基于单片机控制的饮水机温度控制系统

摘要

饮水机是日常生活中不可缺少的家用电器，在市场上也有各种各样的饮水机供人们选择，价格从数百多的普通饮水机到上千的豪华饮水机应有尽有，在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，电饭煲之类的家用电器仔保温时，由于其简单的温度控制系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。

基于此，研究饮水机的温度控制系统是具有很大的可行性和使用性的，而这个温度控制系统必须能实现传统饮水机的基本功能，而且要有所创新，能实现人们对不同水温的要求，而且控制温度系统的成本使之能贴切实际，打入市场。

如今，单片机控制技术十分成熟，而且功能强大，成本低，工作稳定，本设计有单片机来实现，在加入外围电路后，控制系统能实现一般以饮水机的制冷制热的功能，可以实现检测饮水机水箱的温度，并且可以通过数码管显示饮水机水箱水温度数。创新之处在于可以通过按键输入数值设置水温上限和下限，可以满足人群对不同水温的要求，同时也节约了电能。

本设计利用AT89C51单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用C语言编程，单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上，该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的的发展前景

关键字：单片机饮水机水温控制传感器

目录

第1章绪论 (1)

1.1课题发展现状及意义 (1)

1.2系统设计内容及要求 (1)

第2章系统的硬件设计 (2)

2.1系统工作原理与功能 (2)

2.2硬件系统组成及各模块介绍 (2)

2.2.1温度采集模块 (3)

2.2.2时钟电路 (5)

2.2.3数据保存电路 (6)

2.2.4键盘接口电路 (7)

2.2.5电磁继电器控制电路 (7)

2.2.6显示模块 (8)

第3章系统的软件设计 (9)

3.1软件总体设计思路 (9)

3.2主程序软件设计 (9)

3.3键盘子程序软件设计 (10)

3.4报警子程序软件设计 (11)

3.5显示子程序软件设计 (12)

第4章系统软件仿真 (14)

4.1 Protues介绍 (14)

4.2 Keil uVision4调试软件 (15)

4.3 Proteus 的仿真步骤与结果 (17)

心得体会 (20)

参考文献 (21)

附录 (22)

第1章绪论

1.1 课题发展现状及意义

随着人类社会的不断进步，人类饮用水的供给方式也随其发生着变化，其过程为：河水→井水→自来水→购买桶装水→自制健康纯水。对此已形成了“喝纯净水，用自来水”的现代饮水新观念。我国现阶段的生活饮用水市场，实质上是桶装饮用水、自来水终端制水、管道直饮水三分天下的格局。其中桶装水以85%的绝对优势占据着市场的主导地位，但是桶装水存在着“二次污染”问题以及假冒伪劣等现实问题。管道分质供水在美国等发达国家的普及率为30%左右，但由于工程浩大，近年内难有大的作为。自来水终端制水就产品来分，可以分为对自来水等进行初步过滤的净水器和各种大、中、小型的办公、家用纯水机，普及率在15%左右。可见现在仍普遍用桶装水，但是为避免反复烧开造成的“千滚水”产生的重金属对身体的危害，因而本文设计用单片机来控制水温使其保持在一个较适合的温度，以适于用户的即时饮用。目前饮水机的控制方式可分为普通控制型、智能感应型和微电脑控制型三类。普通控制型饮水机其加热和制冷均自动恒温控制，是目前用户使用最多的机型，并且其价位适中一般为首选。因而，本文在此基础上，做了一些改造使其更为人性化，比如说设置一定的保温温度使其一直处在这已设定温度左右，可供随时饮用，不必担心水温过烫的问题等。

1.2系统设计内容及要求

（1）系统设计内容如下：

该设计可以实时检测饮水机水箱的水温，并且可以通液晶显示饮水机水箱水温度数，可以人为设置水的温度的保温值，当温度在设定的范围内时正常工作，当低于保温温度时控制加热器加热；当温度高于水温保温温度时继电器断开停止加热。另外，其温度检测范围为0~100℃，精度±1℃，并且有一定的时间延迟。

（2）系统的设计要求如下：

1.首先根据用户对设计系统的具体要求来设计系统的总体构成。

2.模块化思想对系统硬件进行模块划分。

3.对系统硬件的各个模块在进行细化并对各个细化的具体元器件进行性能比较和型号选择

第2章系统的硬件设计

2.1 系统工作原理与功能

(1)工作原理

该系统主要通过传感器来输入数据，传感器将水温温度即室温温度等非电信号转化为电信号，再由信号处理电路，将传感器输出的电信号进行处理(放大、滤波等)，使之满足A/D 转换的要求，然后由A/D 转换电路完成将温度传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。CPU首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过AT89C52来处理数据，由LCD显示屏显示实时温度与时间。并且可以通过外中断来实现对温度的预设，由存储电路存储这一预设温度，通过继电器根据预设温度来控制加热与否。

(2)系统功能

饮水机温控系统主要是控制水的温度，让用户使用起来方便。首先，第一次加水的时候，通过单片机的控制，烧开时蜂鸣器报警，得到干净卫生的饮用水。其次，温度恒定在设计值附近，使得用户可以随时饮用适合自己温度的饮用水。水加热时，灯亮，当加热到设置的温度时灯灭继电器断开，当低于设置的温度1℃时开始加热直到达到设定的温度。如此往复。另外，该显示器除具有显示温度功能时还可以显示时间也为其一特点。

2.2硬件系统组成及各模块介绍

按系统的功能设计要求，硬件电路模块包括如下部分：

1.测温电路

2.时钟电路

3.数据保存电路

4.键盘接口电路

5.继电器控制模块

6.显示模块

如图2-1所示系统组成的结构框图。