基于单片机的饮水机控制系统.doc

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1、济南大学泉城学院毕业设计济南大学泉城学院毕 业 设 计题 目 基于单片机的饮水机控制系统设计 学 院 工学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 1302班 学 生 孙谦 学 号 2013010875 指导教师 张兴达 魏志轩 二一七年五月十六日- 2 -济南大学泉城学院毕业设计摘 要目前，饮水机已经普遍进入人们的日常生活。多数家庭使用的饮水机只有一些基本的功能，例如加热、保温、简单的指示功能等。然而，伴随着人们物质生活质量的不断提高，对饮水机的性能要求也不断提高。为了满足人们对饮水机的性能要求，本课题提出了一种基于单片机的饮水机控制系统，主要实现了以5为最小温差进行水温精确控制、实时的温度显

2、示、防干烧报警等功能。本设计主要包含硬件部分和软件部分。硬件部分包含主控部分、温度采集部分、显示部分、按键输入部分以及报警部分。软件部分以C语言为工具，结合设计功能，设计了完整的程序流程图，并完成了程序编写调试。通过软件仿真调试以及实物制作运行调试，证明系统具有良好的饮水机控制能力且安全可靠。为进一步的研究与应用提供了一定的数据参考依据。关键词： AT89S52单片机；传感器；饮水机ABSTRACTAt present, drinking fountains have generally entered peoples daily life. Most families use water d

3、ispensers with only basic functions such as heating, insulation, simple instructions, etc. However, with the continuous improvement of peoples quality of material life, the performance requirements of water dispensers are also increasing. In order to meet people on the performance of drinking water

4、machine, this paper puts forward a kind of drinking water machine control system based on MCU, is realized by 5 DEG C for the minimum temperature difference for precise temperature control, real-time temperature display, prevent dry alarm function.This design mainly contains the hardware and softwar

5、e. The hardware part includes the main control part, the temperature acquisition part, the display part, the key input part and the alarm part. In the software part, the C language is used as the tool and the design function is used to design the complete program flow chart, and the program is debug

6、ged. Through software simulation, debugging and physical production, operation and debugging, it proves that the system has good control ability of water dispenser, and it is safe and reliable. It provides a certain data reference for further research and application.Key words: AT89S52 microcontroll

7、er; sensor; water dispenser 目 录摘要IABSTRACTII1绪论11.1 课题研究现状11.2 课题研究目的和意义11.3 课题研究主要内容22系统硬件设计32.1系统硬件总体设计32.2 主控部分32.2.1 AT89S52功能特性描述42.2.2 AT89S52晶振电路42.3 测温电路的设计52.3.1 DS18B20的主要性能52.3.2 AT89S52最小系统82.4 输入电路92.5 显示电路102.6 出水及加热执行电路113系统软件设计133.1 软件设计思路133.2 主程序设计133.3 子程序设计153.3.1 温度检测子程序153.3.2

8、显示子程序153.3.3 键盘输入子程序164 系统仿真调试及实现174.1 软件仿真调试174.1.1 新建工程174.1.2 新建文本174.1.3 添加文本184.1.4 程序编译184.2 硬件调试194.2.1 电源电路仿真194.2.2 出水电路模块仿真194.2.3 加热模块电路仿真204.2.4 显示模块电路仿真214.2.5 报警电路仿真214.3 系统实现及调试22结论27致谢28参考文献29附录130附录231附录332- 37 -1绪 论1.1 课题研究现状饮水机自发明以来，每年在中国的发展日益增长。饮水机的使用和出口逐年增长，对提高人们的生活质量，对功能的要求越来越高

9、，对饮水机的智能控制，需求也逐渐显现。饮水机是采用桶装水或者自来水经净水器净化作为水源，利用电能对其进行加热，一年四季提供常温水或热水的饮水电器。饮水机基本能满足人们日常的饮水、泡茶、冲咖啡、即食食品以及调制冷饮的各种需要。饮水机具有饮水时尚、结构简单、操作方便、清洁卫生、价廉物美等优点。 在饮水机进入高潮的今天，市场十分活跃，然而，消费者对饮水机的选择不是停留在过去的眼光，而是高标准，不仅实用而且要求外形脱俗，跟上时代潮流步伐，尤其在其功能方面要有更高的要求。 当前大多数厂家所生产的饮水机基本采用智能控制。因此，饮水机的智能控制系统已是饮水机发展的必然趋势。现在，各种新的家用电器基本上采用智

