基于单片机的多功能饮水机设计【摘要】随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独特的分支，单片机的应用领域也越来越广泛本文所设计的智能饮水机就是单片机结合传感器的一个简单应用本设计综合单片机、电子技术理论，从实际出发，完善了饮水机的功能设计方案主要采用数字温度传感器作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器整个系统实现了加热、对温度上下限的控制和定时加热功能由于采用了自动检测和控制的电子设计技术，可较好地实现对水温的测量和控制，具有较广泛的应用前景关键词】：温度采集，主机单元，存储单元，控制ABSTRACTWith the development of computer technology, computer technology microcontroller technology has become one of the unique branch, microcontroller application field of more and more widely. This design intelligent water dispenser is simply a single-chip combining sensor applications. The system design integrated SCM and electronic technology theory, from life reality, perfect the function of water dispenser. Design scheme, mainly adopts digital temperature sensor DS18B20 consisting temperature measuring system as the test unit and USES a AT89C52 as host unit, X5045EEPROM as storage unit, HD7279 chip to manage the keyboard and screen. The whole design system realize three functions, namely heating, for the temperature control of the upper and timing heating. Compared with the traditional water dispenser, as a result of the automatic detection and control of electronic design technology, can be achieved for temperature measurement and control, and has a broad prospect of application. 【KEY WORD】: temperature gathering, the host units, storage location and control 目 录引言 1一、总体设计 1二、硬件设计 2（一）AT89C52单片机 2（二）温度采集单元 3（三）数据采集的设置、控制单元 6（四）人机交互单元 8三、软件设计 9（一）主程序设计 9（二）人机接口单元软件 10（三）DS1302的软件设计 11总结 13附录一 14附录二 15附录三 16参考文献 19致 谢 20 引言随着科技的发展，单片机技术已经渗透到人类生活的方方面面，在家用电器、通讯产品等日用电子设备中都可见到单片机。
目前广泛使用的饮水机，具有价格低廉、制造简便等优点但是随着用户长时间使用，这些饮水机的缺点逐渐暴露出来，主要体现在以下几个方面：第一，功能相对简单只有简单的温度控制，用户不能根据自己的喜好设定温度第二，能耗较大在无人使用时，饮水机仍处在开机状态，造成了能源的大量浪费第三，长期饮用饮水机里的水会对健康不利由于广泛使用的饮水机烧水不能完全沸腾，长期饮用这种水会对身体造成较大的伤害本论文所设计的饮水机是在单片机控制下进行的温度控制，并通过显示器显示温度对单片机及外围设备为主的系统进行了硬件和软件设计，并在此设计的基础上给出相应的原理图设计方案中主要采用数字温度传感器DS18B20组成的测温系统作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器整个设计系统实现了加热、对温度上下限的控制和定时加热的功能采用的自动检测和控制的电子设计技术，可较好地实现对水温的测量和控制，具有较广泛的应用前景用户可根据自己实际情况来设定不同的温度上限上电后系统将自动运行，显示的是当前的水温，按一次设定按键可实现温度控制的上限值温度下限、定时开关机步骤同上相似。
用增键、减键、左右键来完成对应的参数设置一、总体设计多功能饮水机总体框图如图1.1所示本系统主要由单片机、温度传感器、控制电路、LED显示、键盘、电源电路组成系统以AT89C52单片机为核心，数字温度传感器将采集到的温度数据送入单片机处理，再将处理好的数据送到HD7279，进行按键和数码管的管理程序采用E2PROM存储器，可以很容易的实现软件升级，从软件方面提高准确度同时，可以对加热实现基本的控制，有效防止“千滚水”对身体造成的伤害图1.1 总体框图二、硬件设计（一）AT89C52单片机1.AT89C52单片机特点：兼容MCS51指令系统；8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM； 32个双向I/O口； 256x8bit内部RAM； 3个16位可编程定时/计数器中断； 时钟频率0-24MHz； 2个串行中断； 可编程UART串行通道； 2个外部中断源； 共6个中断源； 2个读写中断口线；3级加密位； 低功耗空闲和掉电模式； 软件设置睡眠和唤醒功能2.AT89C52的硬件结构(1)数据存储器AT89C52有256个字节的内部RAM，高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。
当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器2)中断系统AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断3)定时器此部分由3个16位可编程定时器：定时器0、定时器1和定时器3组成4)串行口P0口：是一组8位漏极开路型双向I/O口，也是地址/数据总线复用口P1口：是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路P2口：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路P3口：是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路3.外部引脚及功能(1)AT89C52各引脚总体介绍（如图2.1所示）图2.1 AT89C52引脚配置1)电源引脚VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端2)时钟引脚XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。
3)RST复位输入当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，使单片机复位4)PSEN程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号5)EA/VPP外部访问允许欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地）如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态二）温度采集单元1.温度传感器(1)DS18B20温度传感器的特点本单元选用DS18B20温度传感器来进行温度数据的采集，其特点如下：①单线结构，只需一根信号线和CPU相连②不需要外部元件，直接输出串行数据③不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V～5V ④测温精度高，测温范围为：-55℃～125℃，在-10℃～85℃范围内，精度为±O.5℃⑤测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0.0625℃⑥数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制,9位精度的转换时间为93.75ms,10位精度的转换时间187.5ms,12位精度的转换时间750ms。
⑦具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值 ⑧可通过报警搜索命令识别哪片DS18820采集的温度超越上、下限2)DS18B20内部结构DS18B20主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器①64位光刻ROM:使每一个出厂的DS18820地址序列号都各不相同，这样，就可以实现一根总线上挂接多个DS18820②温度传感器:完成对温度的测量，输出格式为16位符号扩展的二进制补码③低温触发器TL、高温触发器TH：用于设置低温、高温的报警数值DS18820完成一个周期的温度测量后，将测得的温度值和TL、TH相比较，如果小于TL，或大于TH，则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令，作出响应修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对TL、TH写入④配置寄存器：R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等3)DS18B20与单片机接口电路如图2.2所示，DQ为温度传感器的数据输入/输出端，接到单片机的P2.0口GND接地，VCC接电源DS18B20温度传感器将感受到的水温由DQ端口输出，通过单片机P2.0端口送入单片机进行处理与控制。
图2.2 DS18B20与单片机接口电路2.时钟单元本次设计选用DS1302芯片作为副板的核心单元1)芯片引脚DS1302的引脚排列图如图2.3所示，Vcc1是后备电源，Vcc2是主电源主电源关闭时，时钟能连续运行当Vcc2>Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电当Vcc2