水龍頭是水的“指揮家”，是人們生活中必不可少的用水設備?，F(xiàn)有的雙聯(lián)式水龍頭可同時接冷熱兩根管道，其水溫調節(jié)的方法是手動調整閥門的機械位置，控制冷熱水管道的出水比例，其調節(jié)復雜，且調節(jié)過程中浪費的水量多。即使調好的水溫也會受到水壓變化的影響，降低了使用的舒適性。甚至出現(xiàn)水溫突變，燙傷身體的極端情況。單片機作為一種智能化的控制器已經(jīng)廣泛應用于各種家用電器中，為用戶提供更優(yōu)質的服務。本文主要介紹了采用單片機控制的方法，實現(xiàn)水龍頭的出水溫度的精確調節(jié)，避免用水浪費，是基于單片機的水龍頭智能化改造。

1 設計方案及工作原理
    系統(tǒng)設計方案及工作原理如圖1所示。熱水和冷水分別流入后在0中混合，實現(xiàn)溫度中和。當混水溫度達到設定值后，開啟3供水。當水溫未達設定值時，開啟4將混水腔0中的水排出至加熱裝置(如燃氣熱水器)的入水口，以循環(huán)利用，減少不必要的浪費。

    1，2進水口由電動調節(jié)碟閥控制，3，4出水口由電動快速切斷蝶閥控制。在熱水進入口1、冷水進入口2和混水腔0中設置DS18820溫度監(jiān)測點，根據(jù)采集到的現(xiàn)場溫度由單片機驅動電動執(zhí)行機構控制電動調節(jié)閥的開度，從而控制1，2的進水量，以及快速開啟或切斷3，4的出水。

2 硬件電路設計
    水龍頭控制是以宏晶科技的STC12C5A08PWM單片機為核心，檢測DS18820采集的現(xiàn)場溫度信號，分析后做出相應控制處理。用水溫度的設定和顯示分別由鍵盤輸入和數(shù)碼管顯示。冷、熱水進入口水量的調節(jié)由單片機輸出通過繼電器驅動調節(jié)閥實現(xiàn)，采用脈寬調制(PWM)變頻技術智能調控水流大小，實現(xiàn)精確配比。系統(tǒng)設計框圖如圖2所示。

2．1 單片機控制模塊
    采用STC12C5A08PWM單片機實現(xiàn)，它是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍。內部集成MAX810專用復位電路，看門狗，兩路PWM，片內有8 KB FLASH ROM，1 280 B RAM，支持ISP。
2．2 溫度傳感器模塊
    采用DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度傳感器DS18820測量水溫，可直接輸出9～12位(二進制)溫度讀數(shù)，便于單片機處理。DS18820測量溫度范圍為-55～+125℃，在-10～+85℃范圍內，精度為±0．5℃?？稍?50 ms(最小值)內把溫度轉換成12位二進制數(shù)字值，溫度采集具有準確性和及時性。DS18820采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，多個DS18820可掛接在一條總線上，實現(xiàn)多點溫度測量，輕松組建傳感網(wǎng)絡。該系統(tǒng)中分別檢測熱水進入口溫度T1，冷水進入口溫度T2和水龍頭出水口溫度T3。
2．3 顯示模塊
    該系統(tǒng)設計了兩位八段數(shù)碼管，由單片機I／O口直接驅動，采用動態(tài)顯示方法，顯示用戶設定的溫度值。
2．4 鍵盤模塊
    本系統(tǒng)需要三個按鍵，采用三鍵獨立式鍵盤，直接接單片機I／O口，采用軟件去抖。三個按鍵分別實現(xiàn)的功能如表1所示。

2．5 水流控制模塊
    如圖1所示，熱水和冷水進入口1，2采用電動調節(jié)蝶閥，單片機通過控制調節(jié)蝶閥的開度來控制進水量的大小。使用單片機內部2路PWM邏輯產(chǎn)生高頻PWM信號，通過電動執(zhí)行機構驅動電動調節(jié)蝶閥，從而減輕了軟件的工作，提高了軟件的效率。水龍頭出水口3和循環(huán)水出水口4采用電動快速切斷蝶閥，在單片機的控制下實現(xiàn)快速開關水。

3 軟件設計
    本控制系統(tǒng)是以單片機為中心的控制系統(tǒng)，單片機結合一定的外圍電路完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入、溫度采集、輸出控制信號以及實時顯示等功能，它是一個完整的智能控制系統(tǒng)。圖3為系統(tǒng)程序流程圖，表明亍整個過程的控制思想。

    根據(jù)溫度對電動蝶閥的控制算法為：首先將系統(tǒng)設定溫度T與冷水溫度T2和熱水溫度T1比較，分為以下三種情況：
    第一種：若T-T2>T1-T，將冷水進入口蝶閥全開，熱水進入口蝶閥開一半；
    第二種：若T-T2<T1-T，將熱水進入口蝶閥全開，冷水進入口蝶閥開一半；
    第三種：若T-T2=T1-T，將熱水進入口蝶閥全開，冷水進入口蝶閥也全開；
    系統(tǒng)水龍頭出水口溫度T3隨系統(tǒng)工作時間逐漸升高，當T3<T時，開循環(huán)水電控蝶閥，且穩(wěn)定不變后，第一種情況下，將熱水蝶閥開3／4；第二種情況將冷水蝶閥開為1／4；第三種情況將冷水蝶閥開為3／4。采用逐步次逼近的方法，直到T3=T時，關循環(huán)水電控蝶閥，開水龍頭電控蝶閥。

4 結 語
    該系統(tǒng)提出了一種利用單片機、溫度傳感器、蝶閥以及其他控制電路實現(xiàn)水龍頭出水恒溫控制的方法，解決了傳統(tǒng)手動調溫的不便，避免了在調溫過程中的用水浪費。方便用戶使用，實現(xiàn)用水溫度的精確設定以及恒溫用水。具有較高的實用價值。