10、能控制，从电饭煲、洗衣机、冰箱、空调、电视和其他音频，视频设备，是多种多样的和无处不在的，饮水机也不例外。单片机按其应用范围可以分为通用型和专用型两种类型。家用电器多采用专用型单片机，如由日本NEC公司所开发的7500系列和75X00系列4位单片机、美国国家半导体公司开发的COP400系列4位单片机，以及日本松下公司开发的MN1400系列、美国Zilog公司开发的Z8系列以及日本富士通公司开发的MB88系列等专用型单片机。家用电器所采用的通用型单片机，主要使用Intel公司的MCS系列产品。目前饮水机基本上都采用单片机控制，但各厂家生产的饮水机单片机控制所达到的功能各不相同。智能化，多功能必定

11、是发展趋势。1.2 课题研究目的和意义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在以下几个方面：第一，功能相对简单。简单的温度控制，用户不能根据自己的喜好的温度参数。第二，能源的消耗。在没有人使用饮水机时也处于开机状态，会导致大量的能源浪费，在能源短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

12、造成较大的伤害。本次设计的基于AT89S52的饮水机控制系统，采用DS18B20实现温度采集，使用LED显示，读数直观、准确。并且其程序存储器E2PROM可以比较容易的实现软件升级，从软件系统方面提高系统精度。同时可以对加热温度进行控制，从而防止了每次加热都使水沸腾，既可以节约能源又能更好的满足人们的需求。1.3 课题研究主要内容(1)饮水机的控制系统的主体功能：本课题设计的饮水机智能控制系统具有过热保护防干烧、加热至沸腾、设置温度加热、超温报警提示、安全锁定和电动机出水功能等。(2)饮水机的控制系统的按键功能：出水键：控制饮水机的出水和停止出水；加热键：控制开始加热和停止加热；锁定键：按下锁

13、定键，其他按键无效；切换健：按下后开始设定用户想要的温度；温度设定键：按一下温度增加5，温度可在0到100之间循环。(3)饮水机的控制系统的显示功能：电源灯(绿色)：接通电源，电源灯点亮；加热指示灯(黄色)：按下加热键，加热指示灯点亮，表示烧水开始工作。再次按下加热键，指示灯熄灭，表示烧水停止；锁定键指示灯(蓝色)：锁定其他按键功能，灯亮表示其他按键均不可用；超温报警灯(红色)：灯点亮表示水已经达到设定的加热温度或已沸腾并停止加热；数码管：显示当前水温或用户设定的温度。蜂鸣器：响起后说明水以沸腾并停止加热。该设计的主要内容主要包括设计方向的选择、设计题目的确定、设计方法的研究与比较，选择最优方

14、案后开始进行硬件设计和软件设计以及最终的仿真调试。硬件设计包括：设备选型、设计与实现各模块的不同模块，并最终与建筑形成一个整体系统，并能满足要求；软件设计主要是通过语言的单片机控制程序，以满足设计要求的功能模块；最终通过Keil uVision2编译软件将写好的程序编译成为16进制文件，使之能够在proteus仿真软件中和硬件电路一起进行仿真调试，从而确保设计的正确性。2系统硬件设计2.1系统硬件总体设计整个硬件系统由主控制系统、输入输出模块、传感器、其他功能电路和电源部分组成。主控系统使用单片机控制，包括对键盘的信息的接收和控制，对其他功能电路的控制等，通过软件编程实现预定功能；传感器部分即

15、检测子系统，主要是进行饮水机中水的温度检测和控制，采用智能温度传感器DS18B20；其他功能电路部分包括恒温，防干烧，出水等电路，达到功能多样化；电源部分为饮水机的智能控制系统提供必要的电能，保证饮水机能够正常的工作。整体框图如图2.1所示。以下详细讨论每个功能模块的设计思想和硬件电路的实现。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电路显示电源电路图2.1 饮水机的智能控制系统电路框图2.2 主控部分AT89S52具有8k字节的Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信

16、口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作指导下一个硬件复位。2.2.1 AT89S52功能特性描述(1)AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS工艺的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CP

