基于單片機(jī)的智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、目錄摘要4前言5第一章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景 51.1 智能節(jié)能飲水機(jī)的優(yōu)勢(shì) 51.2 智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的 51.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 5第二章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案分析 62.1 系統(tǒng)總體功能描述 62.2 系統(tǒng)工作原理 62.3 設(shè)計(jì)方案論證 7第三章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 83.1 STC89C52型單片機(jī)83.2 溫度檢測(cè)電路 83.3 液晶顯示電路 103.4 水閥繼電器才制電路 113.5 紅外發(fā)射接收對(duì)管電路 123.6 加熱控制電路 133.7 鍵盤(pán)設(shè)置電路 133.8 供電部分 14第四章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)15154.1 軟件設(shè)計(jì)思路4.2

2、 總體軟件流程 154.3 按鍵掃描程序 17第五章系統(tǒng)測(cè)試與分析185.1原件清單185.2 電路焊接錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽5.3 測(cè)試與分析錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽結(jié)論19參考文獻(xiàn)20附錄一：21總體硬件設(shè)計(jì)電路原理圖 21附錄二： 錯(cuò)誤.未定義書(shū)簽。整體系統(tǒng)程序 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。摘要本文設(shè)計(jì)了一種智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用 STC89C5蚱為控制芯片，DS18B20 作為溫度傳感器，LCD1602（乍為液晶顯示器，并采用紅外對(duì)射開(kāi)關(guān)作為水閥繼電器的控 制開(kāi)關(guān)。本設(shè)計(jì)介紹了 STC89C52E片對(duì)溫度檢測(cè)電路，加熱控制電路，紅外發(fā)射接收 接收對(duì)管電路，水閥繼電器電路，按鍵及液晶顯示電路的控制。通過(guò)單

3、片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘設(shè) 置實(shí)現(xiàn)了定時(shí)開(kāi)關(guān)，延時(shí)關(guān)閉。通過(guò)單片機(jī)對(duì) DS18B2斷檢測(cè)的溫度處理從而實(shí)現(xiàn)溫度 的顯示以及溫度控制飲水機(jī)的加熱。為了防止小孩的誤觸導(dǎo)致?tīng)C傷，在熱水閥紅外發(fā)射 接收對(duì)管處設(shè)置了 3秒的延時(shí)開(kāi)啟，從而達(dá)到防止誤觸的目的。該系統(tǒng)既能顯示時(shí)間以 及水的溫度，還能設(shè)定特定的時(shí)間開(kāi)啟和關(guān)閉，而且還可以設(shè)定特定的加熱溫度的上下 限，所以該系統(tǒng)具有智能，節(jié)能等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)；DS18B20前言在現(xiàn)代家庭中，幾乎每家都有飲水機(jī)，而現(xiàn)在家庭使用的飲水機(jī)的功能僅限于加熱 和保溫，功能上有一定的缺陷，而且對(duì)資源有很大的浪費(fèi)。比如像忘記關(guān)電源后，當(dāng)水 溫低于某個(gè)點(diǎn)后，飲水機(jī)

4、會(huì)再次加熱，如此重復(fù)，浪費(fèi)了很多電能，而且飲用多次加熱 后的水對(duì)我們的健康也有影響。另外有小部分飲水機(jī)具有時(shí)鐘及水溫顯示，但這些飲水 機(jī)的售價(jià)大多都非常昂貴，這些都與我們所追求的方便節(jié)約健康的生活相矛盾。為了解 決上面所提出的問(wèn)題，我結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行了這套智能自動(dòng)節(jié)能飲水機(jī)的設(shè)計(jì)。 本文的設(shè)計(jì)結(jié)合了單片機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，KEIL仿真設(shè)計(jì)軟件等相關(guān)知識(shí)，考慮實(shí)際應(yīng)用需要來(lái)完成。本文設(shè)計(jì)的智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人們對(duì)飲水機(jī)節(jié)能，智能的需 求。第一章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景1.1 智能節(jié)能飲水機(jī)的優(yōu)勢(shì)目前市場(chǎng)上的飲水機(jī)大多為臺(tái)式和柜式，大多沒(méi)有節(jié)能這一概念，只是單純的加熱 水和保溫，。

