基STC89C52智饮水机系统设计实现
Design and implementation of intelligent drinking machine system based in STC89C52
容摘
饮水机世纪90年代兴起百姓生活水提高越越家电开始进千家万户饮水机作家电热度逐年攀升满足百姓饮水惯饮水标准提高许商家饮水机领域技术资金投入越越实现基础水加热功实现加热制冷效果功饮水机社会济发展蓬勃天百姓追求基生活生存更追求健康然需求市场需款满足百姓饮水健康求满足百姓饮水项功需求节省源智饮水机高端饮水机价格会着技术投入变水涨船高普通家庭愿意花费项资金需求会市场想价格亲民功强饮水机设计款饮水机款饮水机功强价格亲民利单片机控制加热电阻升温做水进行加热液晶显示屏中户展示基数（水温度出水量前模式等）会提升户体验机交互变更加直观直接款饮水机动模式手动模式两种模式款饮水机具备许面紧急事件应急方法：1水箱没水时候然2水法加热3报警提醒饮水机饮水机加水保证该饮水机安全应急方法会款饮水机安全性提高保证者安全
关键词：智饮水机 单片机 饮水安全
Abstract
Water dispenser rises in last century 90 time along with the improvement of the living standard of this common people more and more size home appliance begins to go into thousands of households water dispenser serves as small home appliance heat also rises year by year In order to meet people＇s drinking habits and drinking water standards many businesses in the field of water dispenser technology and capital investment is also increasing from the realization of basic water heating function to the realization of heating and cooling effect of multifunctional water dispenser Today with the vigorous development of social economy people no longer pursue the basic life and survival but more pursuit of health Since there is a demand there is a market so we need a water fountain that can meet people＇s requirements for drinking water health meet people＇s demand for drinking water multiple functions and save energy But the price of such highend water coolers often rises with the technology and families may be reluctant to spend that money Where there is demand there will be a market because there are people who want affordable powerful water dispenser so I designed this water dispenser This water dispenser is powerful but affordable It USES SCM to control the temperature rise of the heating resistance so as to heat the water In the LCD screen some basic data (water temperature water output current mode etc) can be presented to the user which will improve the user experience and make the humancomputer interaction more intuitive and direct This water fountain has two modes of operation automatic mode and manual mode The water dispenser is equipped with a number of emergency methods such as 1 the water tank is still in use when there is no water 2 the water cannot be heated 3 the owner of the water dispenser should be alerted to add water to the water dispenser to ensure the safety of the water dispenser Emergency measures will make this water dispenser much safer to ensure the safety of users
