程序流程图如下图所示。
附系统具体汇编语言源程序：
本文采用AT89C51单片机做主控芯片，利用温度传感器AD590采集温度，并配上键盘/显示接口电路以及加热器控制电路等，电路简单、运行稳定、工作精度高，且通过键盘可以方便地进行温度设定，具有一定的实用价值。
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