5、也有少數(shù)的飲水機(jī)提供了溫度顯示和時(shí)間顯示。據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國(guó)飲水機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀調(diào)研分析及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)報(bào)告（2015版）顯示，中國(guó)飲水機(jī)行業(yè)在發(fā)展的同時(shí)，國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在跟進(jìn)。2014年中期，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)制定的飲水機(jī)能效限定值及能效等級(jí)正式進(jìn)入履行 報(bào)批手續(xù)階段，屆時(shí)行業(yè)將告別高耗能時(shí)代，未能達(dá)到能效三級(jí)要求的飲水機(jī)產(chǎn)品將難 逃被淘汰命運(yùn)。未來(lái)飲水機(jī)市場(chǎng)將迎來(lái)良好發(fā)展機(jī)遇。1.2 智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的雖然飲水機(jī)提高了人們的生活質(zhì)量，但很多飲水機(jī)的使用卻不是那么方便節(jié)能，也 不是那么安全。有時(shí)人們倒完水之后忘記關(guān)掉飲水機(jī)，那飲水機(jī)會(huì)在水的溫度低于一定 溫度時(shí)會(huì)又開(kāi)始加熱，如此

6、重復(fù)，白白浪費(fèi)了很多電，且重復(fù)加熱的水對(duì)人體有害。有 很多人并不是喜歡喝開(kāi)水，他們只喜歡稍微加熱的水，但市場(chǎng)上的飲水機(jī)大多不能滿(mǎn)足 某些用戶(hù)的需求。大多飲水機(jī)熱水閥開(kāi)關(guān)位于熱水閥上端，打開(kāi)熱水閥是會(huì)有熱水蒸汽 往上甚至?xí)兴疄R到用戶(hù)手上，可能會(huì)燙傷用戶(hù)，更有用戶(hù)家可能有小孩頑皮，不小心 勿碰開(kāi)關(guān)導(dǎo)致小孩燙傷。為了避免以上的麻煩，滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，我設(shè)計(jì)了這套智能節(jié) 能飲水機(jī)系統(tǒng)。1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)出能夠定時(shí)開(kāi)關(guān)，加熱溫度可調(diào)，用紅外對(duì)射管控制水閥繼電器，熱水閥處可 防止小孩勿觸，時(shí)鐘及溫度可顯示。要求使用DS18B2W度傳感器并能夠準(zhǔn)確檢測(cè)水的溫度，系統(tǒng)時(shí)間，定時(shí)開(kāi)關(guān)，加 熱溫度的設(shè)置可

7、通過(guò)按鍵來(lái)調(diào)整。溫度及時(shí)間的顯示由LCD1602夜晶顯示器來(lái)顯示。水閥開(kāi)關(guān)和加熱管開(kāi)關(guān)由STC89C5桂制的繼電器控制。第二章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案分析2.1 系統(tǒng)總體功能描述1 .冷、熱水閥，通過(guò)紅外對(duì)射傳感器，檢測(cè)是否有水杯接水。2 .為防止小孩誤觸熱水閥被燙傷，通過(guò)對(duì)射傳感器檢測(cè)后，延時(shí)3s后再次檢測(cè)，確認(rèn)有杯子后，熱水閥開(kāi)啟并供熱水。冷水閥不做誤觸檢測(cè)。3 .智能節(jié)電功能，該功能可通過(guò)按鍵開(kāi)或關(guān)；當(dāng)熱水閥的紅外對(duì)射傳感器檢測(cè)到杯 子，再到杯子離開(kāi)后，開(kāi)始計(jì)時(shí)（時(shí)間可設(shè)置為 1120分鐘），在計(jì)時(shí)時(shí)間到后，停止 檢測(cè)溫度上、下限值，關(guān)閉并停止加熱功能；在計(jì)時(shí)時(shí)間未到時(shí)，又有杯子接熱