Key words intelligent drinking machine SCM drinking water safety
目录
第章 绪 1
11课题研究背景意义 1
12国外研究历史现状 1
13文研究容目标 1
14文结构安排 2
第二章 系统方案构思 3
21设计方案原理设想 3
22需求分析 3
23系统框图 4
24系统硬件设计框架 5
第三章 系统硬件设计 6
31 51单片机系统 6
32 温度检测部分 6
34 继电器控制部分 7
341 电磁阀控制 8
342 加热电阻控制 8
35显示电路 9
351液晶显示器芯片介绍 9
36液位检测 11
37 报警电路 12
38红外感应电路 12
第四章 系统软件设计 14
41程序设计 14
42温度子程设计 14
43键子程序设计 14
44继电器控制子程序设计 16
45显示子程序设计 17
第五章 实物功验证 19
51整体实物类硬件模块介绍 19
52 功检验 20
521 类硬件模块功检验 20
523整体功检验 23
53元器件清单 24
54章结 24
第六章 总结展 25
参考文献 26
致 谢 27
附录 28
第章 绪
11课题研究背景意义
社会济发展蓬勃迅速社会老百姓追求追求基生活生存更追求健康现智时代许日常品电器等加入智化设计动化理饮水机说已普遍投放许家庭办公场户量情况商家然会提高产品竞争力饮水机着动化智化方发展现健康越越重视现代社会水质未改善情况挑选饮水机时会选择更加智安全系数更高饮水机样做出更智更符合户需求饮水机呢？保证饮水安全呢？
满足需求想制作智安全饮水机
12国外研究历史现状
饮水机世界90年代兴起现外表功已改革换代次第代桶装饮水机种饮水机然体积巧方便会饮水会加热次形成千滚水饮利身体健康第二代饮水机加入净水功做出水口水净化确保喝口水安全水缺点体积略笨重第三代饮水机结合两点机器隐藏壁橱实现体积巧饮水安全两全方法
中国外法国圣帝尼美国威世顿著名外饮水机产品产品功中点受消费者喜欢：
1种泡模式（咖啡模式沏茶模式奶粉模式等）
2置冷热两水箱根户需水温计算冷热水列水输送出水口
3利冷水流热水胆达快速获温水节省源目
4设置保护措施水位低时停止加热工作避免烧坏加热器出水口检测子出水出水前提醒音效等等
目光转回国国市场饮水机市场蓬勃发展提出饮水机全新概念含强净水力饮水机更加纯净水电解水饮水机直接连接饮水饮水机……
13文研究容目标
第 前饮水机功简单普通水烧开功
第二 反复次加热烧开程会导致水中微量元素矿物质产生沉淀者产生化学变化会饮水机部长期产生水垢变脏饮水水质会变差
第三 功单满足户水温样需求泡咖啡时水温应该80℃左右沏茶温度应65℃左右
设计出款饮水机防止水反复加热设计户调节想水温度定应急安全措施增加饮水机功动模式手动模式等做智化水更高安全性更强
便出设计设计求目标：智安全
14文结构安排
第章绪说明基STC89C52智饮水机研究背景意义关饮水机国外研究历史现状调查课题研究容目
第二章整饮水机系统构思分析系统需模块提出系统框架图
第三章系统硬件设计讲述硬件模块工作原理型号特点选择硬件模块原
第四章系统软件设计讲述控制硬件模块工作代码
第五章系统测试单独测试硬件模块实际效果整体实际效果
课题总结致谢部分
第二章 系统方案构思
21设计方案原理设想
系统软件采分模块设计方法款饮水机软件设计部分子程序模块：
1水位采集子程序
2调节温度子程序
3继电器控制电磁阀加热电阻丝子程序
4数显示子程序
款饮水机C语言开发实现
系统硬件采单片机核心通处理键选择模式信心温度传感器采集水温信息水位检测传感器采集水位信息信息显示LCD液晶显示屏会根信息判断饮水机前否时安全状态出现干烧情况会提示报警声等
钮切换功模式KEY3切换手动模式动模式通键刻改变键端口高低电高低电做某种模式开启单片机处理进入工作模式状态
22需求分析
饮水机硬件部分STC89C52单片机显示电路温度传感器模块液晶显示器键设计液位检测继电器控制部分报警电路组成实现硬件间连接饮水机系统功求：
1 获前模式水温水量等数：
DS18B20款数字温度传感器实现温度传感器模块温度采集
2 前模式水温水量等数显示户方便户解：
采LCD1602显示屏模块实现采集数显示提高户体验机交互更加方便直观
3 获前饮水桶水量防烧干措施：
液位传感器时刻检测水位改变防干烧措施单片机检测水箱水位低时会启动蜂鸣器鸣LED灯亮起提醒户
4 通简单操作切换种功模式：
饮水机模式（动模式手动模式定义模式）选择饮水机水温设置利重置钮实现户通重置钮选择模式水温出水量（出水量默认200ml）满足户需求
5 检测出水口处杯子（物体）出水：
电磁式继电器控制里面常闭触点常开触点检测杯子线圈电流吸引弹簧取消弹簧压力阀口开
6动模式手动模式（检测杯子出水）：
通键步骤设置模式键逻辑通芯片类传感器协调合作款饮水功更完善通分析饮水机功饮水机系统进行概框架描画饮水机整体设计思路图21
图21 饮水机整体设计
23系统框图
饮水机开机运行时类传感器模块运行液位检测检测水位计算出水位高度温度传感器模块检测温度确保加热电阻模块否工作键模块选择前泡模式（沏茶模式泡茶模式）确定水温高温报警模块水位低时停止加热功响起报警音亮起警示灯电磁阀控制出水口实现述需求构建系统框图图22示：
图22系统框图
24系统硬件设计框架
