摘要：温度传感器及有关电路将温度转化为电脉冲的脉宽，单片机将测得的脉冲宽度的值转化为与之对应的温度值。与设定的温度相比较后，以温度偏差及其变化量为输入、加热量为输出，通过模糊控制算法，就可达到水温自动调节的目的。对任意温度对应的脉宽还可进行自动测量，并加以显示。
关键词：at89c2051 单片机 模糊控制 温度 电热水器
模糊控制比传统的pid等控制方法，在强时变、大时滞、非线性系统中的控制效果有着明显的优势。将模糊控制技术应用于家电产品在国外已是很普遍的现象。单片机是家用电器常用的控制器件，把二者结合起来，可使控制器的性能指标达到最优的目的。基于模糊控制技术的单片机控制的电热水器，是对传统的电热水器开关控制的改造，具有达到设定温度的时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点。
1 硬件电路总体设计
电热水器水温自动调节器以at89c2051单片机为核心，由多谐振荡器电路、温度设定电路、单片机。设定温度显示电路、控制信号隔离输出电路等几部分组成，结构框图如图1所示。
①多谐振荡电路。由g1、g2、g3、g4、rt、rs、c组成，具体电路如图2。其中rt是具有负温度系数的热敏电阻（0～100℃时，阻值在3～1kω之间变化），是本电路中的温度传感器，用环氧树胶涂于其外表后置于热水中。rs是限流电阻，限值很小，只有100ω。非门采用ttl门74ls04电路，振荡周期t≈2.2rtc，脉宽为1.1rtc。可见，脉宽与rt有一一对应关系，因此，温度与脉宽也就有一一对应关系。
②at89c2051单片机。本控制器的核心，模糊控制就是用它控制软件来实现的。
③温度设定电路。通过一个按键产生脉冲从int1输入单片机来调节水温的设定值。
④设定温度显示电路。单片机将设定的温度值通过动态扫描的方法输出，数码管上可直接显示设定温度。在自动测定各温度对应的t0的计数值时，还可用来显示tl0的值。
⑤控制信号隔离输出电路。通过光耦将加热强电电路与单片机隔离，防止其干扰单片机的工作。单片机的输出控制信号控制两电热丝的断通，从而调节水温。
2 工作原理
int1先用于各温度值对应的脉宽计数器值的测量显示。中断1的中断服务程序先固化自动测量、显示的中断服务程序如图3所示。主程序不变，主程序如图4所示。从int1输入的设定温度用的脉冲将引起中断，中断服务程序可对与一定水温对应的电脉冲宽度的计数值（tl0）进行测量并显示，记下其数值后便可制定“温度表”（与一定温度对应的tl0值并存放于程序存储器中的表），将“温度表”固化于程序存储器中。然后，int1再用于温度的设定，将中断1的服务程序换为预温温度的程序，如图5所示。让定时器t1定时中断，配合软件计数器，每隔5s测量1次温度的当前值。将测得的脉宽转化为温度值是这样实现的：先让脉冲从int0进入单片机，t0在int0为高电平时开始定时，变为低电平时停止，于是在tl0中得到脉宽对应的定时计数值，查找与“温度表”中与计数值一一对应关系的温度。将用的脉冲将引起中断，中断服务程序可对与一定水温对应的电脉冲宽度计数值（tl0）进行测量并显示，记下其数值后便可制定“温度”（与一定温度对应的tl0值并存放于程序存储器中的表），将“温度表”固化于程序存储器中。然后，int1再用于温度的设定，将中断1的服务程序换为预置温度的程序，如图5所示。让定时器t1定时断，配合软件计数器，第隔5s测量1次温度的当前值。将测得的脉宽转化为温度值是这样实现的：先让脉冲从int0进入单片，t0在int0为高电 平时开始定时，变为低电平时停止，于是在tl0中得到脉宽对应的定时计数值，查找与“温度表”中与计数值一一对的温度。将温度的测量值及前次测得的值分别存于一个存储单元，通过模糊控制程序以决定两电热丝的断情况。初始化程序如下：