8、水， 則重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到達(dá)到計(jì)時(shí)時(shí)間。智能節(jié)電模式，可通過(guò)按鍵開(kāi)啟或關(guān)閉。冷水閥 端不做該項(xiàng)檢測(cè)，也不能觸發(fā)智能節(jié)電模式重新計(jì)時(shí)。4 .溫控加熱，當(dāng)水溫低于溫度下限設(shè)定值時(shí)（例如80度），啟動(dòng)加熱功能；當(dāng)溫度 大于溫度上限設(shè)定值（例如100度）時(shí)，繼續(xù)加熱一分鐘，一分鐘后，停止加熱功能。 溫控加熱功能的開(kāi)啟受智能節(jié)電模式控制，當(dāng)智能節(jié)電模式定時(shí)時(shí)間到達(dá)后，將停止溫 控加熱。5 .定時(shí)功能，通過(guò)按鍵設(shè)置打開(kāi)或關(guān)閉定時(shí)功能，通過(guò)按鍵可以設(shè)置定時(shí)開(kāi)啟熱水 器的時(shí)間，和定時(shí)關(guān)閉熱水器的時(shí)間；當(dāng)定時(shí)時(shí)間未達(dá)到開(kāi)啟或關(guān)閉的設(shè)定時(shí)間時(shí)，熱 水器只顯示時(shí)鐘，并停止所有功能（包括加熱、測(cè)溫、熱水閥和冷水閥均關(guān)

9、閉不受控， 還有紅外對(duì)射傳感器將不能工作），當(dāng)達(dá)到設(shè)定的定時(shí)開(kāi)啟時(shí)間后，恢復(fù)熱水器的各項(xiàng) 功能（包括智能節(jié)電模式，溫控加熱，紅外對(duì)射傳感器檢測(cè)水杯功能）；當(dāng)定時(shí)器時(shí)間 達(dá)到設(shè)定的定時(shí)關(guān)閉時(shí)間后，將停止熱水器的所有功能（包括加熱、測(cè)溫、熱水閥和冷 水閥均關(guān)閉不受控，還有紅外對(duì)射傳感器將不能工作）。6 .系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)，上電后，系統(tǒng)默認(rèn)是智能節(jié)電模式和溫控加熱功能開(kāi)啟，紅外對(duì) 射傳感器開(kāi)啟，定時(shí)器功能關(guān)閉。通過(guò)設(shè)置鍵可設(shè)置節(jié)電模式的定時(shí)值，溫度的上、下 限值，定時(shí)開(kāi)機(jī)時(shí)間和定時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間，還有系統(tǒng)時(shí)鐘。2.2 系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)主要由溫度檢測(cè)電路，鍵盤(pán)，LCD液晶顯示電路，紅外發(fā)射接收對(duì)管電路，加熱控

10、制電路，水閥繼電器控制電路組成，具體結(jié)構(gòu)圖如圖 2-1所示。通過(guò)溫度檢測(cè)電 路測(cè)出水的溫度信號(hào)，單片機(jī)采集溫度信號(hào)，并進(jìn)行分析和處理，輸出控制信號(hào)，控制 加熱和顯示溫度。通過(guò)LCD液晶顯示電路顯示相應(yīng)的時(shí)間以及溫度。通過(guò)鍵盤(pán)，設(shè)置需 要開(kāi)關(guān)的特定時(shí)間及特定的加熱溫度，通過(guò)主控芯片對(duì)相應(yīng)設(shè)置進(jìn)行處理，從而控制飲 水機(jī)的加熱和關(guān)閉及開(kāi)啟時(shí)間，達(dá)到自動(dòng)節(jié)能的目的。圖2-1智能節(jié)能飲水機(jī)組成框圖2.3 設(shè)計(jì)方案論證方案一：使用PIC單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片，PIC單片機(jī)是一種精簡(jiǎn)指令型單片 機(jī)，具有低工作電壓，低功耗，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。方案二：使用功能強(qiáng)大，體積小，超低功耗的 STM32I片機(jī)作為系統(tǒng)

11、的控制芯片。方案三：使用目前使用最廣泛的 51系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，51系列單片 機(jī)具有編程方便，功能完備等特點(diǎn)。方案比較：方案一中的PIC芯片的專(zhuān)用寄存器并不是集中在一個(gè)固定的地址區(qū)間內(nèi)， 所以在編寫(xiě)程序是會(huì)比較麻煩；方案二中的 STM321三種芯片中執(zhí)行速度最快，功能最 為強(qiáng)大的的芯片，但較于其他兩者價(jià)格較高，如果使用該芯片就加大了系統(tǒng)的成本。方 案三中的51系列單片機(jī)的程序編寫(xiě)較方案一中的 PIC芯片簡(jiǎn)單很多，價(jià)格也適中，且 能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需功能，綜上所述，方案三更加適合本設(shè)計(jì)。第三章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 STC89C52型單片機(jī)本設(shè)計(jì)選取STC89C5型單片機(jī)作為