图24 系统硬件设计框架
第三章 系统硬件设计
31 51单片机系统
STC89C52单片机说明书知道款单片机类型具高性低功耗特点款单片机制作功适项目晶振电路复位电路组成单片机系统复位功单片机回复初始状态晶振产生稳定脉信号中复位电路图311示
图311复位电路
单片机复位程中复位端口会出现高电信号2者2机器周期11M晶振计算出标准波特率9600晶振电路图图312示
图312晶振电路原理图
32 温度检测部分
饮水机十分重功检测水否沸腾（者达预设温度）温度传感器作否决定加热开关变尤重加饮水机具智效果进行水温调节必少没选择传统温度传感器选择DS18B20数字温度传感器具直接检测物体（气态液态）温度通简单代码设置实现数读取款温度传感器读入者输出需根单线接口十分方便
DS18B20整系统简单提高户体验说明书知DS18B20检测温度范围55°~125℃提供较高精度数值正满足设计求价格较实惠设计采D S18B20温度检测部分核心装置
该传感器输出电路较需加47k拉电阻确保数传输温度检测电路图32示
图32 温度检测电路原理图
33键设计
KEY1进入动模式模式通KEY2KEY3键水温限限进行设置时KEY4手动模式两种模式中出水量进行设定（200ml500ml）两种模式户选择KEY5出水键设计原理图33示
图33键模块
34 继电器控制部分
继电器简单说实现通较电流控制控制教电流保护流控开关提高安全性方便现市面许类型继电器款饮水机继电器类型电磁式继电器电磁式继电器部结构知种类型继电器组成触点线圈两部分
工作原理电流流线圈时会线圈产生磁力触电碰起电流控制触点断开闭合样实现常开触点电路导通达控制功
种类型继电器VCC（5V）电压控制电磁阀开启闭合功率（3KW）加热电阻丝电路功率加热电阻丝存选择该电路电阻器型号参数变十分必流电流电压等选择错误会继电器甚整系统安全
341 电磁阀控制
电磁阀会整系统安全行加强水箱中水加热户设置温度范围时（温度限）会检测出口税否防止障碍物（水杯）检测出水口障碍物（水杯）时系统会电磁阀开启水泵水箱中进行抽取水出水口果出水口没水电磁阀会关闭状态样保证出水口控制保证滚烫热水会意流出电磁阀知道电磁控制开启闭合控制部常开触口常闭触口电流流线圈时线圈围绕铁芯会产生磁性处常闭触口开关吸引离铁芯更常开触口样实现常开触口吸合达电磁阀开手动模式电磁阀额定工作电压电磁阀阀门开幅度越相铁芯磁性越强电磁阀系供电电压12V电路会十分节约成降低真电路设计难度电磁式继电器实现较电流教电流控制压根提高安全性设计方便图341
342 加热电阻控制
饮水机初始重功加热水饮水机部件（芯片外）加热部分焦耳定理知电阻发热热量等电阻阻值流电阻电流方积QRI2加热电阻丝发热原理焦耳定律电阻丝功率较功率电阻丝电压220V交流电知道电压等37V时危害生安全高压会损坏整电路系统点点参数类型选择恰会电路甚体造成损伤想继续电磁式继电器控制加热电阻预防安全事发生必须慎重选择继电器类型参数选择功率电磁式继电器够弱电控制强电模式10A电流控制220V功率电子器件 样保证系统安全性稳定性
断摸索测试选择3000W加热电阻丝饮水机需快速升温功热水箱里水太通软件避免水箱里次沸腾避免次煮沸水喝影响健康原理图图342示
图341阀门控制电路
图342 电阻丝控制电路
35显示电路
351液晶显示器芯片介绍
考虑需显示数值温度湿度两数值会太需够显示12行屏幕稍显示器够满足需求选择LCD1602款液晶显示器通说明书知屏幕显示2行数行显示16符号字母者数字体积巧功耗较低数显示效果较刚满足设计需款非常实液晶显示设备
LCD160216引脚引脚介绍表3511：
表3511 LCD1602引脚表介绍
说明书知LCD1602液晶显示器工作电压35~5V单片机样部设计复位电路专门数显示硬件清空屏幕光标进行移动等系列操作够调节显示屏显示亮度连接外部调节电位器单片机通连接部存储器（储存数）通单片机控制屏幕显示
LCD1602显示屏16引脚通改变RSRW值控制单片机读写工作状态表3512
表3512 LCD工作状态介绍
LCD1602液晶显示器忙标志位低电（00）时表示执行指令LCD1602原理图图351显示程序流程图图352
图351 LCD1602液晶显示器
图352 LCD液晶显示器工作流程
36液位检测
干烧饮水机避免情况液位传感器存告知前水量外重务预防水干烧水干烧情况会点热电阻热损坏会造成较安全隐患开始水位检测办法两导线直接放入水箱中果两导线完全浸没液体水表面时候两根导线间接通导通I0口检测相应电信号
样说然廉价简单性稳定性安全性缺失算明智方法放弃开始方法选择稳定性更起非常方便光电式液位传感器
通查找资料样款型号XKCW001NPN水位传感器传感器原理红外光电效应液体颜色透明度含杂质样水位检测传感器求高红外光电许述液体进行检测传感器中发射红外线红外发射头通电检测方发射红外线假检测方红外线没碰液体红外线做反应果检测方液体时红外线触碰液体会返回红外线接收头收缕返回红外线接收传感器输出脚高低电会改变实现红外线（光）信号转换电信输出单片机
传感器接线图知XKCW001NPN水位传感器四端口中红线接VCC(5V电源)白线红线相连间加入负载电阻（10K）放输出信号微弱电流加入拉电阻液位传感器图361示水位检测原理图图362
图361液位传感器典型接线图
图362 水位检测原理图
37 报警电路
源蜂鸣器整报警电路中重部分报警声音发出
源蜂鸣器没带振动源想发出声音2KHz5KHz
矩形波驱动简单说流电流越响度会越赫兹矩形波发出音调唱歌
增流蜂鸣器电流三极型号S8550 PNP型放倍数蜂鸣器发出声音较避免流三极电流太导致烧坏1K电阻图37示
