自動斷電式飲水機設計

摘 要：經過多年的發展，飲水機在我國已成為家庭、辦公場所不可或缺的電器，目前我國飲水機擁有量已超過1.2億臺，國內、國際市場潛力巨大。然而傳統有膽飲水機卻存在反復加熱，留有水垢，熱膽的不銹鋼材質產生硝酸鹽，高耗能，噪音和干燒的問題。本文節能智能飲水機利用其自動定時設計和電路智能控制，利用接水掃描感應后開始計時，再次接水會重新計時，累計超過設定值后自動斷電，從而解決上述問題。

關鍵詞：自動斷電;計時器;定時節能;程序存儲器

1 設計背景

（1）項目概述。“自動斷電式”飲水機是對普通飲水機進行了改裝，由于普通家用飲水機存在諸多弊病，其內膽中的水反復燒開，“千滾水”中產生的亞硝酸鹽對人體有極大的致癌風險，因此我們對傳統飲水機加以改進，使其在用戶接水后1個小時自動斷電，從而不進行反復加熱，同時在無人的情況下，可以自動斷電以節約電能和防止反復加熱，極大地方便了使用者。

（2）項目設計背景及意義。普通的家用飲水機打開加熱電源后，不管房間內有沒有人，或者不論是白天還是夜晚都一直處于加熱、保溫狀態，普通飲水機在給人們提供飲用水的同時存在著水還沒有放干或放不干的余水反復燒開，導致有毒物質大量沉積危害人體健康。為此，出現了不少改進或改革型產品。如溫度延時式飲水機，其特點是：水被燒開后，若內膽里的水沒有放干則利用溫度延時幾個小時不進水，不燒水。這種飲水機沒有完全擺脫反復燒的現象，且受地理，季節等環境影響，控制不可靠;無熱膽飲水機，據了解，這種產品因加熱膽極小（稱無熱膽）功率極大（1500 W以上），它不能節能降耗。這種飲水機安全、衛生達不到要求，使用不方便。

經過調查分析，我們對飲水機的節能進行了估算：一臺飲水機，每年待機耗能約300度，用戶每年為此要支付144元的電費;以目前全國飲水機4000萬臺左右的保有量計算，僅此一項，每年的用電能耗就達120億度，電費支出則高達58億元。據調查，目前有71.52%居民家中正在使用飲水機，可見飲水機的應用非常廣泛。采用“自動斷電式”飲水機，全國每年將節約120億度電。

2 硬件設計

（1）單片機外部存儲器系統擴展圖。外部存儲器的擴展：8098單片機僅有256個字節的片內RAM，不可能存放程序，也難以存儲大量數據。因此要為8098單片機系統配置相應的片外存儲器，即數據存儲器和程序存儲器。

（2）系統工作原理。本系統所設計的功能及操作要點在下面做一說明 。

用戶可以通過鍵盤或程序來選擇是否選用光控環節。以下先就光控環節的原理及應用作一介紹光控環節由于采用了數字型測光器件，它可以直接將光的亮度直接轉化為數字。這就使系統少了一個模數轉換器件，減少了系統的負擔，節約了系統的生產成本。系統實時采集數據，根據預先設定好的數值做出反應，給出開關燈的指令。

系統可通過鍵盤來預先設置限定時間的開關燈及軟啟動和軟關閉。這些都可通過鍵盤來設置。在設定系統的開關燈和軟啟動軟關閉時間時，有關的數據會通過LCD板顯示出來。用戶可根據顯示的數據很容易看出系統工作在什么狀態。

（3）系統內外引線實現圖。控制電路原理圖如圖1。

P1.0與按鍵相連，當按下飲水機開關接水時，即按下了圖中的開關，P1.0變為低電平，此時，通過單片機程序，延時設定時間后， P2.0口由低電平變為高電平，固態繼電器斷開，飲水機斷電。

（4）定時節能的實現。根據調查，確定最佳的延時時間，當最后一次接水后，超過這個設定的時間還沒有人繼續接水，系統默認為無人接水狀態，系統會自動斷電，如在晚上睡覺的時候，沒有關閉飲水機的電源，飲水機會自動斷電，以減少晚上反復加熱對電能的浪費，如果在設定時間之內有人繼續接水，系統則重新開始計時，以保證不影響正常的飲水。以此達到節能的目的。

3 軟件總框圖

單片機控制延時時間以及對按鍵的檢測，其軟件流程框圖如圖2。

參考文獻：

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作者簡介：羅昊（1990-），男，湖北襄陽人，本科，初級，研究方向：液壓與氣壓傳動。