12、控制芯片，STC89C5費(fèi)STC公司生產(chǎn)的一種低 功耗、高性能微控制器，為增強(qiáng)型 8051單片機(jī)。工作電壓：5.5V-3.3V/3.8V-2.0V 。工 作頻率范圍：0-40MHZ；相當(dāng)于普通8051的0-80MHZ,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz該芯片 擁有8k的Flash以及512字節(jié)的SRAM且內(nèi)置4KBEEPROM共有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì) 數(shù)器。通用I/O 口及通用異步用行口（ UART。包含外部晶體震蕩等電路。單片機(jī)的40 腳與31腳接+5V直流電源,20腳接地,18腳與19腳接石英晶體和微調(diào)電容作為內(nèi)部時(shí)鐘 振蕩。具單片機(jī)最小系統(tǒng)圖如圖 3-1所示。VCCVCC+ C2lOuFPIOp

13、TTP12P13P14RI10KP33P34P35P36P37_3工3 w TT 亙亙遠(yuǎn)77亙20P1.0Pl.lPIN P13PL4PL5Pl.6PL7RSTP3GRXD P3J/TXD P3.2INf0 P33/INT1P3.4TOP3.5T1P3.6WRP3.7RD-> XTAL2> XTAL1GNDSTCS9C52VCCPO.O -WO P0.1 ADI P0.2<W2 P03 ALBP0.4 ,W4PO.5：W5PO6 ABs P0.7 AD7EAVPPALEPROGPSENP2 7 Al5 P2.6 A14 P23 Al3 P2.4A12 P2.3/A11 P2.

14、2 AIDP2.1 A9P2.0 AS4039 POO 3SP01 37TQ236 P03 3TPG4 3tp0533 P06 JTP073。29 2ST?727 P2j5 26 P2524232221 PIO圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2 溫度檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)采用溫度傳感器DS18B20DS18B201常用的溫度傳感器，具有單只使用簡(jiǎn)單體積小，硬件開(kāi)銷(xiāo)低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)，具引腳圖如圖3-2所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，DS18B20ft與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn) 即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與DS18B20勺雙向通訊。測(cè)溫范圍 55C+125C,固有測(cè)溫誤差1C( 具體的溫

15、度檢測(cè)電路如圖3-4所示。引腳排列DALLASDS1S20底視16-Plh 3sop器Me器器GN =m=ecccccoo- 忖 N N N 忖 N gm引腳說(shuō)明GND DQVDDNC-地-數(shù)據(jù)I/O 可選VDD一空腳V2S電源檢測(cè)圖3-2 DS18B20弓|腳圖高速 朝 存儲(chǔ)器高溫角蛾器IH四位 砥M 和接口溫度靈敏元件低溫用蟆器TL存儲(chǔ)器和梯嘯圖3-3 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3一1DS1SB2G溫度傳感器圖3-4溫度檢測(cè)電路在本設(shè)計(jì)的溫度檢測(cè)電路中，溫度傳感器DS18B20的2腳與單片機(jī)的P2.0 口相連, 從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與DS18B20的雙向通訊。3.3 液晶顯木電路本設(shè)計(jì)使用的液晶顯

16、示模塊為 LCD1602 LCD1602具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容 豐富、超薄輕巧的特點(diǎn)。其內(nèi)部共有 11條指令控制，可通過(guò)指令編程來(lái)控制屏幕。其 中1為高電平，0為低電平，其控制指令如圖3-5所示。液晶顯示電路如圖3-6所示。字號(hào)指會(huì)RSRAVD7D6D5D4D3D201DO1清顯示0000Q000012光標(biāo)返回0000000013音輸人模式00000001VD54顯示開(kāi)/關(guān)控制a0a0001DCBS光標(biāo)或字符費(fèi)位000001s/cR/L*H6音功能00001DLNF事*7芭字將發(fā)生存匯器地址3置歉據(jù)存貯器地址10寫(xiě)數(shù)到 CGRAM或DDRAM )11從 CGRAM 口 DRAM 窈001