图37蜂鸣器报警电路
38红外感应电路
红外感应电路感应否杯子红外线传感器模块适应外界环境光纤红外线发射器红外线接收器组成
检测防线杯子时会先确认前模式时动模式手动模式确定手动模式绿色指示灯会亮起方出水
通电位器旋钮调节检测距离图38示
图38 红外感应原理图
第四章 系统软件设计
41程序设计
通程序进行键设置户通键进入子程序实现功控制系统流图图41示
图41程序流程图
42温度子程序设计
DS18B20温度传感器测温时二进制数单片机转换成十进制发送LCD1602液晶显示器温度检测子程序设计流程图图421
43键子程序设计
设计五键控制系统进入种模式种模式判定Flag数值决定选择钮组合会改变值程序流程图图431示
图421 温度检测流程图
图431 键子程序流程图
设计键程序时设置键1键1进入温度阈值设置键进入温度阈值设置时会默认开始调整温度限键1调整温度限时候键2增加增加温度键3减少温度动模式界面时键2增加动出水量键3减少动出水量键4切换动模式手动模式红外感应未感应水杯存动模式手动模式键5法开水泵感应水杯存动模式会预设值加水手动模式久水泵工作久钮模块般会增加防抖动模式防抖模式设计原理判断键延迟定时间进行次否钮判断种方法放置误触防抖动模式流程图图432
图432 防抖动防误触模式流程图
44继电器控制子程序设计
子程序控制饮水机加热出水功控制继电器开关
水温低预设水温限时候控制闭合加热继电器开关进行加热高预设水温限水箱水时断开
感应杯子情况键5控制闭合水泵继电器开关进行出水出水完毕松开键时断开
继电器控制电热丝电磁阀流程图图44示
45显示子程序设计
显示部分LCD1602LCD1602带文字库方便串行数传输行数传输显示子程序LCD1602行数传输方式
单片机发送数进入LCD1602写入显示数会写入数相应ASCLL码者文字库里带文字写入命令直接更改LCD1602部寄存器里参数显示程序流程图图45：
图44继电器控制流程图
图45显示器流程图
第五章 实物功验证
51整体实物类硬件模块介绍
图511 整体实物图
图512 水位检测模块温度传感器模块电磁阀模块
图513 加热电阻模块红外感应模块
图514 键模块显示屏蜂鸣器模块
52 功检验
521 类硬件模块功检验
代码成功烧录硬件模块功检测：
1温度传感器：正确检测水温
检测方法：水箱分倒入水温水检测温度传感器否正常工作图表格示
倒入水箱水温（单位：℃）
传感器检测温度（单位：℃）
30
27
40
38
60
57
70
68
100
96
表521 温度传感器感应温度误差表
结果：温度传感器误差24℃情况检测水温
2水位检测模块：水箱水时蜂鸣器报警LED点亮断开加热电阻丝继电器水箱水时加热电阻丝正常工作
检测方法：分检测模块置空者插入水中
图521 水位检测模块碰水否时继电器工作状态
结果：水位检测模块灵敏识水识低水位约4mm
3加热电阻模块：
水温低设定温度限时加热水箱里水加热水温限停止加热
检测方法：电阻模块置较少水水箱中检测水箱温度否升温度限设置高12℃
图522 加热电阻模块加热水
结果：水箱温度会升升高限时会停止加热
4红外线模块：检测方障碍物时（水杯）左边LED亮起否
检测方法：障碍物（手）阻挡
图523 检测出红外线模块
结果：红外线模块够灵敏识障碍物
5电磁阀模块：
KEY5出水出水量200ml500ml（动模式）水位量（手动模式）
检测方法：水泵运转时间标准情况100mls
图524 出水量范围
结果：够正常快速出水
6键模块：动模式手动模式数值加减出水键
检测方法：逐检测
图525 逐键检测
结构：键功正常
7LCD 显示器模块：项数显示
检测方法：查显示器否正常显示
图526 显示器显示数
结果：显示器数字母显示正常
523整体功检验
检测款饮水机够实现功：
1基础功：水加热调节设置水温调节设置出水量出水
2检测功：水温检测水位检测水杯检测
3显示功：操作提示数显示
53元器件清单
表53 元器件清单表
54章结
章介绍实物整体图硬件模块部分图检测硬件模块功否正常完整确定饮水机功
第六章 总结展
慢慢思考摸索克服许困难整作品慢慢饱满起方面提高：
首先掌握基数字逻辑电路分析设计知识学会分解复杂设计题目步骤通思考研究调查设计初步计划选择元器件参数模拟仿真电路慢慢摸索通断试错调试断分析次试验数结果电路测试中需时间耐心慢慢排遇问题深刻体会牵发动全身知道学中理实践两手抓较利完成制作程重学力学交流遇问题互相学进步
篇文章工作完成智饮水机设计制作够提供种工作模式定义模式满足户需求未智电器需求会越越高生活更加方便快捷更具科技性相信未智时代断普家电智化会越越高
通制作智饮水机程中思考加入新功安全措施智饮水机系统功相完善整作品足：
1 户体验够
2 作品外表较简陋
希够机会断完善整饮水机系统时扩展更整体功款饮水机功更便满足更户需求
参考文献
[1]谢美电子线路设计·实验·测试（第二版）华中科技学出版社2002P23P34
[2]欧生杨杉：电路设计制板——Prot
el DXP实教程西安电子科技学出版社2004P45P56
[3]沙占友：智传感器系统设计电子工业出版社200406P34P45
[4张庆双：电源应电路集萃机械工业出版社2005P5678
[5]康华光陈钦：电子技术基础（第四版）高等教育出版社1999P89P101
[6]常健生：检测转换技术机械工业出版社200301P56P65
[7]陈德福林君：智仪器机械工业出版社200502P78P98
[8]张志锐 数字电路设计实际电路华南理工学出版社198810P23P24
[9]邹延 电子电路手册北京高级教育出版社198811P67P73