17、U和在系统提供高灵活，超有效的解决方案。 (2)AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0KHZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机停止工作，直到一个中断或硬件复位为止。(3)AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含8个中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串

18、行通信口，2个读写口线。AT89S52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.2.2 AT89S52晶振电路 每个单片机系统里都有晶振，全称是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十，高级的精度更

19、高。晶振电路中的两个电容叫做负载电容。一般单片机的晶振工作于并联谐振状态，也可以理解为谐振电容的一部分。它是根据晶振厂家提供的晶振要求负载电容选值的，换句话说，晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度的保证频率值的误差。也能保证温漂等误差。两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。在本设计中XTAL1和XTAL2端外接石英晶体作为定时元件，内部反向放大器自激振荡，产生时钟。所用石英晶体的振荡频率为12MHZ，电容C1，C2常为20pF40pF内，如图2.2所示。图2.2 晶振电路2.3 测温电路的设计2.3.1 DS1

20、8B20的主要性能1）DS18B20的引脚图及方框图：DS18B20的外形以及管脚排列图如下图2.3所示。 (1) GND 接地信号(2) DQ 数据输入/输出引脚。用在寄生电源下，可以向器件提供电源。(3) VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。图2.3 DS18B20外形及引脚排列2）DS18B20主要性能：(1) DS18B20在与微处理器连接时，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯； (2)测温范围为 55125，固有测温分辨率0.5； (3)支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，一旦数量过多，就会使

21、供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温； (4)工作电源：直流35V； (5)在使用中不需要其他任何外围元件； (6)测量结果以912位数字量方式串行传送； (7)不锈钢保护管直径 6 ；(8)适用于DN1525， DN40DN250各种介质工业管道狭小空间设备测温； (9)标准安装螺纹 M10X1， M12X1.5， G1/2”任选； (10)PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线，便于与其它电器设备连接。 3）DS18B20功能特性描述：DS18B20温度传感器的内部存储器中还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构是9字节的存储器

22、，其结构如表2-1所示。第1字节和第2字节中包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可以用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。第5字节为配置寄存器，见表2-3，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如表2-3所示。低5位都为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS-18B20出厂时该位被设置为0，用户可改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设

23、置分辨率。表2.1 高速暂存RAM字节数存储信息1LSB2MSB3TH14TL25配置存储器6保留7保留8保留9CRC表2.2 DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转换时间/ms00993.750110187.510113751112750由表2.2可见，DS18B20分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换后，温度值就以16位带符号的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在前，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。DS18B20中的温度传感器可完成对

24、温度的测量，以12位转化为例。其中S为符号位。当符号位S0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S1时，表示测得的温度值为负值。表2.3是部分温度值对应的二进制度数据。表2.3 部分温度对应值表温度二进制表示十六进制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FF

25、F8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.0251111111001101111FE6FH4DS18B20供电方式： (1)DS18B20寄生电源供电方式电路DS18B20采用寄生电源供电的时候，要想使DS18B20进行精确的温度转换，必须保证I/O线在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器同时挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠上拉电阻是无法提供足够的能量，可能会造成无法转换温度或者温度误差极大。因此，这种方法只适用于单一温度传感器测温，也不宜采用电池供电系统，并且电源电压必须保证是5V。当电源电压

26、下降时，则会使测量的误差变大。(2)DS18B20的外部电源供电方式DS18B20采用外部供电时，I/O线不需要强上拉电压，同时在总线上可以挂接多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。但是要注意在外部供电的方式下，DS18B20的GND引脚不能悬空，否则读取的温度一直是85。但在proteus仿真中VCC和GND均悬空，否则仿真错误。比较上述两种供电方式后认为外部电源供电方式对电源要求比电源供电方式优越些且稳定性好，故在此设计中采用外部电源供电方式供电电路。仿真电路如下图2.4：图2.4 采用外部供电的测温电路2.3.2 AT89S52最小系统主控系统是采用单片机进行控制。单片机的晶振电路

27、与复位电路如图2.5所示，单片机选用的是ATMEL公司的AT89S52的8 位单片机，晶体振荡器选12MHZ,C5，C6为22pF石英电容，与晶体振荡器构成时钟电路。电容C7，电阻R7、R8和按键S1构成上电复位和手动复位电路。图2.5 晶振与复位电路AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4KB的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128B的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产，兼容MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89S52单片机可为您提供许多

