（嘉兴学院南湖学院 嘉兴 314001）
摘要：大部分的普通沐浴喷头只是起到一个淋浴的效果，本文介绍的是一种关于基于单片机的变色发光沐浴喷头，运用了单片机技术来实现实时温度的监控和采集，与发光LED点阵的调压来实现灯光的变色，并且用这种LED灯与淋浴喷头相结合，营造出光、水的和谐效果。
关键词：变色发光沐浴喷头；单片机；LED
引言
现如今，科技的发展突飞猛进，且随着科学技术的发展，更多新奇的东西慢慢出现在我们眼前。当前我们的浴室洗澡用的喷头大多只有放水这一种功能，可是随着人们生活水平的提高，我们对生活质量的要求也就越来越高，所以为了让人们在沐浴时能享受到更加温暖舒适的沐浴环境，因此本文提出了一种基于单片机的变色发光沐浴喷头。首先这种变色发光淋浴喷头与市场上大多数的沐浴喷头相比较，具有以下优点，一、使用起来更加方便、舒适、安全，在动画美观上更让人接受；二、使用的效果与普通的沐浴喷头比较，更加让青年人及老年人的青睐；三、该淋浴喷头引用了目前市场上最新型的灯光照明技术，有效的解决了水电分离和灯光照明效果等问题，使沐浴喷头的可用性及安全性都得到了大幅的提高。
1.变色发光沐浴喷头技术要求
根据变色发光沐浴喷头所要实现的功能、结构以及工作环境，变色发光沐浴喷头应当满足以下要求：要使沐浴喷头在不同的温度下呈现出不同的颜色，我们就需要灵敏的温度采集装置；为保证沐浴时温度过高发生烫伤，在超过一定温度时，系统需要发出告警；同时为了更好的控制好沐浴时间，在沐浴超过一定时间时，系统也应当通过自动改变沐浴喷头的颜色来发出告警来提醒沐浴者；另外一方面考虑到这种发光变色喷头长期处于潮湿的环境中，所以在设计上，就要保证沐浴喷头，具有良好的耐腐蚀性、密封性、以及质量的安全性，所以设计了一种这款基于单片机的变色发光沐浴喷头，功能齐全，安全舒适，有很强的实用性。
2.装置系统的整体设计
2.1 温度和时间控制方面
利用DS18B20温度传感器来检测喷头出水水温，后经过A/D转换装置将水温的反馈信号送给单片机AT89C52处理后，并且将测得的温度数值投屏显示在数码管上，并且及时将得到的温度值与系统设定值进行比较，及时的反馈进行调控，保证水温在设定值周围浮动，不同的温度值范围对应不同的LED灯的颜色，最后利用单片机特有的定时功能来设定最大洗澡时间上限来控制灯的颜色变化。
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图2.1 系统的结构框图
2.2 LED变色方面
在LED变色这个环节，我们运用51单片机编程来控制PWM调光电路，通过排列组合，使之形成不同的光色组合，也增加了光强的组合，营造了不同的光感氛围。能够变色的LED正是利用红、绿、蓝三基色原理，通过控制红、绿、蓝三种颜色的亮度来叠加出不同颜色的灯光，为了能够实现这种效果，我们在灯里外加了一块集成电路板，通过上述的流程，使用脉宽调制的方式从而精确的来控制红绿蓝三种颜色，调节灰度等级，进而实现光色的多彩变化。
3.单元模块的设计
3.1 LED变色电路设计
LED，又称发光二极管。是一种由化合物制成的可以把电能转化为光能的半导体二极管的一种。当在发光二极管两端加上正向电压时，电子与空穴复合时能辐射出大量的可见光，过剩能量的放出导致光子发射，从而使二极管发出了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等可见光。
脉冲宽度调制（PWM）是一种模拟控制方法，它通过改变相应的负载来调节晶体管栅极或基极的偏置，从而实现晶体管开关稳压电源的输出，晶体管的导通时间由其控制。该方法的优点在于，当工作条件环境变化时，也能够保持电源输出电压恒定不变。
3.2 启动与晶振电路设计
启动按键作为整个系统的启动开关，当按下此键使单片机系统启动，开始运作。启动后，单片机内各寄存器状态随之改变，但单片机内RAM这部分的内容不会发生改变。本系统的基本时钟信号都由晶振来提供，有利于保持系统各部分的同步，通常同一晶体会在一个系统中共享。晶体与锁相电路常常一起使用，主要系统提供所需的时钟频率。
3.3 软件程序的设计
整个系统的总体流程如下图3.3所示。当整个系统通电时，它会自动重置以初始化系统内的模块。当初始化完成以后，由温度传感器开始测量初始的温度，数码管显示测量数据，单片机接收数据后工作，并控制PWM调光电路或报警电路，产生相应的控制信号，来使LED灯变换出对应的光色。
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图3.3软件总流程图
4.预期价值
目前家庭浴室使用的喷头一般只有放水和粗略调节水温的功能，为了更好的满足人们对物质和精神生活的需要，我们设计了此款淋浴喷头。采用单片机技术控制，让传统的LED灯与淋浴喷头结合，打造出这款不一样的沐浴喷头，营造让消费者更加舒适、温暖的沐浴环境。另外通过一定的了解，目前市面上的沐浴喷头的款式多样，功能也参差不齐，国家的相关部门对于淋雨喷头的产品的检测也只能通过，耐腐蚀性、密封性以及螺纹扭力等几个指标来检测，通过查询相关的资料，实地走访勘察实体店等，发现这种变色喷头的市场发展前景还是很大。
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基金项目：
基金来源：嘉兴学院南湖学院SRT项目 NH85179322。