[10]民 电子技术基础课程设计指导中央广播电视学出版社19975P45P47
[11]秦娟娟吴年祥 基单片机智控制应设计安徽理工学201112P19P23
[12]伍建阳：饮水机制造基础机械工业出版社19991P59P61
[13]杨素行：模拟电子技术基础简明教程高等教育出版社20065P2P3
[14]高吉祥：电子技术基础实验课程设计电子工业出版社20114P23P25
[15]姜忠良陈秀云：温度测量控制清华学出版社限公司 2005P100P110
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基STC89C52智饮水机系统设计实现
Design and implementation of intelligent drinking machine system based in STC89C52
容摘
饮水机世纪90年代兴起百姓生活水提高越越家电开始进千家万户饮水机作家电热度逐年攀升满足百姓饮水惯饮水标准提高许商家饮水机领域技术资金投入越越实现基础水加热功实现加热制冷效果功饮水机社会济发展蓬勃天百姓追求基生活生存更追求健康然需求市场需款满足百姓饮水健康求满足百姓饮水项功需求节省源智饮水机高端饮水机价格会着技术投入变水涨船高普通家庭愿意花费项资金需求会市场想价格亲民功强饮水机设计款饮水机款饮水机功强价格亲民利单片机控制加热电阻升温做水进行加热液晶显示屏中户展示基数（水温度出水量前模式等）会提升户体验机交互变更加直观直接款饮水机动模式手动模式两种模式款饮水机具备许面紧急事件应急方法：1水箱没水时候然2水法加热3报警提醒饮水机饮水机加水保证该饮水机安全应急方法会款饮水机安全性提高保证者安全
关键词：智饮水机 单片机 饮水安全
Abstract
Water dispenser rises in last century 90 time along with the improvement of the living standard of this common people more and more size home appliance begins to go into thousands of households water dispenser serves as small home appliance heat also rises year by year In order to meet people＇s drinking habits and drinking water standards many businesses in the field of water dispenser technology and capital investment is also increasing from the realization of basic water heating function to the realization of heating and cooling effect of multifunctional water dispenser Today with the vigorous development of social economy people no longer pursue the basic life and survival but more pursuit of health Since there is a demand there is a market so we need a water fountain that can meet people＇s requirements for drinking water health meet people＇s demand for drinking water multiple functions and save energy But the price of such highend water coolers often rises with the technology and families may be reluctant to spend that money Where there is demand there will be a market because there are people who want affordable powerful water dispenser so I designed this water dispenser This water dispenser is powerful but affordable It USES SCM to control the temperature rise of the heating resistance so as to heat the water In the LCD screen some basic data (water temperature water output current mode etc) can be presented to the user which will improve the user experience and make the humancomputer interaction more intuitive and direct This water fountain has two modes of operation