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1、 机械工程学院毕业设计（论文）题 目： 基于单片机饮水机智能控制系统 专 业： 机电技术教育 班 级： 113 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2015年6 月 目录1前言31.1课题来源与背景31.1.1课题来源31.1.2课题背景31.2课题的研究意义32系统总体的设计42.1 硬件总体的设计42.1.1单片机最小系统设计42.1.2温度采集电路设计92.1.3 A/D转换电路设计102.1.4 LED显示电路设计122.1.5键盘电路设计142.1.6报警电路设计162.1.7 继电器控制电路设计172.2软件总体的设计172.2.1主程序流程图182.2.2各个模块的流程图1
2、92.2.3键盘扫描处理流程212.2.4 报警处理流程213系统调试223.1硬件电路检查233.1.1 温度采集电路检查233.1.2 A/D转换电路检查233.1.3 显示电路检查233.1.4 键盘电路检查233.1.5 报警电路检查233.2 软件调试243.3 软硬联调244总结与展望25参考文献26附录1系统设计程序（系统源代码）28附录2系统总体电路图35 基于单片机饮水机智能控制系统摘要：温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。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。本次设计的主要目的在于，设计出一个全
3、新的智能控制系统，该系统具有温度检测、温度控制、温度报警、液面报警等功能。关键词：单片机AT89S52、DS18B20、LED数码管显示1前言1.1课题来源与背景1.1.1课题来源在日常生活中和工业生产过程，温度控制都起着巨大的作用，温度过高或温度过低都会使水的资源失去它本该有的作用，因而使水资源严重的浪费。尤其在当前全球的水资源相当缺乏的情景下，更要求我们控制水温的技术更加熟练，充分利用好身边的水资源。1.1.2课题背景传统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，而使用者不能根据自己的喜好设定温度参数。第二，能耗大，在无人使用的时候饮水机也处于开机状态
4、，这无疑会造成能源的大量浪费，在能源紧缺的今天，这个问题更有待解决。第三，长期饮用饮水机里反复烧的水不利于身体健康，由于大部分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极大的伤害。1.2课题的研究意义单片机已经在电子产品中应用越来越广泛，在大多电子产品中也用到了温度检测和温度控制。因此，本次设计的主要目的在于，设计出一个全新的智能控制系统，该系统具有温度检测、温度控制、温度报警、液面报警等功能。 本次设计饮水机智能控制系统，要符合人们需求的生活用水，先要把水烧开，然后使水温保持一定的温度，同时要具备饮水机的液位报警，温度报警等功能，方便人们饮用。掌握好对饮水机的控制，就能在一定程
5、度上把我们身边的水充分利用起来，防止了每次加热都使水沸腾，既节能又能更好的满足人们的需求。因此，设计基于单片机的温度控制器，用于控制温度。具体要求如下：1、可以通过数码管显示饮水机水箱水温度数；2、可以通过键盘或开关选择制冷或加热；3、可以人为设置水温度的上下限，如加热，当温度在设定的范围内时正常工作，当低于水温下限时控制加热器加热;如制冷，当温度高于水温上限时，控制压缩机制冷；4、温度检测范围0-95，精度1；5、温度超过设定值时具有示警功能。2系统总体的设计 2.1 硬件总体的设计设计并制作一个基于单片机的热水器温度控制系统的电路，其结构框图如图2.1：图2.1 系统机构框图硬件系统子模块
6、： 单片机最小系统电路部分 键盘扫描电路部分 LED显示电路部分及指示灯 温度采集电路部分报警部分继电器控制部分2.1.1单片机最小系统设计 单片机最小系统如图2.2所示，由主控器AT89S52、时钟电路和复位电路三部分组成。单片机AT89S52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。 图2.2 单片机最小系统1、单片机选择 AT89S521是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚
7、完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。其管脚图如图2.3所示。图2.3 AT89S52管脚图（1）P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。（
8、2）P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）（3）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8
9、位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 AT89S52引脚图 PLCC封装4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。（4）P3 口：P3 口是一个具
10、有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。（5）RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚
11、出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。（6）ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效
12、。（7）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AT89S52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。（8）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）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。（
13、9）XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。（10）XTAL2：振荡器反相放大器的输出端2、时钟电路时钟电路用于产生AT89S52单片机工作时所必需的时钟信号。其电路与AT89S52的连接如图2.2所示。AT89S52单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，AT89S52单片机应在唯一的时钟信号控制下，严格按时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。在执行指令时，CPU首先要到指令存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。CPU发出的时序信号有两种，一是用于片内对各个功能部件
14、的控制。另一种是对片外存储器或I/O口的控制，这种时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要。这也是单片机应用设计者最关心的问题。时钟是单片机的心脏，单片机以时钟频率为基准的前提下各个功能部件运行，工作井井有序。故而，单片机的速度直接受时钟频率的影响，单片机系统的稳定性与此同时也受时钟电路的质量的直接影响。AT89S52单片机内部有一个放大器它的作用是为了组成振荡器的反相高增益，此具有反相且高增益放大器的输入端为芯片引脚X1，输出引脚X2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。虽然AT89S52有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接组件。外接晶体以及X1和X2构成并联谐振电路。电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。除使用晶体振荡器外，如对时钟频率要求不高，还可以用陶瓷振荡器来代替。电路中的电容容值通常选择为30PF左右，本电路选择的是20PF，这并不影响系统的工作和控制的结果。晶体的振荡的频率的范围通常是在1.2MH到12MH之间。晶体的频率越高，则系统