17、 字符發(fā)生存貯器地址001 顯示赦據(jù)存貯器地址01EF 計(jì)數(shù)器地址10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11讀出的整播內(nèi)容圖3-5 LCD1602控制指令LCD1LCD 1602圖3-6液晶顯小電路在本設(shè)計(jì)液晶顯示電路中，LCD1602的D(D7端口分別與單片機(jī)的P0口相接，進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)液晶的控制，結(jié)合利用程序在顯示屏上顯示需要的內(nèi)容。(1) LCD1602的3腳接一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)液晶顯示的亮度值(2) LCD1602第15,16腳為顯示器的背光燈電源。3.4 水閥繼電器控制電路本設(shè)計(jì)的兩個(gè)水閥繼電器控制電路都是由一個(gè)PNP型三極管8550, 一個(gè) SRD-05VDC-SL-(ffi繼電器

18、以及一個(gè)發(fā)光二極管組成。 為了防止輸入端對(duì)地短路時(shí)，產(chǎn)生較大的基極電流造成三極管8550的損壞，在三極管 置電阻。同時(shí)為了發(fā)光二極管能夠正常工作，發(fā)光二 到限流分壓的作用。具體的水閥繼電器控制電路如圖8550的基極上連接了一個(gè)1KQ的偏 二極管處串聯(lián)了一個(gè)1KQ的電阻，起3-7 E。vccvcc水閥繼電器控制電路圖3-7水閥繼電器控制電路其中三極管的集電極和發(fā)光二極管都與水閥繼電器的1腳相連，單片機(jī)的P3.5 口和P3.6 口分別與熱水閥三極管的基極及冷水閥三極管的基極相連，這樣單片機(jī)可以通 過(guò)三極管放大信號(hào)到繼電器上，從而驅(qū)動(dòng)繼電器。當(dāng)紅外發(fā)射接收對(duì)管電路輸出高電平 時(shí)，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，

19、發(fā)光二級(jí)管發(fā)光；當(dāng)紅外發(fā)射接收對(duì)管電路輸出低電平時(shí)， 繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，發(fā)光二極管不發(fā)光。3.5 紅外發(fā)射接收對(duì)管電路本設(shè)計(jì)使用兩對(duì)HD-DS25CM-5MM紅外發(fā)射接收對(duì)管作為水閥繼電器的控制開(kāi)關(guān)。感應(yīng)距離為25cm,感應(yīng)方式為對(duì)射型，接收端為 NPNT開(kāi)，當(dāng)有遮擋物時(shí)輸出高電平,無(wú)阻擋物是輸出低電平。紅外發(fā)射接收對(duì)管電路如圖3-8所示。紅外發(fā)射接收對(duì)管電路圖3-8紅外發(fā)射接收對(duì)管電路在本設(shè)計(jì)的紅外發(fā)射接收對(duì)管電路中，兩個(gè)紅外接收端的1腳分別與單片機(jī)的P3.3口和P3.4 口相連，其中與單片機(jī) P3.3 口相連的紅外接收端通過(guò)單片機(jī)控制與單片機(jī)P3.5 口相連的熱水閥繼電器，與單片機(jī) P3

20、.4 口相連的紅外接收端通過(guò)單片機(jī)控制與單 片機(jī)P3.6 口相連的冷水閥繼電器。3.6 加熱控制電路本設(shè)計(jì)的加熱控制電路跟本設(shè)計(jì)的水閥繼電器控制電路類(lèi)似 ，同樣是在三極管8550 的基極連接了一個(gè)1KQ的偏置電阻，發(fā)光二極管串聯(lián)了一個(gè)1KQ的限流電阻。具體加熱 控制電路如圖3-9所示。歸帶電電葬夕 LED加熱控制電路圖3-9加熱控制電路三極管的集電極和發(fā)光二極管都與加熱繼電器的1腳相連，單片機(jī)的P3.7 口與三極管的基極相連，這樣單片機(jī)可以通過(guò)三極管放大信號(hào)到繼電器上，從而驅(qū)動(dòng)繼電器， 控制加熱管的開(kāi)關(guān)。當(dāng)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，發(fā)光二級(jí)管發(fā)光，加熱管工作；繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，發(fā)光二極管不發(fā)光，加