automatic mode and manual mode The water dispenser is equipped with a number of emergency methods such as 1 the water tank is still in use when there is no water 2 the water cannot be heated 3 the owner of the water dispenser should be alerted to add water to the water dispenser to ensure the safety of the water dispenser Emergency measures will make this water dispenser much safer to ensure the safety of users
Key words intelligent drinking machine SCM drinking water safety
目录
第章 绪 1
11课题研究背景意义 1
12国外研究历史现状 1
13文研究容目标 1
14文结构安排 2
第二章 系统方案构思 3
21设计方案原理设想 3
22需求分析 3
23系统框图 4
24系统硬件设计框架 5
第三章 系统硬件设计 6
31 51单片机系统 6
32 温度检测部分 6
34 继电器控制部分 7
341 电磁阀控制 8
342 加热电阻控制 8
35显示电路 9
351液晶显示器芯片介绍 9
36液位检测 11
37 报警电路 12
38红外感应电路 12
第四章 系统软件设计 14
41程序设计 14
42温度子程设计 14
43键子程序设计 14
44继电器控制子程序设计 16
45显示子程序设计 17
第五章 实物功验证 19
51整体实物类硬件模块介绍 19
52 功检验 20
521 类硬件模块功检验 20
523整体功检验 23
53元器件清单 24
54章结 24
第六章 总结展 25
参考文献 26
致 谢 27
附录 28
第章 绪
11课题研究背景意义
社会济发展蓬勃迅速社会老百姓追求追求基生活生存更追求健康现智时代许日常品电器等加入智化设计动化理饮水机说已普遍投放许家庭办公场户量情况商家然会提高产品竞争力饮水机着动化智化方发展现健康越越重视现代社会水质未改善情况挑选饮水机时会选择更加智安全系数更高饮水机样做出更智更符合户需求饮水机呢？保证饮水安全呢？
满足需求想制作智安全饮水机
12国外研究历史现状
饮水机世界90年代兴起现外表功已改革换代次第代桶装饮水机种饮水机然体积巧方便会饮水会加热次形成千滚水饮利身体健康第二代饮水机加入净水功做出水口水净化确保喝口水安全水缺点体积略笨重第三代饮水机结合两点机器隐藏壁橱实现体积巧饮水安全两全方法
中国外法国圣帝尼美国威世顿著名外饮水机产品产品功中点受消费者喜欢：
1种泡模式（咖啡模式沏茶模式奶粉模式等）
2置冷热两水箱根户需水温计算冷热水列水输送出水口
3利冷水流热水胆达快速获温水节省源目
4设置保护措施水位低时停止加热工作避免烧坏加热器出水口检测子出水出水前提醒音效等等
目光转回国国市场饮水机市场蓬勃发展提出饮水机全新概念含强净水力饮水机更加纯净水电解水饮水机直接连接饮水饮水机……
13文研究容目标
第 前饮水机功简单普通水烧开功
第二 反复次加热烧开程会导致水中微量元素矿物质产生沉淀者产生化学变化会饮水机部长期产生水垢变脏饮水水质会变差
第三 功单满足户水温样需求泡咖啡时水温应该80℃左右沏茶温度应65℃左右
设计出款饮水机防止水反复加热设计户调节想水温度定应急安全措施增加饮水机功动模式手动模式等做智化水更高安全性更强
便出设计设计求目标：智安全
14文结构安排
第章绪说明基STC89C52智饮水机研究背景意义关饮水机国外研究历史现状调查课题研究容目
第二章整饮水机系统构思分析系统需模块提出系统框架图
第三章系统硬件设计讲述硬件模块工作原理型号特点选择硬件模块原
第四章系统软件设计讲述控制硬件模块工作代码
第五章系统测试单独测试硬件模块实际效果整体实际效果
课题总结致谢部分
第二章 系统方案构思
21设计方案原理设想
系统软件采分模块设计方法款饮水机软件设计部分子程序模块：
1水位采集子程序
2调节温度子程序
3继电器控制电磁阀加热电阻丝子程序
4数显示子程序
款饮水机C语言开发实现
系统硬件采单片机核心通处理键选择模式信心温度传感器采集水温信息水位检测传感器采集水位信息信息显示LCD液晶显示屏会根信息判断饮水机前否时安全状态出现干烧情况会提示报警声等
钮切换功模式KEY3切换手动模式动模式通键刻改变键端口高低电高低电做某种模式开启单片机处理进入工作模式状态
22需求分析
饮水机硬件部分STC89C52单片机显示电路温度传感器模块液晶显示器键设计液位检测继电器控制部分报警电路组成实现硬件间连接饮水机系统功求：
1 获前模式水温水量等数：
DS18B20款数字温度传感器实现温度传感器模块温度采集
2 前模式水温水量等数显示户方便户解：
采LCD1602显示屏模块实现采集数显示提高户体验机交互更加方便直观
3 获前饮水桶水量防烧干措施：
液位传感器时刻检测水位改变防干烧措施单片机检测水箱水位低时会启动蜂鸣器鸣LED灯亮起提醒户
4 通简单操作切换种功模式：
饮水机模式（动模式手动模式定义模式）选择饮水机水温设置利重置钮实现户通重置钮选择模式水温出水量（出水量默认200ml）满足户需求
5 检测出水口处杯子（物体）出水：
