楊崇海

摘要：近兩年家電智能的應(yīng)用越來越廣泛，但是智能飲水機的市場卻無人問津，飲水機依舊停留在功能簡單，存在安全隱患的階段，基于此，設(shè)計出了一種基于STC89C52RC單片機的能夠設(shè)定水溫，保溫時間，自動斷電，出水量，定時開啟時間，開啟溫度等功能的智能飲水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智能家電；單片機；智能飲水系統(tǒng)

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，國民收入不斷增加，人們已經(jīng)不再滿足最基本的生存需求，開始追求更好的生活環(huán)境，因此設(shè)計出一種智能化的飲水機替換從前的飲水機，會有很大的市場。目前市面上的飲水機只有加熱和制冷功能，功能單一，但是不同的飲水需求需要不同的溫度，同時平時人們經(jīng)常忘記關(guān)掉飲水機的開關(guān)，讓其一直燒水，造成了能源的浪費以及安全隱患，本文設(shè)計了一種智能飲水系統(tǒng)極大的提高了飲水機的功能和安全性能。

1 硬件實現(xiàn)

1.1 控制系統(tǒng)方框圖

此智能飲水系統(tǒng)主要實現(xiàn)的是溫度控制，設(shè)置定時時間，自動斷電，出水量設(shè)定，定時打開飲水機的功能。系統(tǒng)主要是以STC89C52RC為核心，控制其他外設(shè)，來實現(xiàn)上述功能。STC89C52RC單片機具有8K的存儲空間，能夠滿足應(yīng)用的需求。

1.2 測溫電路模塊

DS18B20是常見的溫度傳感器，利用單總線協(xié)議，節(jié)省資源?？梢詫崟r檢測到飲水機內(nèi)膽中的水溫，并將溫度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字量。通過鍵盤來控制想要達到的水溫，當(dāng)前水溫未達到預(yù)設(shè)水溫，則加熱，反之，則降溫，實現(xiàn)了溫度的智能化控制。溫度傳感器的測溫范圍為～55～+125℃，工作電壓為3～55v，當(dāng)采用外部電源供電方式時，電源的正極與VDD引腳相連，負(fù)極與DS18B20的GND引腳相連，DS18B20的DQ引腳與一個4.7K的上拉電阻R1和P1.3口相連。

1.3 實時時鐘模塊

DS1302S是一款功能強大，性能優(yōu)良的實時時鐘電路，它可以對時間，以及年、月、日進行記時。工作電壓為2.0V～55V。DS1302內(nèi)部有一個31×8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。通過ds1302做實時時鐘，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)定時的功能，設(shè)定一定的保溫時間，當(dāng)時間到達以后自動斷開電源，達到節(jié)省能源，消除安全隱患的目標(biāo)。還能利用ds1302掉電保護的功能，設(shè)定時間，使其達到預(yù)設(shè)時間開啟飲水機，提前使水加熱到想要的溫度。

1.4 獨立鍵盤模塊

鍵盤可以實現(xiàn)不同的功能，切換工作界面，設(shè)定溫度，保溫時間，定時開啟，設(shè)定出水量，控制出水，停水等。能根據(jù)不同的需求實現(xiàn)相應(yīng)的功能。通過5個獨立按鍵實現(xiàn)，分別接在單片機的P3.0～P3.4上，并加上拉電阻。此電路中，鍵盤檢測到低電平時為有效狀態(tài)。

1.5 繼電器電路模塊

繼電器是一種電控器件，是當(dāng)輸入量的變化達到一定要求時，在電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器，利用s8550三極管可以做成開關(guān)電路。水的加熱功能由繼電器控制，當(dāng)水溫達到設(shè)定溫度時，斷開繼電器，停止繼續(xù)加熱，啟動保溫功能。

1.6 液晶模塊

12864液晶可以將系統(tǒng)界面顯示給用戶，12864自帶中文字庫，ASCII碼，顯示為8*4的界面，滿足了顯示的需要，而且工作電壓低，能耗少，接口方式靈活，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。

1.7 LED模塊

LED發(fā)光二極管需要一定的電壓才能導(dǎo)通放電，因此采用了上拉電阻的電路設(shè)計，使得當(dāng)P1.0～P1.3口為低電平時，LED可以發(fā)光。LED能夠指示當(dāng)前飲水機的工作狀態(tài)，對用戶進行一個提醒，實現(xiàn)了人機交互的功能。

1.8 EEPROM模塊

為了防止突然斷掉導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，對用戶造成重新設(shè)置的麻煩，本系統(tǒng)增加了掉電保護的功能，能夠?qū)?shù)據(jù)進行備份，斷電恢復(fù)之后，可以繼續(xù)之前的工作模式。此模塊采用的AT24C02是具有2K存儲空間的串行CMOS EEPROM，可存儲數(shù)據(jù)。

1.9 流速檢測模塊

超聲波在水中傳播時，受到水流速度的影響而具有流速信息，通過檢測接收到的超聲信號可以得知水流的流速，從而求得水流的流量，利用這個原理，可以設(shè)計出一個檢測水的流速的裝置，再根據(jù)時間，計算出流量，讓用戶可以根據(jù)自己的需要，自己設(shè)定出水量，更加的智能化。

2 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)使用keil5軟件，采取C語言編程。程序設(shè)計思路為：首先對ds1302，ds18b20，超聲波進行初始化，讓其能夠正常工作，將各個模塊的數(shù)據(jù)進行處理，再通過鍵盤將各種功能融合在一起。實現(xiàn)設(shè)定水溫和出水量的功能，滿足用戶的不同需求。還具有掉電保護，設(shè)定開啟時間的功能，能夠讓飲水機在掉電的狀態(tài)下，不丟失數(shù)據(jù)，以及定時開啟，自動加熱。還可以設(shè)置保溫時間，當(dāng)水燒到預(yù)設(shè)時間，開始保溫，一旦達到預(yù)設(shè)保溫時間，自動斷開電源，消除了安全隱患，減少了能源的浪費。設(shè)定的信息，以及當(dāng)前飲水機的狀態(tài)都可以根據(jù)12864液晶顯示模塊顯示出來，做到了人機交互，還增加了LED指示燈，提示用戶當(dāng)前所屬的界面。

3 總結(jié)

本文針對當(dāng)前飲水機功能單一，存在安全隱患的情況，設(shè)計了智能飲水系統(tǒng)，以STC89C52RC為核心，結(jié)合ds1302實時時鐘，ds18b20溫度傳感器，超聲波傳感器，完成了設(shè)定出水量，溫度等功能。實現(xiàn)了飲水機的智能化，極大的滿足了不同人的不同需求，同時還要自動斷電的功能，消除了安全隱患。此設(shè)計創(chuàng)新性強，具有很強的實用性。

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