28、高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。2.4 输入电路输入控制如图2.6所示，采用的按键控制，这样不仅减少的制作成本而且便于做。通过74LS373的通断来进行按键信号的传输，当74LS373被锁定时，按键信号不能传入单片机，从而达到锁定按键的作用。图2.6 输入电路2.5 显示电路LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形，再加上小数点就是8个。这些段分别由字母a、b、c、d、e、f、g、p来表示。当数码管特定的段加上适当的电压后，这些特定的段就会发亮，从而形成了我们眼睛看到的字样。如：显示一个“3”字，那么应当是a亮，b亮，c亮，d亮，g亮，e不亮，f不亮，p不亮。LED数码管有微亮

29、、亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸数码管是由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极称为共阳极数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极称为共阴极数码管。常用LED数码管所显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。 显示电路见图2.7。图2.7 显示电路LED数码管引脚共阴和共阳两种方式：电源VCC通过1个1K的排阻与LED相连，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很

30、多，但总有一个LED会发光的，找到一个就够了，然后GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴3。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳。也可以直接用数字万用表，将档位拨到二极管通断性测试档，这时红表笔代表电源的正极，黑表笔代表电源的负极，然后在引脚上进行逐个测试，以确定是共阳还是共阴。一般十个引脚分别为7个段加2个公共加一个小数点。公共端一般在中间或在两边，两排，一排一个对称。至于其他引脚的排序你可以自己量出来。先假设是共阴极或共阳极，假设中间那个就是公共端，用数字万用表逐个判断即可，如果判断错误不亮，

31、就更改假设，继续判断3。直到假设正确，也就是说判断正确，那么引脚的顺序和位置也就出来。数码管所使用的电流与电压(1)电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。(2)电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少，当红色时，用1.9V乘每段的芯片串联个数；当绿色时，用2.1V乘每段的芯片串联个数。2.6 出水及加热执行电路(1)出水控制当MOT输出低电平时，三极管处于截至区，集电极和发射极导通，接触器常开触点闭合，出水管道导通。如图2.8所示。图2.8 出水控制电路(2)加热控制当HOT输出低电平时，三极管处于截至区，集电极和

32、发射极导通，接触器常开触点闭合，线圈通电加热。见图2.9。图2.9 加热控制电路3系统软件设计3.1 软件设计思路在单片机控制的数据处理系统，有两种基本类型：数据处理和过程控制。数据处理包括：数据采集，标度变换。过程控制主要是单片机按一定方法计算，然后输出，以控制其工作。为了实现这一点，通常在软件开发的整个过程分为几个部分，每个部分是一个模块。所谓的“模块”，在本质上是相对独立的特定功能的程序，该程序被称为模块。模块程序设计法的主要优点是：（1）每个模块作为一个完整的程序，易于编程和测试。（2）模块可以共存，可以在多个任务在不同条件下的一个模块。（3）模块允许设计师在一个任务和方法，为设计者提

33、供方便。该系统软件的模块化结构，包括主程序、温度检测及显示程序，延时程序和其他程序。 3.2 主程序设计程序的初始化主要包括三个环节：(1)实现各种设置堆栈指针、定时器/计数器0初始化、以及开中断、定时器/计数器启动；(2)实现LED可以显示当前水温并且能够显示预设的水温；(3)不断进行按键扫描，判断是否有按键被按下，如没有按键被按下，则返回显示；如有按键被按下，则根据所按键对应实现相应的操作。人机的对话功能键设置如下：(1)“出水”键：控制其出水和停止出水；(2)“加热”键：控制其加热和停止加热；(3)“锁定”键：用于锁定其他所有按键；(4)“切换”键：用于把显示器切换至温度设定界面，并且设

34、定温度； (5)“设置温度”键：以5为间隔在0至100之间以递增方式设定水温。主程序流程图如图3.1所示：NNYY按“出水”键，电机转动按“加热”键，加热按“锁定”键，其他键无效按“切换”键，切换至调温按“设置温度”键，进行温度设置按键扫描，判断是否有键按下延时按键扫描，判断是否有键按下芯片初始化开始变量定义显示图3.1 主程序框图3.1主程序流程图3.3 子程序设计3.3.1 温度检测子程序温度检测运用DS18B20芯片，因其功能全面且精度高，可以完全满足设计要求，它将检测到的水温送给单片机，再由单片机输出给显示电路将实时水温显示出来。温度检测程序流程图如下：读一个字节写一个字节读取温度开始

