智能饮水机控制系统的设计毕业论文Word格式文档下载.doc

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201007064224

学生姓名

王珂

指导教师

刘秀敏

提交日期

年月日

摘要

现代生活中，饮水机已经成为了必不可少的日常电器。

而以往的饮水机只有单加热或者制冷功能，功能强大一些的饮水机可以实现对水温的控制，但是这类饮水机的市场价格相对较高。

所以本文设计了一款价格相对低廉但是功能强大的智能饮水机系统，利用单片机不仅能够实现对水温的控制，同时利用液晶屏幕显示温度，拥有良好的人机信息交换界面，用户可以利用按键选择不同的模式，比如：

沏茶，冲咖啡等。

本设计也为各种突发情况制定了应对措施，比如在水箱缺水的情况下，用户无法使用加热功能，系统也会通过声光报警，提醒用户以保证用户及其系统的安全性。

对于设计而言，在保证用户使用安全的情况下，尽可能为用户的使用提供方便是本设计的要求。

本设计的智能化水平较高，完全可以根据用户的需求实现自动化操作。

关键字：

智能饮水机，单片机，控制

Designthecontrolsystemofintelligentwaterdispenser

Abstract

Atpresent,dispenserhasbecameindispensabledailyappliances.Butinthepastdispensersonlyhasheatingorcoolingfunction,thebetterscanrealizetemperaturecontrol.Butthiskindofdispensermarketpriceisrelativityhigh.SoIdesignarelativelyinexpensivebutpowerfulintelligentdispensersystem.UsingMCUnotonlycanrealizetemperaturecontrol,butalsocanuseliquidcrystaldisplaythetemperature.Havingagoodman-machineinterface,usercanchoosedifferentpatternsthoughkeys.like:

maketea,makecoffee,andsoon.Thisdesignalsomeasuresforvariousemergencysituations.Forexample,inthewatershortagesituation,userscannotusetheheatingfunction,thesystemwillthroughsoundandlightalarmtoremindtheuser.Ensurethesafetyoftheuserandthesystem.Forthedesign,toensureusersafety,Asfaraspossiblefortheusereasytouseistherequirementofthedesign.Theintelligentlevelofthedesignishigher,systemcanrealizeautomaticoperationaccordingtotheneedsofuser.

Keywords:

intelligentwaterdispenserMUCcontrol

目录

1引言 1

2系统功能设计 2

3系统硬件设计 3

3.151单片机最小系统 3

3.2电源设计 4

3.3温度检测部分 4

3.4按键部分 5

3.5继电器控制部分 6

3.5.1泵机控制 6

3.5.2电磁阀控制 7

3.5.3加热电阻控制 7

3.5.4高频臭氧发生器控制 8

3.6显示电路 9

3.7液位检测 10

3.8报警电路 11

3.9红外控制电路 11

4系统软件设计 13

4.1主程序设计 13

4.2温度子程设计 14

4.3按键子程序设计 17

4.4继电器控制子程序设计 20

4.5显示子程序设计 21

5调试与制作 24

5.1硬件制作与调试 24

5.2软件调试 24

6结论 26

参考文献 27

致谢 28

附件 29

II

中原工学院信息商务学院毕业论文（设计）

1引言

人类社会发展迅速，人们对生活水平的要求也是越来越高，在先下的社会中越来越多的家用、办公、工业电器都实现了自动化，智能化。

而饮水机这种已经在家庭、办公室等地方普及的电器而言更加朝着智能化发展。

由于现在水资源污染严重，而人们对健康水平的要求越来越高，饮用的安全问题成了重中之重，人们在选用饮水机时会选择那些智能化程度高，同时能够保证饮用水安全的饮水机。

这就给本课题提供了研究的意义，如何才能让饮水机更加智能化，并且可以实现对饮用水的消毒功能呢？

在国外传统型的饮水机已经逐渐被淘汰，因为传统型的饮水机只有简单的加热功能。

由于饮用水大多为纯净水或者为矿物质水，那么将水烧至沸腾会造成人体所需的矿物质流失。

并且千滚水对人体的危害极大。

所以在国外甚至于我国生产的饮水机都会有防止千滚水的设计，并且已经实现了温度可调节控制，真正做到了安全健康。

功能更加强大的饮水机还有制冷功能，智能化水平也相对较高。

这也为本设计提供了设计要求：

安全健康、智能化水平较高[1]。

2系统功能设计

该系统设计以STC89C52为主控芯片实现温度采集及其温度控制，温度采集使用DS18B20数字式温度传感器，使用LCD12864实现用户所需信息的显示，可以构成良好的人机信息交换界面。

