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1、 本科生毕业论文（设计）题目 智能饮水机控制系统的设计与实现 姓名 xx 学号 2012417008 院系 信息科学与工程学院 专业 计算机科学与技术 指导教师 xx 职称 副教授 2016 年 5 月 20 日xx师范大学教务处制目 录摘要1关键词1Abstract1Key words11 引言21.1 研究的背景21.2 研究的目的和意义21.3 饮水机的主要功能32 智能饮水机的硬件结构32.1 智能饮水机的总体设计42.2 ATmega169的主要性能42.3 测温电路的设计42.3.1 DS18B20的主要性能42.3.2 DS18B20供电方式52.4 水位检测电路53 智能饮水机
2、的软件结构53.1 系统分配方式53.2 主程序的设计63.3 温度检测模块设计74 调试及性能分析74.1 对水位检测模块的仿真实现84.2 加热模块电路仿真84.3 对状态模块的仿真实现94.4 性能分析95 结论9致谢10参考文献10智能饮水机控制系统的设计与实现计算机科学与技术学生 xx指导教师 xx摘要：由于传统饮水机结构，功能简单，不能满足用户对饮水的更高需求。结合单机片和电子技术理论，设计了一款智能饮水机，此饮水机可根据用户输入信息，显示当前实时温度，用户可以自己设定几种温度模式，根据要求匹配出不同的温度，从而达到不同用户的饮水需求。而且还能自行设定加热到达预设温度时有警报提示，
3、不但节约能源，而且杜绝了安全隐患。通过使用ATmega169和DS18B20可更好的控制水温,水位和水量，应用前景更为突出。关键词：智能饮水机 单机片 温度控制 警报Design and Realization of Intelligent Water Control SystemStudent majoring in Computer Science and Technology xxTutor xxxAbstract: Due to the traditional water structures just have simple functions, and can not meet h
4、igher demand for drinking water. We designed a smart dispenser combined with single-chip and electronics theory .This water dispenser can be based on user input, displaying the current temperature in real time, users can set several temperature modes depending on the requirements of temperature, so
5、as to meet the drinking water needs of different users. It can also set their own heat when it reaches the present temperature alert. It can not only conserve energy, but also avoid the security risk. ATmega169 and DS18B20 can control the water temperature, water level better, and applications stand
6、 out even more.Key words: intelligent drinking machine,single chip, temperature control,alarm.1 引言 世界在发展，时代在进步，人们的生活水平也在不断提高，于是人们对健康越来越重视，对引用的水质越来越在乎。“信息时代”的到来，让人们对生活质量有了更高的要求，传感器技术的应用领域越来越广泛，人们对其的需求也越来越迫切。传感器可以将化学信号(物理量、化学量和生物量)转变为电信号，从而可实现计算机的自动控制、自动测量和信息处理，传感器有控制和测量的作用，系统性能的好坏可被传感器有直接的影响。各类传感器有各自
7、的结构和功能，要实现满足信号的处理和显示，需要传感器的性能指标以及原理做出恰当的调整和控制才能满足其要求。最终显示目的要求。温度传感器的发展速度，让传感器的应用范围不断扩大。 总体来看，饮水机的设计的实用性及综合性比较强，要使设计广泛应用于市场，设计系统必须有控制智能饮水机的系统的作用，另外，还需要有温度的检测和温度的控制系统加强影响。 本设计系统的智能饮水机弥补了传统饮水机的很多缺陷.例如：功能相对简单，耗能大，不能根据用户想要的温度实现所要需结果。该智能饮水机基本工作原理是：通过使用单机片ATmega169和温度传感器DS18B20，不仅实现对饮水机水温很好的控制，而且对水位以及进水，加热