35、DS18B20初始化显示温度图3.2 温度检测程序流程图3.3.2 显示子程序显示程序是负责点亮4位数码管，并根据单片机送出的数据及时更新显示的数据，其程序流程图如下：送段选信号送位选信号延时循环四次开始图3.3 显示程序流程图3.3.3 键盘输入子程序键盘扫描程序是在程序运行的过程当中，自始至终不停地进行检测是否有按键被按下，如果检测到有按键按下，则进入与该按键对应的程序运行；若该按键没有被按下，则继续检测下一个按键，如此循环，从而完成每一个按键所对应的功能。本设计中第四个按键为锁定键，当检测到锁定键被按下时，键盘锁定，其他按键均无效，只有当检测到锁定键再次被按下，其他按键的功能才恢复正常。

36、其程序流程图如下：开始按键1按下？延时2msY确定按键1按下？执行按键1对应程序Y继续检测下一按键循环NN图3.4 键盘扫描程序流程图4 系统仿真调试及实现4.1 软件仿真调试软件调试用Keil uVision2软件，将写好的程序编译成16进制文件，然后才可以在proteus中将编译好的程序放入单片机进行仿真，使用Keil uVision2对程序编译的过程如下。4.1.1 新建工程在Keil uVision2中新建一个工程，使用AT89C52系列，如图4.1所示。图4.1 新建工程4.1.2 新建文本在Keil uVision2中新建一个文本并保存，扩展名为.c，如图4.2所示。图4.2 新建

37、文本4.1.3 添加文本将新建的文本添加到所建工程中，如图4.3所示。图4.3 添加文本4.1.4 程序编译在添加进去的文本中输入写好的程序后编译，显示无误后自动生成16进制文件，此文件才可放入proteus中进行仿真，如图4.4所示。图4.4 程序编译4.2 硬件调试使用proteus仿真软件对硬件电路进行仿真，将编译好的程序放入单片机中开始运行程序。并通过按键检验各个功能的实现，从而完成设计中所有要求的仿真。以下演示各模块电路的proteus仿真。4.2.1 电源电路仿真当饮水机通电后，电源指示灯亮，此时各模块均通电，才能保证饮水机的正常工作。如图4.5所示。图4.5 电源电路的仿真4.2

38、.2 出水电路模块仿真在通电状态下按下出水键，电动机开始转动，表示饮水机开始出水，如图4.6所示。图4.6 出水模块的仿真4.2.3 加热模块电路仿真在通电状态下按下加热键，饮水开始加热，加热指示灯(黄色)亮，再次按下加热键则停止加热，指示灯灭，如图4.7所示。图4.7 加热模块的仿真4.2.4 显示模块电路仿真本设计采用4个LED来显示当前的水温或设定的水温，当前水温由DS18B20检测到的温度决定，如图4.8所示。此时显示温度为55。图4.8 显示电路的仿真4.2.5 报警电路仿真(1)当水加热至沸腾后，饮水机报警电路工作，使其自动停止加热并蜂鸣器响起、红灯亮表示报警，如图4.9；图4.9

39、 水沸腾时报警(2)当水加热至设定温度时，报警电路工作，使其自动停止加热并红灯亮报警，如图4.10。此时设定温度为35。图4.10 水加热至设定温度时报警(35)4.3 系统实现及调试DS18B20的测温精度为0.5，其精度完全能满足饮水机的测温需求，其测温范围是-55+125，但在此次设计中只要求显示的水温范围是0100，因为水温达到100时沸腾自动停止加热。通过软件和硬件的仿真，各部分电路均能按照设计要求运行，实现了设计的所有要求，说明本设计完全符合设计要求，实现了预期的目的，设计成功。1PCB图设计PCB是印制电路板（Printed Circuit Board）的简称，通过打印和蚀刻等工

