智能溫控水杯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

洪浩 李翔 邱力軍

摘 要：本產(chǎn)品是基于AT89C51單片機(jī)在溫度控制和定時(shí)功能的應(yīng)用。本方案溫度采集使用溫度傳感器DS18B20，用戶可以自定義溫度和提醒時(shí)間，通過(guò)使用按鍵可以控制自定義溫度和時(shí)間的增減。當(dāng)水杯水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，升溫系統(tǒng)開(kāi)啟，同時(shí)紅色發(fā)光二極管亮起。當(dāng)水杯水溫高于設(shè)定溫度時(shí)，降溫系統(tǒng)開(kāi)啟，同時(shí)綠色發(fā)光二極管亮起。當(dāng)系統(tǒng)計(jì)時(shí)達(dá)到用戶自定義時(shí)間后，提醒系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提醒用戶飲水。

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫度傳感器；溫度控制；提醒系統(tǒng)

隨著人們生活和工作節(jié)奏加快，大多數(shù)人沒(méi)有時(shí)間去親自燒水，而且工作認(rèn)真的情況下就會(huì)忘記喝水，以至于身體長(zhǎng)期缺水，出現(xiàn)亞健康狀態(tài)。在此情況下，設(shè)計(jì)一款具有測(cè)量水溫，保持溫度、提醒喝水的水杯便具有非常重要的意義。目前國(guó)內(nèi)外主要研究水杯的材料和外形，在目前的市場(chǎng)中，還沒(méi)有一款水杯具有測(cè)溫，保溫，提醒的三重功能。因此本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)可以解決市場(chǎng)的需求，將三重功能結(jié)合，使飲水者方便，快捷，健康的飲水。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)電路原理圖

本產(chǎn)品選用的單片機(jī)型號(hào)為AT89C51，晶振X1選用12MHZ，電容C1，C2選用22PF，按鍵K1與C3構(gòu)成手動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)，當(dāng)需要手動(dòng)復(fù)位時(shí)，直接按下K5，系統(tǒng)將會(huì)重新啟動(dòng)。按鍵K1、K2、 74HC573鎖存器和數(shù)碼管共同構(gòu)成溫度設(shè)定系統(tǒng)，按鍵K3、K4、 74HC573鎖存器和數(shù)碼管共同構(gòu)成時(shí)間設(shè)定系統(tǒng)。其中，K1和K2分別控制溫度的增減，K3和K4分別控制時(shí)間的增減。溫度的初始值設(shè)為37℃，時(shí)間的初始值設(shè)為20分鐘，系統(tǒng)電路連接圖如圖1所示。

2.2 溫度控制系統(tǒng)

⑴當(dāng)真實(shí)溫度小于設(shè)定溫度時(shí)，紅燈亮起，升溫系統(tǒng)打開(kāi)，水溫升高，當(dāng)真實(shí)溫度等于設(shè)定溫度時(shí)，紅燈熄滅，升溫系統(tǒng)關(guān)閉。⑵當(dāng)真實(shí)溫度大于設(shè)定溫度時(shí)，綠燈亮起，降溫系統(tǒng)打開(kāi)，水溫降低，當(dāng)真實(shí)溫度等于設(shè)定溫度時(shí)，綠燈熄滅，降溫系統(tǒng)關(guān)閉。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)仿真

3.1 初始化設(shè)置

設(shè)定溫度為37℃，提醒時(shí)間為20分鐘，手動(dòng)按下K1，K2，K3，K4，則溫度和時(shí)間將發(fā)生增大或減少。

3.2 升溫系統(tǒng)仿真

調(diào)整溫度傳感器，使當(dāng)前溫度為35℃，則當(dāng)前溫度-設(shè)置溫度=T=-2℃，此時(shí)紅燈亮起，升溫系統(tǒng)啟動(dòng)。升溫系統(tǒng)仿真如圖2所示。

3.3 降溫系統(tǒng)仿真

調(diào)整溫度傳感器，使當(dāng)前溫度為39℃，則當(dāng)前溫度-設(shè)置溫度=T=2℃，此時(shí)綠燈亮起，降溫系統(tǒng)啟動(dòng)。降溫系統(tǒng)仿真如圖3所示。

3.4 提醒系統(tǒng)仿真

系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，提醒系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)計(jì)時(shí)達(dá)到20分鐘時(shí)，數(shù)碼管示數(shù)顯示為0，此時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提示用戶喝水，提醒系統(tǒng)仿真如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本方案還可以進(jìn)行擴(kuò)展，應(yīng)用到其它溫控系統(tǒng)方面，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。另外，本系統(tǒng)可擴(kuò)展到與手機(jī)通過(guò)WiFi聯(lián)網(wǎng)，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

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