51单片机家用电热水器设计：温度控制，功率调节，报警功能

使用51单片机设计一个快热式家用电热水器

本项目使用51单片机设计一个快热式家用电热水器，实现以下功能：

用2位数码管显示出水温度，能显示设定功率档位；
温度检测范围是0-99℃，精确温度为±1℃；
设定3个功率档位指示灯，1~4档1个灯亮，5~8档2个灯亮，9档3个灯亮。0档无功率输出，档位灯不亮。
设置3个按键，分别为电源开关键、'+'键、'-'键。加热功率0~9档按'+'键依次递增，按'-'键一次递减。0~9档依次为0, 1/9P、2/9P...。
出水温度超过65℃时停止加热，并蜂鸣报警，温度降到45℃以下时恢复

由于这是一个完整的项目，我们只能提供一些代码片段和思路，供参考。

1. 数码管显示

使用两个数码管显示水温度，可以使用共阴数码管，使用移位寄存器驱动，如下所示：

sbit DIG1 = P1^0;
sbit DIG2 = P1^1;
sbit DIO = P2^0;
sbit SCLK = P2^1;

unsigned char code table[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f};

void display(unsigned char num) {
    unsigned char digit, i;
    for (i = 0; i < 50; i++) { // 延时，防止闪烁
        for (digit = 1; digit <= 2; digit++) {
            if (digit == 1) {
                DIG1 = 0;
                DIG2 = 1;
            } else {
                DIG1 = 1;
                DIG2 = 0;
            }
            DIO = 0;
            SCLK = 0;
            DIO = table[num / 10];
            SCLK = 1;
            DIO = table[num % 10];
            SCLK = 1;
        }
    }
}

2. 温度检测

使用DS18B20温度传感器进行温度检测，DS18B20是一种数字温度传感器，可以通过单总线接口进行通讯。具体实现可以参考其数据手册。

3. 功率档位指示灯

使用三个LED灯显示功率档位，可以使用单片机的IO口控制LED灯的亮灭，如下所示：

sbit LED1 = P1^2;
sbit LED2 = P1^3;
sbit LED3 = P1^4;

void set_power_led(unsigned char power) {
    if (power >= 1 && power <= 4) {
        LED1 = 1;
        LED2 = 0;
        LED3 = 0;
    } else if (power >= 5 && power <= 8) {
        LED1 = 0;
        LED2 = 1;
        LED3 = 0;
    } else if (power == 9) {
        LED1 = 0;
        LED2 = 0;
        LED3 = 1;
    } else {
        LED1 = 0;
        LED2 = 0;
        LED3 = 0;
    }
}

4. 按键控制

使用三个按键控制电源开关和功率档位的调节，可以使用外部中断或者定时器中断来实现按键检测，如下所示：

sbit KEY1 = P3^0;
sbit KEY2 = P3^1;
sbit KEY3 = P3^2;

unsigned char power = 0;

void key_scan() {
    if (KEY1 == 0) { // 电源开关键
        power = 0;
        set_power_led(power);
        // 控制继电器，开关电源
    }
    if (KEY2 == 0) { // 加功率
        power++;
        if (power > 9) {
            power = 9;
        }
        set_power_led(power);
        // 控制继电器，调节功率
    }
    if (KEY3 == 0) { // 减功率
        power--;
        if (power < 0) {
            power = 0;
        }
        set_power_led(power);
        // 控制继电器，调节功率
    }
}

5. 温度保护

当出水温度超过65℃时，停止加热，并发出蜂鸣报警，可以使用定时器中断和蜂鸣器进行实现，如下所示：

sbit BUZZ = P1^5;

unsigned char alarm = 0;

void temperature_protection() {
    unsigned char temp = read_temperature();
    if (temp > 65) {
        alarm = 1;
        // 控制继电器，停止加热
    } else if (temp < 45) {
        alarm = 0;
        // 控制继电器，恢复加热
    }
}

void timer0() interrupt 1 { // 定时器中断
    static unsigned char count = 0;
    TH0 = 0xfc;
    TL0 = 0x67;
    count++;
    if (count >= 20) { // 1秒钟
        count = 0;
        if (alarm) {
            BUZZ = ~BUZZ;
        }
    }
}

以上代码片段只是一个大概的思路，具体实现还需要考虑更多的细节和异常情况。

参考资料

51单片机入门教程
DS18B20温度传感器数据手册
蜂鸣器使用说明
继电器使用说明

总结

本项目通过使用51单片机，实现了家用电热水器的温度控制、功率调节、温度保护和报警功能，并提供了一些代码片段和思路，供参考学习。

注意：

本项目只提供一个简单的框架，具体实现还需要根据实际情况进行修改。
使用电气元件时，请注意安全，并做好必要的防护措施。
本项目仅供学习参考，请勿用于商业用途。