光电式液位传感器监测液位防止空烧情况的发生，当缺水情况下蜂鸣器报警，LED指示灯点亮。

系统通过单片机分别控制四个继电器继实现对控制泵机，电磁阀门，加热电阻以及高频臭氧发生器的工作与停止。

按键设计采用复位按键实现咖啡模式，泡茶模式，用户自定义模式的选择以及用户所需温度的选择。

用户可以根据不同的需要进行选择性控制。

该系统具有良好的人机信息交换界面，操作简单，十分稳定。

系统框图如图2.1。

图2.1系统框图

3系统硬件设计

3.151单片机最小系统

STC89C52为是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有８Ｋ在系统可编程FLASH存储器。

在单芯片上，拥有灵巧的８位CPU和在系统可编程FLASH，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构全双工串行口[2]。

使得该芯片能适用于多种场合。

最小系统由复位电路以及晶振电路组成，复位电路如图3.1所示。

图3.1复位电路

当单片机复位端口有高电平信号并且超过2个机器周期时单片机复位。

图3.2晶振电路

常采用12M晶振作为系统的时钟。

晶振电路如图3.2所示。

3.2电源设计

设计所需要的电源为220V交流电源以及12V、5V直流电源，220V交流电源可直接取得故不作为设计重点，而12V及5V电源的设计为采用220V交流点转18V直流电高功率变压器通过2A整流桥芯片，采用LM7812及LM7805稳压芯片，将18V直流电压转换为12V直流电及5V直流电。

LM7812是三端稳压芯片，它的适用范围极广，能够将35V以下，12V以上的电压稳定到12V，输出稳定性较好，并且有过热保护输出过流保护功能。

同LM7812一样，LM7805也是三端稳压芯片，唯一不同之处在于LM7805能够将35V以下，5V以上的直流电压稳定到5V[3]。

电源电路原理图如图3.3所示。

图3.3电源电路

3.3温度检测部分

饮水机中常采用温度开关作为温度控制装置，当温度达到温度开关锁定的温度时，温度开关就会做出相应开启、关闭的动作。

虽然温度开关价格相对较低，但是由于设计需实现智能化控制，并且实现用户对水温的控制，所以温度开关已经无法满足设计要求。

故使用DS18B20数字式温度传感器，该温度传感器不需要外接电路，通过编程即可完成对温度的采集，A/D转换供单片机读取。

DS18B20采用的是单总线式的数据传输方式，内部有64位的ROM单元和9字节的暂存单元，而单片机所需的温度采集值就存放于这9个字节中的第0字节和第1字节中。

由于单片机读出的信号为数字信号，所以需要采用一系列的算法将这些二进制数转换为十进制数以供使用人员更加直观的观测采集到的温度值。

DS18B20最高精度为12位，最低精度为9位，量程范围为-55℃~125℃。

满足本设计的要求并且价格相对低廉，所以设计采用DS18B20作为温度检测部分的核心[4]。

由于该传感器输出电路较小所以需加4.7K以上的上拉电阻保证数据传输的准确定。

单总线数据传输方式使得该传感器占用I/0的数量很少，这也是它的优点之一。

温度检测电路如图3.4所示。

图3.4温度检测电路

3.4按键部分

按键设计采用的是复位按键，用来控制程序中各个标志位的改变，以供调用子程序，设计相对简单。

单片机上电后所有I/0口均为高电平，故当检测到低电平的时候单片机就会相应的做出动作。

由于软件设计使用的是外部中断1作为按键程序的入口，所以按键公共端口为地端[5]。

设计原理图如图3.5所示。

图3.5按键电路

3.5继电器控制部分

继电器的种类多种多样如电磁继电器、固态继电器、时间继电器、中间继电器等。

但是继电器的工作原理几乎是相同的，简而言之它是流控开关可以实现小电流控制大电流从而起到保护，控制的功能。

而本设计使用的继电器是电磁式继电器，该种类的继电器是由由线圈和触点两个部分组成，当线圈有电流流过时就会产生磁力从而吸和触点，使常闭触点断开，常开触点导通达到控制功能。

这样就可以实现5V直流电压控制12V泵机、电磁阀，甚至220V交流供电的高频臭氧放生装置和3000W的加热电阻丝[6]。

但是继电器的型号一定要选择正确如最大承受功率及可以通过的电流，如果选择不合适会造成继电器的损坏。

3.5.1泵机控制

水泵是一种可以运输液体的机械，可以分为容积水泵和叶片水泵。

设计采用的是叶片水泵，利用回转叶片与水的作用力来传递能量。

与控制电机相似，当流经水泵的电流较大时，水泵的功率较高时水流运输速度较快。

系统为了将冷水送到加热水箱中以便加热，故采用了12V的低功率水泵，虽然是低功率但是已经可以在极短时间内将冷水送至加热水箱中。

为了使用5V继电器控制12V水泵，故采用S8550PNP型三极管实现对电流的放大，这样就有足够的电流使继电器中的常闭