21、熱管不工作。3.7 鍵盤(pán)設(shè)置電路在本設(shè)計(jì)中用KEY1,KEY2,KEY3,KEY4,KEY5五個(gè)鍵來(lái)調(diào)控整個(gè)電路。其中KEY1為 定時(shí)開(kāi)/關(guān)鍵，控制定時(shí)功能的開(kāi)啟或關(guān)閉；KEY物節(jié)能開(kāi)/關(guān)鍵，控制節(jié)能功能的開(kāi)啟 或關(guān)閉；KEY刻設(shè)置鍵，KEY4為力口鍵，KEY5為減鍵。KEY騎配合KEY碘和KEY5S, 可以設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間，定時(shí)的開(kāi)啟時(shí)間以及關(guān)閉時(shí)間，節(jié)能功能的延時(shí)關(guān)閉的延時(shí)時(shí)長(zhǎng)， 加熱溫度的最高值以及加熱溫度的下限值。KEY1,KEY2,KEY3,KEY4,KEY5別與單片機(jī)的 P1.0,P1.1,P1.2,P13P1.4 口相連。鍵盤(pán)設(shè)置電路如圖 3-10所示。KEYL 不 C定時(shí)開(kāi)關(guān)鍵 j

22、p -卜£丫？ O o節(jié)能開(kāi)關(guān)鍵PIOPllP12P13H4卜丫3 © . C設(shè)置鍵<EY5圖3-10鍵盤(pán)設(shè)置電路3.8 供電部分在本設(shè)計(jì)中，為了符合實(shí)際使用，將加熱管和電路板供電電源組合到一個(gè)插頭上, 通過(guò)變壓整流將220V交流電轉(zhuǎn)換成+5V電源。具體電路圖如3-11所示。供電部分圖3-11供電部分但為了方便仿真，實(shí)物中仍將加熱管與電路板電源分開(kāi)?？傮w硬件設(shè)計(jì)電路原理圖見(jiàn)附錄第四章智能節(jié)能飲水機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用STC89C52乍為主控芯片，通過(guò)檢測(cè) DS18B20&度傳感器的溫度值判定 加熱管的工作或停止并將溫度值顯示于 LCD16

23、02夜晶顯示器。加熱至溫度上限值時(shí)延時(shí) 加熱1分鐘，避免水溫并未完全達(dá)到溫度上限值。檢測(cè)紅外發(fā)射接收對(duì)管發(fā)出的高低電 平判斷水閥的開(kāi)啟或關(guān)閉。為了防止小孩的誤觸，在 P3.3熱水閥檢測(cè)端口設(shè)置了 3秒 延時(shí)開(kāi)啟。通過(guò)設(shè)置內(nèi)部的時(shí)鐘，定時(shí)開(kāi)關(guān)，延時(shí)程序控制加熱管以及紅外發(fā)射接收對(duì) 管電路的工作。最后達(dá)到節(jié)能，智能的目的。4.2 總體軟件流程本設(shè)計(jì)軟件流程有按鍵掃描，檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)，檢測(cè)水溫，LCD顯示，檢測(cè)水閥等。開(kāi)啟程序后先進(jìn)行按鍵掃描，設(shè)定時(shí)鐘，定時(shí)，加熱溫度的上下限，后檢測(cè)時(shí)鐘信 號(hào)判斷是否關(guān)閉飲水機(jī)。若在開(kāi)啟時(shí)間段則檢測(cè)水閥開(kāi)關(guān)，判斷是否打開(kāi)水閥。在開(kāi)啟 時(shí)間段同時(shí)檢測(cè)水溫，判斷是否進(jìn)行加

24、熱，水溫低于設(shè)定值,開(kāi)始加熱，相反不加熱。加 熱過(guò)程中，判斷加熱是否完成，若達(dá)到水溫設(shè)定值，延時(shí)加熱一分鐘后停止加熱，否則 繼續(xù)加熱。在開(kāi)啟時(shí)間段內(nèi)，同時(shí)檢測(cè)水閥開(kāi)關(guān)，判斷是否打開(kāi)水閥，若有物體在水閥 檢測(cè)處，打開(kāi)水閥，反之，則不打開(kāi)。水閥打開(kāi)過(guò)程中判斷物體是否離開(kāi)，若離開(kāi)，則 關(guān)閉水閥，反之則繼續(xù)打開(kāi)。其中在檢測(cè)時(shí)鐘和檢測(cè)水溫時(shí)將數(shù)據(jù)顯示到 LCD顯示器上。 若在關(guān)閉時(shí)間段內(nèi)，飲水機(jī)關(guān)閉。飲水機(jī)系統(tǒng)有兩個(gè)模式，一個(gè)為普通模式，另一個(gè)為節(jié)能模式。普通模式下，加熱 完成后，繼續(xù)按鍵掃描，如此循環(huán)。節(jié)能模式下，通過(guò)檢測(cè)熱水閥判斷是否延時(shí)關(guān)閉飲 水機(jī)，若有水杯在熱水閥接水，延時(shí)關(guān)閉，在延時(shí)過(guò)程中又有