8、过程进行智能控制，因此，达到了节能的效果，以及最大限度地满足用户健康饮水的需要。另外，自动监测技术可实现对水温水位的检测，电子设计技术可控制加热，进水状态，从而达到系统核心的设计，完成课题所有需要。1.1 研究的背景 随着中国经济的进步，科技的不断发展，饮水机在中国的应用也越来越广泛。饮水机越来越成为人们家里生活中不可缺少的一部分，占据市场比例越来越大。随着人们生活水平的不断提高，对饮水机的功能的要求也就越来越高，因此，智能饮水机的引进需求越来越占主导地位。 饮水机的水源采用的是瓶装水或者自来水净化器净化的水，饮水机通过接触电源对其内部的水进行加热，提供给人们热水的需要。饮水机在日常生活中基本
9、上能满足人们的饮水，泡茶，调剂食品等各种用途。另外，饮水机结构简单，操行方便，清洁卫生等优点更为家庭生活带来方便。 时代在进步，科技在发展，我们消费者的眼光不只停留在眼前，简约时尚，智能便捷，也成为我们生活追求的目标，智能饮水机的引进也就也就成了必然发展的趋势。1.2 研究的目的和意义 传统的饮水机功能相对简单，温度控制不能根据自己的喜好设定温控参数；能耗非常大，没人使用的情况下处于开机状会造成能源的大量浪费；长期饮用“千滚水”会对人们的身体健康不利。 单机片ATmega169作为智能控制饮水机的主要的检测和控制核心，温度传感器DS18B20对其配合使用，从而达到对饮水机的水温水位以及进水和加
10、热状态的智能控制的好的效果， 也防止了每次加热导致多次“千滚水”，不但节约能源，而且满足用户的不同需求。 1.3 饮水机的主要功能 智能饮水机的整个控制系统是有单机片进行控制的，包括温度传感器，加热容器，储水容器，水位传感器，水位指示器，智能控制状态指示器等部分。 温度传感器的功能是检测加热容器的温度，当温度达到100时，停止加热；当温度低于用户自己预设温度时，则启动加热。加热容器用于存储已经加热的热水。储水容器功能是用于存储冷水。水位传感器功能是用于检测水位，当低于最低水位时，打开进水阀；高于水位时，关闭进水阀。水位指示器的功能是显示当前的水位。智能控制状态指示器用于指示当前的状态，例如：加
11、热，保温等。智能饮水机控制系统如下图1.1所示：单机片储水容器进水电磁锅温度传感器水位传感器状态指示温度显示按键图1.1 智能饮水机的控制系统 饮水机的系统启动后，整个系统装置开始运行，进入水温，水位的控制，并显示当前的状态。同时，用户可以根据自己的需要设置自己所需要的温度，完成上述的流程。2 智能饮水机的硬件结构2.1 智能饮水机的总体设计 整个硬件系统由主控制系统控制整个系统，传感器、输入输出模块、其他功能电路和电源等部分做配合辅助使用，完成整个系统的配置。主控系统由单片机作为主要控制，单机片包括对键盘，温度和水位监测信息的接收，接触电源显示目前的温度和状态，对智能饮水机的控制系统的加热和
12、进水状态由单机片进行控制。通过软件编程对其他功能电路的控制等实现预定功能；传感器部分即检测子系统，包括温度检测系统和水位检测系统两部分，对于饮水机中水的温度检测和控制，采用智能温度传感器DS18B20；水位检测系统实现对饮水机中水位的检测和控制，从而避免“防干烧”的缺点。其他功能电路，为了实现功能的多样化，满足了恒温，出水等功能；电源部分为智能饮水机提供电能，接触电源，使饮水机能够正常的工作。整体框图如图2.1所示，以下是重点详细讨论每个功能模块各自的设计思想以及硬件电路如何实现。单机片ATmega169温度检测电路水位检测电路电源控制电路晶振电路按键部分数码显示部分状态显示部分加热控制电路进
13、水控制电路图2.1 智能饮水机硬件系统整体框图温度检测电路晶振电路复位电路其他功能电路功能显示报警电路键盘单片机AT89S52数码显示电源电路2.2 ATmega169的主要性能 ATmega169低功耗的8位CMOS微控制器，先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，可使ATmega169的数据吞吐率高达1MPSMH，加快了运行速度，同时减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega169是一种高性能，低功耗的8位微处理器，RISC结构有一共有130条指令，而大多数指令执行为时间为单个时钟周期，32个8位通用工作寄存器，在全静态工作下，需要两个时钟周期的硬件乘法器，工作于16MHz，最终可高
14、达16MIPS的速度，使整个运行程序更加快捷。程序的非易失性和数据存储器，16K字节的系统内可有编程Flash的功能，使擦写寿命高达10000次，机器运转更为可靠。具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程真正的同时读写操作。可以对锁定位进行编程，从而实现用户程序的加密。实时计数器RTC，四通道PWM，8路10位ADC，具有独立的振荡器，可对串行USART进行编程，可工作于主机的串行接口，从机模式的SPI串行接口。具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。引脚电平变化可引发终中断及唤醒MCU，特殊的微控制器特点有上电复位，可编程的掉电检测。2.3 测温电路的设计2.3.1 DS18B20的主要性能DS18B20数字式温度传感器在温度传感方面起着重要的作用，它是一种一线式数字温度传感器。他可将地址线，数据线，控制线合为一根双向串行信号线，具有传输数据的功能，这跟信号线上可连接多个DS18B20，其广泛用于工业，民用，军事等领域。它具有微型化，低功耗，高性能等功能，还具有抗干扰能力强等优点，可直接将温度转化成串行数字信号，然后由处理器处理。
