基于單片機(jī)的飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

羅云松 李丹

摘 要：文章設(shè)計(jì)的飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20為核心來實(shí)現(xiàn)溫度控制。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括液晶顯示電路、溫度信號采集電路、時鐘顯示電路、報(bào)警電路、鍵盤設(shè)置電路、加熱電路等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用Keil編譯軟件進(jìn)行編程并生成可執(zhí)行程序，然后將可執(zhí)行程序加載到PROTEUS仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真。本次設(shè)計(jì)是對傳統(tǒng)飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)化，可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)；DS18B20；PROTEUS；溫度控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0080-03

Abstract： The temperature control system of water dispenser designed in this paper is based on AT89C52 single chip computer and temperature sensor DS18B20 to realize temperature control. The design includes liquid crystal display circuit， temperature signal acquisition circuit， clock display circuit， alarm circuit， keyboard setting circuit， heating circuit， and so on. The system software is programmed with Keil compile software and the executable program is generated. Then the executable program is loaded into PROTEUS simulation software for system simulation. This design is to optimize the temperature control system of the traditional water dispenser， which can create good economic benefits.

Keywords： AT89C52 single chip microcomputer； DS18B20； PROTEUS； temperature control

1 概述

飲水機(jī)作為一種常用的家用電器已經(jīng)在現(xiàn)在的家庭和工作中非常普及了，然而傳統(tǒng)的飲水機(jī)的工作原理是加熱電路直接將冷水加熱到沸騰后自動斷開，一定時間后溫度下降到設(shè)定溫度后又自動打開加熱電路，再次加熱到水沸騰后又自動斷開加熱電路，加熱電路循環(huán)工作。這種被反復(fù)燒開的水俗稱，然而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已經(jīng)證明這種“千沸水”會對人的身體健康產(chǎn)生一定的危害。而且飲水機(jī)反復(fù)加熱非常耗電。本文的設(shè)計(jì)就是解決這些傳統(tǒng)飲水機(jī)的問題，該設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20為核心進(jìn)行水溫控制，當(dāng)加熱電路第一次把水燒開后讓水溫保持在一個適當(dāng)?shù)脑O(shè)定溫度，這樣就避免使水反復(fù)燒開而形成“千沸水”，也不會造成電能的過度浪費(fèi)。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩個部分。硬件電路主要以單片機(jī)AT89C52和溫度傳感器DS18B20為核心，包括了溫度信號采集電路、顯示電路、時鐘電路、報(bào)警電路、鍵盤電路、加熱電路等硬件電路模塊。

系統(tǒng)通過核心部件單片機(jī)AT89C52控制溫度的讀寫和顯示，采用性能優(yōu)良的溫度傳感器DS18B20來檢測飲水機(jī)里的水溫，用液晶顯示屏1602來顯示設(shè)定溫度和實(shí)時溫度，系統(tǒng)采用DS1302作為時鐘電路模塊的芯片，通過1602來顯示系統(tǒng)時間；按鍵電路采用獨(dú)立按鍵接口，這樣按鍵控制簡單并且每個按鍵不會互相影響，通過兩位按鍵來設(shè)置設(shè)定溫度；采用繼電器來控制加熱裝置，當(dāng)水溫低于設(shè)定值時，繼電器吸合，加熱裝置啟動并且指示燈亮，當(dāng)水溫高于設(shè)定值時，繼電器斷開，加熱裝置停止同時指示燈滅；當(dāng)水溫達(dá)到99℃時，蜂鳴器報(bào)警并關(guān)閉加熱裝置；系統(tǒng)總體硬件電路如圖1所示。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)由溫度控制模塊，溫度采集模塊，報(bào)警電路模塊，鍵盤掃描模塊，液晶顯示模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語言模塊化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中包括主程序，溫度采集和控制子程序，鍵盤子程序，報(bào)警子程序，顯示模塊子程序等。溫度采集模塊主要是控制DS18B20溫度傳感器來讀取飲水機(jī)的溫度，包括DS18B20的初始化，讀和寫操作?？刂茰囟饶K主要是將實(shí)際溫度和設(shè)定溫度比較后，通過繼電器加熱電路的開啟和斷開來控制飲水機(jī)溫度。鍵盤掃描模塊主要通過按鍵來控制系統(tǒng)的開啟和停止，并設(shè)定溫度值，溫度設(shè)定范圍為0℃-99℃，報(bào)警模塊功能是當(dāng)實(shí)際溫度達(dá)到99℃時，系統(tǒng)自動報(bào)警。其中主程序流程圖如圖3所示。

4 仿真結(jié)果

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用Proteus仿真實(shí)現(xiàn)，在仿真軟件中畫好硬件電路圖后，用Keil完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，然后在Proteus中將可執(zhí)行文件加載到單片機(jī)中運(yùn)行仿真，最終得到仿真結(jié)果。仿真過程中用鍵盤設(shè)置保溫溫度為60℃，當(dāng)飲水機(jī)加熱到100℃時報(bào)警表示燒開，然后系統(tǒng)進(jìn)入保溫階段，溫度降到設(shè)定溫度60℃以下時加熱電路工作。當(dāng)溫度降到58℃時，加熱電路中的繼電器吸合，表示開始加熱，并且指示燈亮，如圖4左圖所示。加熱后當(dāng)溫度超過60℃時，如圖4右圖所示，溫度為62℃時，停止加熱，加熱指示燈滅。

5 結(jié)束語

本文針對傳統(tǒng)飲水機(jī)反復(fù)燒開而造成“千沸水”和能源浪費(fèi)的問題，做出了以上對飲水機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，用戶預(yù)設(shè)適合的溫度后，如果溫度低于設(shè)定溫度則燈亮表示加熱，加熱到預(yù)設(shè)溫度后燈滅停止加熱。如果預(yù)設(shè)溫度為99℃時，燈滅的同時會報(bào)警，表示水燒開。系統(tǒng)使水溫一直保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，以便用戶可以隨時飲用。同時該系統(tǒng)還有時間顯示功能。本系統(tǒng)簡單實(shí)用，成本較低，有較好的應(yīng)用前景。

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