25、水杯接水，重置延時(shí)，直 到延時(shí)時(shí)間到，飲水機(jī)關(guān)閉。具體系統(tǒng)流程圖如圖 4-1所示。圖4-1系統(tǒng)流程圖4.3 按鍵掃描程序按鍵掃描程序包括5個(gè)按鍵，其中KEY1為定時(shí)開(kāi)/關(guān)鍵；KEY2為節(jié)能開(kāi)/關(guān)鍵；KEY3 為設(shè)置鍵，KEY4為加鍵，KEY5為減鍵。當(dāng)?shù)谝淮伟炊〞r(shí)開(kāi)/關(guān)鍵，定時(shí)開(kāi)，再按關(guān)閉定 時(shí)。節(jié)能開(kāi)/關(guān)鍵控制節(jié)能模式的開(kāi)關(guān)與定時(shí)開(kāi)/關(guān)鍵控制定時(shí)開(kāi)關(guān)相同。第一次按下設(shè) 置鍵，設(shè)置的是節(jié)能模式下的延時(shí)關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)；第二次按下設(shè)置鍵，設(shè)置的是加熱溫度的 上限；第三次按下設(shè)置鍵，設(shè)置的是加熱溫度的下限；第四次、第五次、第六次按下設(shè) 置鍵，設(shè)置的分別是定時(shí)開(kāi)機(jī)時(shí)間的秒、 分、時(shí)；第七次、第八次、第九次按

26、下設(shè)置鍵， 設(shè)置的分別是定時(shí)關(guān)機(jī)時(shí)間的秒、分、時(shí)；第十次、第十一次、第十二次按下設(shè)置鍵， 設(shè)置的分別是系統(tǒng)時(shí)間的秒、分、時(shí)；再按一次就回到主界面。設(shè)置鍵配合加減鍵進(jìn)行 系統(tǒng)的設(shè)置。其程序流程圖如圖 4-2所示。圖4-2按鍵掃描流程圖 整體系統(tǒng)程序見(jiàn)附錄二。第五章系統(tǒng)測(cè)試與分析5.1原件清單序號(hào)品名參數(shù)標(biāo)注封裝數(shù)量1電解電容100uFC1插件12電解電容10uFC2插件13瓷片電容22PC3, C4插件24發(fā)光二極管LEDD2, D3,D4插件35液晶屏LCD1602LCD1插件16DC5.4mm電源座DC5.4*2.1mm 電源座P1插件17溫度傳感器DS18B20U2TO-9218紅外發(fā)射接

27、收對(duì)管HD-DS25CM-5MMD1,D5,U3,U4插件29加熱管250VP2插件110三極管s8550Q1,Q2,Q3TO-92311電阻1KR3,R4,R5 R6, R7, R8插件612電阻10KR1插件113電阻4.7KR2插件114繼電器5V'繼電器REL1,REL2,REL3插件315排電阻8*10KRP1插件116可調(diào)電阻10KRV1插件117輕觸按鍵6*6*6mm微動(dòng)開(kāi)關(guān)KEY1,KEY2,KEY3,KEY4,KEY5插件518單片機(jī)STC89C52U1PDIP40119自鎖開(kāi)關(guān)8*8*8自鎖開(kāi)關(guān)K1插件120晶振12MHzY1插件121供電線(xiàn)USB 轉(zhuǎn) DC5.4mm 供電線(xiàn)122萬(wàn)能板9*15cm1結(jié)論經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力，我終于將畢業(yè)設(shè)計(jì)完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我遇到了很多的問(wèn)題， 也讓我有了很多的收獲。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)充分利用了我的所學(xué)知