飲水機(jī)智能溫度控制系統(tǒng)

龔丹丹　史文麗

摘 要：現(xiàn)在的水溫控制系統(tǒng)多采用模擬溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)組成的傳輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)安裝復(fù)雜，成本也高不說，它的反復(fù)加熱系統(tǒng)對我們的飲水質(zhì)量也大打折扣，本文針對AT89C51單片機(jī)為控制核心，采用典型大慣性的PID閉環(huán)控制裝置，自動控溫，使其保持溫度恒定。

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫度控制；DS18B20

基于單片機(jī)的飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是通過溫度傳感器和單片機(jī)對飲水機(jī)的智能控制，以解決傳統(tǒng)控制水溫對電力資源和水資源的浪費(fèi)，同時(shí)又使飲用水達(dá)到飲用的標(biāo)準(zhǔn)。溫度過高或者是過低，都會使水資源失去應(yīng)有的作用，也喪失了很多營養(yǎng)物質(zhì)，從而同時(shí)造成了電力資源和水資源的巨大浪費(fèi)，特別是在當(dāng)前的全球能源極度匱乏，而國家倡導(dǎo)節(jié)約水資源的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，才能把身邊的水電資源更好的利用起來，這同樣也是對自己的負(fù)責(zé)。

1 項(xiàng)目背景

隨著人們對飲水機(jī)的需求變高的同時(shí)，我們自然而然的對飲水質(zhì)量問題就產(chǎn)生了更多的關(guān)注，而現(xiàn)在的飲水設(shè)備大多都沒有自動控溫系統(tǒng)，有的只是自動加熱，但是水的礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分在反復(fù)加熱的過程中就大大的流失了，基于這個(gè)問題，本文給出了合理的軟件設(shè)計(jì)來解決?；趩纹瑱C(jī)飲水機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)，可以智能的實(shí)時(shí)檢測飲水機(jī)水箱的水溫，當(dāng)水溫低于設(shè)定的溫度時(shí)，飲水機(jī)將加熱水箱中的水，當(dāng)高于設(shè)定的時(shí)候，飲水機(jī)將對水箱中的水停止加溫。這樣既節(jié)約了能源又為人們的使用提供了便捷。

2 設(shè)計(jì)部分

⑴系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)了一種以AT89C51單片機(jī)為核心部件，采用DS18B20的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的最大有點(diǎn)在于可以實(shí)時(shí)檢測飲水機(jī)水箱的水溫，并且可以通過數(shù)碼管顯示（也即3位LED數(shù)碼管）飲水機(jī)水箱水溫度數(shù)，而且可以預(yù)防二次加熱。系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成：①控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89C51；②顯示部分采用3位LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器；④加熱控制部分采用繼電器電路；⑤時(shí)鐘電路；⑥復(fù)位電路；⑦按鍵輸入這部分就不用說了，這個(gè)是必不可少的。在這里就不再贅述。

⑵系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本人主要采用C語言，對單片機(jī)的各項(xiàng)功能用編程來實(shí)現(xiàn)。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示、繼電器電路，用的是循環(huán)查詢方式來顯示和控制溫度。

1）系統(tǒng)主程序流程圖。本軟件設(shè)計(jì)采用循環(huán)查詢來處理各個(gè)模塊，溫度是緩慢變化量，所以可以滿足性能要求。程序流程：當(dāng)你選擇了打開飲水機(jī)之后，程序內(nèi)部進(jìn)行初始化操作，將數(shù)據(jù)傳送給DS18B20系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用數(shù)據(jù)來處理子程序，繼而顯示子程序，最后是繼電器控制子程序，但是飲水機(jī)沒有停止工作，只要沒有給它結(jié)束命令，它會在繼電器控制子程序語句執(zhí)行完之后繼續(xù)初始化操作，然后循環(huán)進(jìn)行。如圖1所示

2）讀取DS18B20溫度模塊子程序。每次對DS18B20操作時(shí)多要按照DS18B20中的協(xié)議進(jìn)行。初始化DS18B20→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。程序流程圖如圖2

3）數(shù)據(jù)處理子程序。由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實(shí)際的溫度值，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。首先程序判斷當(dāng)前飲水機(jī)內(nèi)水溫是否為零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補(bǔ)碼，需要對其低八位取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度復(fù)制到單片機(jī)的RAM中，里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了，然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼，分別把小數(shù)位，個(gè)位，十位的BCD碼存入RAM中。

3 總結(jié)

本設(shè)計(jì)在元器件選擇上盡量做到使硬件電路簡單，充分利用軟件編程來彌補(bǔ)元器件精度不足的缺點(diǎn)。完成了以AT89C51單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)功能，其中包括：溫度采集部分、顯示部分、驅(qū)動部分等，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并且電路簡單，功能全，易于控制操作，還能擴(kuò)展很多功能。同時(shí)，由于時(shí)間及個(gè)人能力有限的問題，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在很多不足和需要改進(jìn)的地方，如：采集部分的誤差較大，控制算法還需進(jìn)一步完善等。

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