基于 AT89C51 的防烫手水龙头设计

0 引 言

随着时代的发展，对于水龙头的改进也在不断完善。现在的水龙头具有过滤、止回等功能，且开关耗电量小。目前， 全自动感应水龙头不仅被应用在家庭生活中，更在人流密集的火车站、汽车站、飞机场、医院等公共场所被大量使用， 给人们的生活带来了极大便利。但是这种水龙头在热水供应方面依然存在较多不足，如很多小孩子因为使用不当被烫伤等。因此，需要设计一款防烫手水龙头，解决传统水龙头在此方面的弊端。

1 系统总体设计

1.1 系统组成

本文系统以稳定性较强的 51 单片机为核心，由温度传感器、热释电模块等构成的外围电路组成。温度传感器等模块将检测到的信号实时传输至主控芯片，通过 LCD1602 实时显示检测到的温度，并与阈值进行比较。当超过阈值，热释电模块检测到使用者可能被烫伤时，将会发出信号，电磁阀迅速通电闭合，停止出水，防止使用者被烫伤。

1.2 系统硬件设计

硬件结构如图 1 所示。

                                                                                                                                                                                          图 1 防烫手水龙头硬件结构

1.2.1 温度传感器

温度传感器选用 DS18B20，该传感器接线方便，封装后可应用于多种场合，拥有管道式、螺纹式、磁铁吸附式、不锈钢封装式等，主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的 DS18B20 可用于电缆沟、高炉水循环、锅炉、机房、农业大棚、洁净室、弹药库等各种非极限温度场合测温。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。在温度传感器的选择上， DS18B20 具备显著的优点，因此选择 DS18B20 作为本文系统的温度传感器。

1.2.2 蜂鸣器报警模块

本文系统采用有源蜂鸣器，当温度传感器检测到的温度超过本文系统所设置的阈值时，51 单片机 P1.5 口将会输出高电平，蜂鸣器发出警报。

1.2.3 电磁阀控制模块

本文系统电磁阀选用常开开关，置于水管与水龙头的连接处。当检测到有危险报警时立即关闭电磁阀防止烫伤。与常闭开关相比，常开开关在一定程度上节约了电能，而且效果也更好。

1.2.4 热释电模块

通过对感应范围和延时时长的调节，可以精确地在流水区域对人体有无危险进行感应，将实时数据传送至单片机处理。可在人体遇到危险时迅速反应，减小使用者被烫伤的风险。

2 软件设计

系统程序由主程序、DS18B20驱动子程序以及蜂鸣器报警程序组成。A/D驱动程序与 1602驱动子程序分别驱动A/D转换器和数字温度传感器，从而采集水的温度并实时显示。报警程序则与设定的阈值相比较，若超过阈值则触发报警。软件流程如图 2 所示。

3 结 语

本文结合单片机与传感器技术，设计了一款防烫手水龙头系统，实现了对电磁阀的智能控制，解决了使用现有水龙头有可能导致使用者被烫伤的问题，实现了水龙头的智能化，全面降低了被烫伤的风险，也使得水龙头在此方面的功能更加全面和完善。