40、艺将原理图中元件的位置和孔位印制到覆铜板的过程。覆铜板多为压制而成的，所以层数多为偶数，根据其结构分为单层板、双层板和多层板。单层板适用于简单元器件不多且布线不复杂的电路图（如本设计可以用单层板）。在绘制好电路原理图之后，对原理图进行编译确保电路图没有错误，若没有错误生成网络报表，可以通过“工具”菜单下的“封装管理器”查看元器件的封装是否符合要求且均有封装。建立一个新的PCB工程，对PCB图的大小、布线宽度、线距、焊盘大小、孔径、层定义等进行设置，PCB图设置完成之后，在Design菜单下点击Update PCB Document，生成PCB图，通过手动调整进行元器件进行布局，布局时应注意以下

41、几点：（1）应该以主控元件为中心，进行布局；（2）高频元器件要考虑元器件的分布参数；（3）保持信号流向同一方向，便于后期电路的检查；（4）可以把不常用元器件放在体积较大元器件的下边以压缩板子的大小。手动调整完成后，进行手动布线，在布线时不能出现小于90度的角，以防尖端放电和腐蚀过度。布线完成后，再进一步对PCB图检查，确保所有的飞线都连接完成且没有错误，检查无误后进行PCB的转印、腐蚀、钻孔等操作。PCB图如下图4.11所示：图4.11 PCB图2.系统实现图4.12 元器件排布元器件安装：本设计采用万用板，确认元器件没有损坏且符合要求后，根据PCB电路图元器件位置放置。在万用板上放置时注意先

42、放置焊接要求低和不易损坏的元器件后放置焊接要求较高和易损坏的元器件，同时要注意有极性元件的正负极和AT98S52的方向。图4.13 电路板焊接图根据PCB电路图元器件位置放置后，进行焊接。电路板焊接时要注意送锡量和焊接时间，过多影响两个元器件的连接方式造成短路，过少则有可能造成虚焊等问题。3.系统调试图4.14 系统调试运行系统调试运行开机状态示意图如图4.14所示，可设置最高温度和最低温度，显示当前水温。结 论本次饮水机的智能控制系统的改良设计，主要是针对目前市面上大部分饮水机某些方面的不足进行改良设计。目前绝大多数的饮水机只具有一般的加热、保温功能，已经很难满足消费者不断提高的要求，所以我

43、们有必要对其进行改良设计，使其能够满足人们生活水平不断提高的需求。本文主要介绍了按键控制饮水机的总体设计、硬件系统设计、软件系统设计以及调试方法。通过不断的设计调试及改良，选出最优方案，所选方案具有功能强、精度高、可靠性好、稳定性高、抗干扰性强等特点。设计的饮水机除按键控制之外，还具有防干烧、设定温度、故障报警等功能。在这次毕业设计的过程中，我发现自己许多不足的地方。不过通过边学习边做毕业设计使我掌握了单片机的软、硬件基础知识，全面的提高了使用proteus软件进行硬件仿真的能力以及使用Keil uVision2软件进行程序编译的能力。在不断提高我的自学能力，分析问题、解决问题的能力的同时也考

44、验了我们借助互联网络搜集、查阅相关书籍资料，和组织材料的综合能力；在学习新知识时，从基础学起。在这次设计的学习、设计、制作与调试过程中，遇到了不少麻烦和困难，通过不断的查阅资料分析解决，另外自己解决不了的问题向指导老师请教， 使我能顺利完成这次毕业设计！致 谢毕业设计是对我们掌握知识和运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识进行独立地分析问题和解决问题的能力，为以后的独立发展奠定了良好的基础。本篇论文虽然是自己汗水的凝聚，但不是个人智慧的产品，如果没有导师的指引和帮助，没有父母和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定不会如此顺利。本次设计能够顺利

45、完成,首先我要感谢我的母校济南大学泉城学院，是她为我们提供了学习知识的沃土，使我们在这里茁壮成长;其次我要感谢电气工程及其自动化专业的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的张兴达老师，每有问题，老师总是耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；还要感谢我的同学们，他们热心的帮助，使我感到了来自兄弟姐妹的情谊；最后还要感谢相关资料的编著者和给予我们支持的社会各界人士， 感谢您们为我们提供一个良好的环境，使本次设计圆满完成。再次由衷感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教诲，我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！参 考 文 献1 张志利,蔡伟. 基于AD590的温度测控装置研究J.自动化与仪器仪表,2001,(8):55-58.2 陈良光,管聪慧. 由数字式传感器DS18B20