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1、郑州大学本科毕业论文（设计）题目名称 饮水机控制系统的设计 指导教师 职称 讲师 学生姓名 学号 专 业 通信工程 班级 2班 院（系） 电子信息工程学院 完成时间 2012年4月25日 饮水机温控系统摘 要 论文采用高性价比的AT89C2051单片机作为核心控制芯片，外围部件由防水数字温度传感器DS18B20，键盘电路，水位探测器，LED显示电路，加热控制器组成。实现了：(1)能检测饮水机加热体中的水量和水温并能LED数码管显示水温。 水量低于设定值时禁止加热;(2)防止干烧。 设定两种加热模式;(3)温水键可以把水加热到60度，开水键可以把水加热到100度并实时显示水温。管显示水温。水量低
2、于设定值时禁止加热;(4)系统自动比较水温和系统设定温度，当水温低于设定温度10度时，加热器开始加热，当水温达到设定温度时，加热器停止工作。 饮水机设置温水键、开水键对水温进行控制。接通电源后，系统检测饮水机加热体中的水量及水温，并将水温清晰地显示在LED数码显示器上。为防低于系统设置，系统处于待机状态，此时温水键和开水键无效，待用户加足水后按键功能有效。 本设计中的数字温度传感器采用DS18B20。键盘电路由温水键、开水键2个独立式按钮组成。显示电路由4位七段码LED显示器组成。水深探测器为一根金属棒。加热控制器为MOTOROLA公司生产的单片集成光电耦合可控硅驱动器件 MOC3041。关键
3、字 温度/控制/单片机/传感器DESIGN OF TEMPERATURE CONTROLSYSTEM OF DRINKING MACHINEABSTRACT In this thesis, cost-effective AT89C2051 MCU as a core control chip, the external parts of the waterproof digital temperature sensor DS18B20, keyboard circuit, water level detector, LED show circuit, the heating controlle
4、r. Achieved: 1. Can detect water fountains and water temperature and water temperature can be used LED digital display. 2. The prohibition of water below the set value of heating, to prevent dry. 3. To set two heating mode, warm water key to the water heated to 60 degrees, water key to the water hea
5、ted to 100 degrees and display the water temperature. 4. Comparison of water temperature and the system automatically set the temperature, when the water temperature 10 degrees below the set temperature, the heater began to heat, when water temperature reaches the set temperature, the heater stopped
6、 working. There are two buttons on drinking water temperature control. When powered on,temperature clearly displayed on the LED digital display. To prevent dry damagedheater, heating system uses water level detector to monitor the water level in the body,if the water is lower than the setting, the s
7、ystem is in standby mode, the cursor keysand warm water key is invalid, when the user to add a little water to key functioneffectively. In this designs digit temperature sensor is DS18B20. Key keyboard circuitconsists of warm water, water stand-button key component 2. Display circuit consistsof four
8、 seven segment LED display composition. During the heating controller is themonolithic integrated electro-optic coupling silicon-controlled rectifier whichMOTOROLA Corporation produces actuates MOC3041.KEY WORDS temperature,control,SCM,sensor目 录中文摘要.英文摘要.1 引言11.1 课题的目的及意义11.2 国内外发展现状及研究概况11.3 设计的主要技
9、术指标与参数21.4 设计的主要内容22 设计要求的分析和方案的确定32.1 设计要求分析32.2 方案的确定43 总体电路的设计53.1 电路组成及工作原理53.1.1 电路的组成53.1.2 电路系统框图63.2 单元电路的设计与元件选择73.2.1 主控制单元的设计73.2.2 温度传感系统的设计103.2.3 加热控制系统的设计133.2.4 水位探测系统的设计153.2.5 显示电路及键盘电路的设计173.3 整体电路图234 系统软件设计244.1 系统主程序设计244.2 按键处理子程序254.3 温度检测子程序27结论28致谢29参考文献.30附录31I1引言1.1 课题的目的
10、及意义 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，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。过去经常采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，现在相当大一部分可以用单片机予以实现，传统的电路设计方法已演变成为软件和硬件相结合的设计方法。在实际应用中，单片机经常要与各种传感器相结合组成一定的应用系统，以实现系统的自动检测与控制。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了温度检测和温度控制。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，这些饮水机功能单一、能耗较大、长时间饮用饮水
11、机的水对健康不利等缺点逐渐暴露出来。 传统的饮水机的局限性一般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，而且用户还不能根据自己的喜好设定温控参数。第二，能耗较大。在没有人使用的时候饮水机也处在开机状态无疑会造成能源的大量浪费，在能源紧缺的今天这个方面亟待解决。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。 此次设计是基于单片机的温度控制系统。整个设计过程将使我巩固所学的本专业基础理论、专业知识和基本技能，增强综合运用所学知识与技术独立分析问题解决问题的能力；对饮水机的工作原理、元器件选择及电子仪器的常用设计
12、方法等有比较深入的了解；进而掌握应用计算机进行电子线路设计的基本思想和方法。 本设计完全面向实际的思想可以使我全面的了解电子设计的基本过程和基本工艺，并且对成本的考虑也使得此次设计变的更加有意义。1.2 国内外发展现状及研究概况 当今社会，随着科技的进步，电子技术得到了飞速的发展与应用，数字系统的设计也有了很大的进步，如今运行速度快、在功能更加强大的基础上更加便于使用携带也成了发展的方向。60 年代以来，在半导体器件和计算机技术发展的基础上，智能控制变的越来越简单，70年代单片机产生使世界进入高智能，高效，以及高可靠性的电子时代。 单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器
13、CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。随着技术的发展，单片机片内集成的功能越来越强大，并朝着SoC（片上系统）方向发展。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、 智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。把单片机应用于温度控制中，采用单
14、片机做主控单元，无触点控制，可完成对温度的采集和控制的要求。 现代单片机可靠性及应用水平越来越高，和互联网连接已是一种明显的走向。 所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图像部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。 功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。 现如今单片机的发展日新月异，各种新功能，新器件，新思想不断涌现。在国内外依旧以做嵌入式控制内核为主，而本文也是采用这样的一种智能控制思想来实现饮水机的智能控制的，从而实现饮水机温度可控，节能，可视化等设计指标。1.3 设计的主要技术指标与参数(1) 能检测饮水机加热体中的水量和水温并能用LED数码管实时显示水温。(2) 水量低于设定值时禁止加热，防止干烧。(3) 设定两种加热模式，温水键可以把水加热到60度，开水键可以把水加热到 100 度并实时显示水温。(4) 系统自动比较水温和系统设定温度，当水温低于设定温度10度时，加热器开始加热，当水温达到设定温度时，加热器停止工作。1.4 设计的主要内容(1) 方案比较及论证，查阅相关资料，找到设计电路的基本思路。(2) 基本测量原理。(3) 工作原理、框图及单
