智能飲水機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐奇 姜姍* 沈陽(yáng)工學(xué)院 信息與控制學(xué)院

相比于傳統(tǒng)的飲水機(jī)，由于加入了自動(dòng)檢測(cè)和控制的功能，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的更好的控制和測(cè)量，具有更廣范圍利用可能性。

1 主控器的選擇

方案一：采用STC系列的52單片機(jī)。STC89C52的功能十分強(qiáng)大，優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格實(shí)惠，有許多的源程序資源，技術(shù)成果還是相對(duì)比較成熟的。缺點(diǎn)： 微控制器的緩慢操作，使用多傳感器，使一個(gè)長(zhǎng)的操作時(shí)間，在芯片上較少的存儲(chǔ)空間，不能使用數(shù)據(jù)采集的功能。

方案二：采用MSP430系列的單片機(jī)，使用方便，比較好上手。缺點(diǎn)是難度較大，不適合新手，在網(wǎng)上很難找到一些資源。

根據(jù)此次設(shè)計(jì)的方案與構(gòu)想，結(jié)合實(shí)際情況選擇方案一。

2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的主要部分，要檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，然后傳送到單片機(jī)上處理。這就要求傳感器反應(yīng)時(shí)間短，構(gòu)造簡(jiǎn)單，功耗小。為此查找資料，設(shè)計(jì)了以下方案：

方案一：采用IRTP300MS，它是一種使用紅外傳感器的測(cè)溫探頭，在生產(chǎn)過(guò)程中，工廠已經(jīng)提前校準(zhǔn)好了，所以使用起來(lái)較為方便，用途較為廣泛，精度也比較高。這種傳感器不受外在因素的影響，可以在惡劣的環(huán)境中使用。

方案二：采用DS18B20，它是一種單線直插型的傳感器，這個(gè)傳感器的體積較小， DS18B20對(duì)比其它溫度傳感器有很大的測(cè)量范圍，所以運(yùn)用范圍還 是比較廣泛的。

3 液位傳感器的選擇

為了體現(xiàn)智能飲水機(jī)，本次設(shè)計(jì)加入了一個(gè)功能，水位檢測(cè)，主要是防止飲水機(jī) 在缺水的狀態(tài)下，繼續(xù)加熱，有防干燒的功能。

GXY-Ⅱ-A型光纖液位傳感器一種光強(qiáng)度調(diào)制型開(kāi)關(guān)傳感器。用于檢測(cè)使用檢測(cè)的光纖傳輸載波信號(hào)的紅外光源裝置到光纖探頭，經(jīng)由光纖集成到光電變換器的信號(hào)傳輸裝置的設(shè)計(jì)，并連接到所述信號(hào)處理電路的電纜感測(cè)頭；能在有限的空間內(nèi)，非常靈活和易于使用。它適用于所有類(lèi)型的清潔低粘度非結(jié)晶液面測(cè)量；特別適合在易燃、易爆或高溫等場(chǎng)合中應(yīng)用。

4 數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇

要實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，則必須需要把有一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從單片機(jī)發(fā)送到手機(jī)終端，所以在設(shè)計(jì)中要加入一個(gè)無(wú)線傳輸模塊。

方案一：藍(lán)牙(Bluetooth)模塊，這次用的型號(hào)是HC-05，有無(wú)線傳輸?shù)墓δ?，能夠?0米的范圍內(nèi)收發(fā)數(shù)據(jù)。使用藍(lán)牙技術(shù)能夠方便的在短距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)與手機(jī)、電腦等一 些具有藍(lán)牙模塊的終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。而且也能夠成功通過(guò)這些設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間進(jìn)行通信，讓我們?cè)谑褂酶鞣N設(shè)備的時(shí)候能夠方便的交換數(shù)據(jù)，省去了沒(méi)有數(shù)據(jù)線，沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)的煩惱。

方案二：SIM900A技術(shù)。SIM900A模塊集成了很多的技術(shù)功能，模塊很小，采取SMT技術(shù)進(jìn)行封裝，收發(fā)信號(hào)強(qiáng)度很強(qiáng)，很少出現(xiàn)無(wú)信號(hào)服務(wù)的情況，可以?xún)?nèi)置客戶應(yīng)用程序。可廣泛用于定位，智能無(wú)線通信，遠(yuǎn)程監(jiān)控，智能家居，智能使用報(bào)警和其他突發(fā)方向。

對(duì)根據(jù)這次設(shè)計(jì)要求和方案，采用的是方案一。

5 顯示模塊的選擇

本次設(shè)計(jì)要顯示實(shí)時(shí)溫度值和水位狀態(tài)，所以可以選擇一個(gè)顯示屏，用來(lái)顯示這次設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。

采用LCD12864，它的內(nèi)部設(shè)計(jì)十分獨(dú)特，可以顯示中文字體，它的分辨 率是128×64，包含了國(guó)家一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)化的中文字符點(diǎn)陣圖。它還包含了兩種不同點(diǎn) ASCII字符：8192個(gè)16*16，128個(gè)16*8。低功率，低電壓，這是第二個(gè)特征。作為與矩陣LCD模塊相比，無(wú)論是從硬件設(shè)計(jì)還是軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都比較簡(jiǎn)潔，并且比同類(lèi)型的液晶顯示模塊要便宜的多。

6 系統(tǒng)最終方案的確定

本系統(tǒng)以STC89C52為主控芯片，利用DS18B20溫度傳感器測(cè)量水溫，浮球式開(kāi)關(guān)傳感器測(cè)量水位，溫度和水位值可在液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。另外可以自由設(shè)置溫度的上下限，當(dāng)溫度低于設(shè)定值，水位高于設(shè)定值，開(kāi)始加熱；到達(dá)溫度設(shè)定的上限后，或者是水位低于設(shè)定值停止加熱。藍(lán)牙與手機(jī)相連接，可傳送實(shí)時(shí)溫度和水位狀態(tài)給手機(jī)，手機(jī)可以控制加熱閥的通斷。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

圖 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖

7 小結(jié)

主要探討了主控制器、溫度模塊、水位檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇。此章就是先前的準(zhǔn)備工作，在各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，查找資料，設(shè)計(jì)不同的方案，確定最終的設(shè)計(jì)方案。

[1]李勛，劉源.單片機(jī)使用教程(第二版)[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2]李林功，吳飛青，王兵，丁曉.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8.