电磁式继电器控制里面常闭触点常开触点检测杯子线圈电流吸引弹簧取消弹簧压力阀口开
6动模式手动模式（检测杯子出水）：
通键步骤设置模式键逻辑通芯片类传感器协调合作款饮水功更完善通分析饮水机功饮水机系统进行概框架描画饮水机整体设计思路图21
图21 饮水机整体设计
23系统框图
饮水机开机运行时类传感器模块运行液位检测检测水位计算出水位高度温度传感器模块检测温度确保加热电阻模块否工作键模块选择前泡模式（沏茶模式泡茶模式）确定水温高温报警模块水位低时停止加热功响起报警音亮起警示灯电磁阀控制出水口实现述需求构建系统框图图22示：
图22系统框图
24系统硬件设计框架
图24 系统硬件设计框架
第三章 系统硬件设计
31 51单片机系统
STC89C52单片机说明书知道款单片机类型具高性低功耗特点款单片机制作功适项目晶振电路复位电路组成单片机系统复位功单片机回复初始状态晶振产生稳定脉信号中复位电路图311示
图311复位电路
单片机复位程中复位端口会出现高电信号2者2机器周期11M晶振计算出标准波特率9600晶振电路图图312示
图312晶振电路原理图
32 温度检测部分
饮水机十分重功检测水否沸腾（者达预设温度）温度传感器作否决定加热开关变尤重加饮水机具智效果进行水温调节必少没选择传统温度传感器选择DS18B20数字温度传感器具直接检测物体（气态液态）温度通简单代码设置实现数读取款温度传感器读入者输出需根单线接口十分方便
DS18B20整系统简单提高户体验说明书知DS18B20检测温度范围55°~125℃提供较高精度数值正满足设计求价格较实惠设计采D S18B20温度检测部分核心装置
该传感器输出电路较需加47k拉电阻确保数传输温度检测电路图32示
图32 温度检测电路原理图
33键设计
KEY1进入动模式模式通KEY2KEY3键水温限限进行设置时KEY4手动模式两种模式中出水量进行设定（200ml500ml）两种模式户选择KEY5出水键设计原理图33示
图33键模块
34 继电器控制部分
继电器简单说实现通较电流控制控制教电流保护流控开关提高安全性方便现市面许类型继电器款饮水机继电器类型电磁式继电器电磁式继电器部结构知种类型继电器组成触点线圈两部分
工作原理电流流线圈时会线圈产生磁力触电碰起电流控制触点断开闭合样实现常开触点电路导通达控制功
种类型继电器VCC（5V）电压控制电磁阀开启闭合功率（3KW）加热电阻丝电路功率加热电阻丝存选择该电路电阻器型号参数变十分必流电流电压等选择错误会继电器甚整系统安全
341 电磁阀控制
电磁阀会整系统安全行加强水箱中水加热户设置温度范围时（温度限）会检测出口税否防止障碍物（水杯）检测出水口障碍物（水杯）时系统会电磁阀开启水泵水箱中进行抽取水出水口果出水口没水电磁阀会关闭状态样保证出水口控制保证滚烫热水会意流出电磁阀知道电磁控制开启闭合控制部常开触口常闭触口电流流线圈时线圈围绕铁芯会产生磁性处常闭触口开关吸引离铁芯更常开触口样实现常开触口吸合达电磁阀开手动模式电磁阀额定工作电压电磁阀阀门开幅度越相铁芯磁性越强电磁阀系供电电压12V电路会十分节约成降低真电路设计难度电磁式继电器实现较电流教电流控制压根提高安全性设计方便图341
342 加热电阻控制
饮水机初始重功加热水饮水机部件（芯片外）加热部分焦耳定理知电阻发热热量等电阻阻值流电阻电流方积QRI2加热电阻丝发热原理焦耳定律电阻丝功率较功率电阻丝电压220V交流电知道电压等37V时危害生安全高压会损坏整电路系统点点参数类型选择恰会电路甚体造成损伤想继续电磁式继电器控制加热电阻预防安全事发生必须慎重选择继电器类型参数选择功率电磁式继电器够弱电控制强电模式10A电流控制220V功率电子器件 样保证系统安全性稳定性
断摸索测试选择3000W加热电阻丝饮水机需快速升温功热水箱里水太通软件避免水箱里次沸腾避免次煮沸水喝影响健康原理图图342示
图341阀门控制电路
图342 电阻丝控制电路
35显示电路
351液晶显示器芯片介绍
考虑需显示数值温度湿度两数值会太需够显示12行屏幕稍显示器够满足需求选择LCD1602款液晶显示器通说明书知屏幕显示2行数行显示16符号字母者数字体积巧功耗较低数显示效果较刚满足设计需款非常实液晶显示设备
LCD160216引脚引脚介绍表3511：
表3511 LCD1602引脚表介绍
说明书知LCD1602液晶显示器工作电压35~5V单片机样部设计复位电路专门数显示硬件清空屏幕光标进行移动等系列操作够调节显示屏显示亮度连接外部调节电位器单片机通连接部存储器（储存数）通单片机控制屏幕显示
LCD1602显示屏16引脚通改变RSRW值控制单片机读写工作状态表3512
表3512 LCD工作状态介绍
LCD1602液晶显示器忙标志位低电（00）时表示执行指令LCD1602原理图图351显示程序流程图图352
图351 LCD1602液晶显示器
图352 LCD液晶显示器工作流程
36液位检测
干烧饮水机避免情况液位传感器存告知前水量外重务预防水干烧水干烧情况会点热电阻热损坏会造成较安全隐患开始水位检测办法两导线直接放入水箱中果两导线完全浸没液体水表面时候两根导线间接通导通I0口检测相应电信号
样说然廉价简单性稳定性安全性缺失算明智方法放弃开始方法选择稳定性更起非常方便光电式液位传感器
通查找资料样款型号XKCW001NPN水位传感器传感器原理红外光电效应液体颜色透明度含杂质样水位检测传感器求高红外光电许述液体进行检测传感器中发射红外线红外发射头通电检测方发射红外线假检测方红外线没碰液体红外线做反应果检测方液体时红外线触碰液体会返回红外线接收头收缕返回红外线接收传感器输出脚高低电会改变实现红外线（光）信号转换电信输出单片机
传感器接线图知XKCW001NPN水位传感器四端口中红线接VCC(5V电源)白线红线相连间加入负载电阻（10K）放输出信号微弱电流加入拉电阻液位传感器图361示水位检测原理图图362
图361液位传感器典型接线图
图362 水位检测原理图
37 报警电路
源蜂鸣器整报警电路中重部分报警声音发出
源蜂鸣器没带振动源想发出声音2KHz5KHz
矩形波驱动简单说流电流越响度会越赫兹矩形波发出音调唱歌
增流蜂鸣器电流三极型号S8550 PNP型放倍数蜂鸣器发出声音较避免流三极电流太导致烧坏1K电阻图37示
图37蜂鸣器报警电路
38红外感应电路
红外感应电路感应否杯子红外线传感器模块适应外界环境光纤红外线发射器红外线接收器组成
检测防线杯子时会先确认前模式时动模式手动模式确定手动模式绿色指示灯会亮起方出水
通电位器旋钮调节检测距离图38示
图38 红外感应原理图
第四章 系统软件设计
41程序设计
通程序进行键设置户通键进入子程序实现功控制系统流图图41示
图41程序流程图
42温度子程序设计
DS18B20温度传感器测温时二进制数单片机转换成十进制发送LCD1602液晶显示器温度检测子程序设计流程图图421
43键子程序设计
设计五键控制系统进入种模式种模式判定Flag数值决定选择钮组合会改变值程序流程图图431示
图421 温度检测流程图
图431 键子程序流程图
设计键程序时设置键1键1进入温度阈值设置键进入温度阈值设置时会默认开始调整温度限键1调整温度限时候键2增加增加温度键3减少温度动模式界面时键2增加动出水量键3减少动出水量键4切换动模式手动模式红外感应未感应水杯存动模式手动模式键5法开水泵感应水杯存动模式会预设值加水手动模式久水泵工作久钮模块般会增加防抖动模式防抖模式设计原理判断键延迟定时间进行次否钮判断种方法放置误触防抖动模式流程图图432
图432 防抖动防误触模式流程图
44继电器控制子程序设计
子程序控制饮水机加热出水功控制继电器开关
水温低预设水温限时候控制闭合加热继电器开关进行加热高预设水温限水箱水时断开
感应杯子情况键5控制闭合水泵继电器开关进行出水出水完毕松开键时断开
继电器控制电热丝电磁阀流程图图44示
45显示子程序设计
显示部分LCD1602LCD1602带文字库方便串行数传输行数传输显示子程序LCD1602行数传输方式
单片机发送数进入LCD1602写入显示数会写入数相应ASCLL码者文字库里带文字写入命令直接更改LCD1602部寄存器里参数显示程序流程图图45：
图44继电器控制流程图
图45显示器流程图
第五章 实物功验证
51整体实物类硬件模块介绍
图511 整体实物图
图512 水位检测模块温度传感器模块电磁阀模块
图513 加热电阻模块红外感应模块
图514 键模块显示屏蜂鸣器模块
52 功检验
521 类硬件模块功检验
代码成功烧录硬件模块功检测：
1温度传感器：正确检测水温
检测方法：水箱分倒入水温水检测温度传感器否正常工作图表格示
倒入水箱水温（单位：℃）
传感器检测温度（单位：℃）
30
27
40
38
60
57
70
68
100
96
表521 温度传感器感应温度误差表
结果：温度传感器误差24℃情况检测水温
2水位检测模块：水箱水时蜂鸣器报警LED点亮断开加热电阻丝继电器水箱水时加热电阻丝正常工作
检测方法：分检测模块置空者插入水中
图521 水位检测模块碰水否时继电器工作状态
结果：水位检测模块灵敏识水识低水位约4mm
3加热电阻模块：
水温低设定温度限时加热水箱里水加热水温限停止加热
检测方法：电阻模块置较少水水箱中检测水箱温度否升温度限设置高12℃
图522 加热电阻模块加热水
结果：水箱温度会升升高限时会停止加热
4红外线模块：检测方障碍物时（水杯）左边LED亮起否
检测方法：障碍物（手）阻挡
图523 检测出红外线模块
结果：红外线模块够灵敏识障碍物
5电磁阀模块：
KEY5出水出水量200ml500ml（动模式）水位量（手动模式）
检测方法：水泵运转时间标准情况100mls
图524 出水量范围
结果：够正常快速出水
6键模块：动模式手动模式数值加减出水键
检测方法：逐检测
图525 逐键检测
结构：键功正常
7LCD 显示器模块：项数显示
检测方法：查显示器否正常显示
图526 显示器显示数
结果：显示器数字母显示正常
523整体功检验
检测款饮水机够实现功：
1基础功：水加热调节设置水温调节设置出水量出水
2检测功：水温检测水位检测水杯检测
3显示功：操作提示数显示
53元器件清单
表53 元器件清单表
54章结
章介绍实物整体图硬件模块部分图检测硬件模块功否正常完整确定饮水机功
第六章 总结展
慢慢思考摸索克服许困难整作品慢慢饱满起方面提高：
首先掌握基数字逻辑电路分析设计知识学会分解复杂设计题目步骤通思考研究调查设计初步计划选择元器件参数模拟仿真电路慢慢摸索通断试错调试断分析次试验数结果电路测试中需时间耐心慢慢排遇问题深刻体会牵发动全身知道学中理实践两手抓较利完成制作程重学力学交流遇问题互相学进步
篇文章工作完成智饮水机设计制作够提供种工作模式定义模式满足户需求未智电器需求会越越高生活更加方便快捷更具科技性相信未智时代断普家电智化会越越高
通制作智饮水机程中思考加入新功安全措施智饮水机系统功相完善整作品足：
1 户体验够
2 作品外表较简陋
希够机会断完善整饮水机系统时扩展更整体功款饮水机功更便满足更户需求
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