基于单片机的智能饮水机系统

杨崇海

摘要：近两年家电智能的应用越来越广泛，但是智能饮水机的市场却无人问津，饮水机依旧停留在功能简单，存在安全隐患的阶段，基于此，设计出了一种基于STC89C52RC单片机的能够设定水温，保温时间，自动断电，出水量，定时开启时间，开启温度等功能的智能饮水系统。

关键词：智能家电；单片机；智能饮水系统

随着我国经济不断发展，国民收入不断增加，人们已经不再满足最基本的生存需求，开始追求更好的生活环境，因此设计出一种智能化的饮水机替换从前的饮水机，会有很大的市场。目前市面上的饮水机只有加热和制冷功能，功能单一，但是不同的饮水需求需要不同的温度，同时平时人们经常忘记关掉饮水机的开关，让其一直烧水，造成了能源的浪费以及安全隐患，本文设计了一种智能饮水系统极大的提高了饮水机的功能和安全性能。

1 硬件实现

1.1 控制系统方框图

此智能饮水系统主要实现的是温度控制，设置定时时间，自动断电，出水量设定，定时打开饮水机的功能。系统主要是以STC89C52RC为核心，控制其他外设，来实现上述功能。STC89C52RC单片机具有8K的存储空间，能够满足应用的需求。

1.2 测温电路模块

DS18B20是常见的温度传感器，利用单总线协议，节省资源。可以实时检测到饮水机内胆中的水温，并将温度转化成相应的数字量。通过键盘来控制想要达到的水温，当前水温未达到预设水温，则加热，反之，则降温，实现了温度的智能化控制。溫度传感器的测温范围为～55～+125℃，工作电压为3～55v，当采用外部电源供电方式时，电源的正極与VDD引脚相连，负极与DS18B20的GND引脚相连，DS18B20的DQ引脚与一个4.7K的上拉电阻R1和P1.3口相连。

1.3 实时时钟模块

DS1302S是一款功能强大，性能优良的实时时钟电路，它可以对时间，以及年、月、日进行记时。工作电压为2.0V～55V。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。通过ds1302做实时时钟，可以实现对系统定时的功能，设定一定的保温时间，当时间到达以后自动断开电源，达到节省能源，消除安全隐患的目标。还能利用ds1302掉电保护的功能，设定时间，使其达到预设时间开启饮水机，提前使水加热到想要的温度。

1.4 独立键盘模块

键盘可以实现不同的功能，切换工作界面，设定温度，保温时间，定时开启，设定出水量，控制出水，停水等。能根据不同的需求实现相应的功能。通过5个独立按键实现，分别接在单片机的P3.0～P3.4上，并加上拉电阻。此电路中，键盘检测到低电平时为有效状态。

1.5 继电器电路模块

继电器是一种电控器件，是当输入量的变化达到一定要求时，在电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器，利用s8550三极管可以做成开关电路。水的加热功能由继电器控制，当水温达到设定温度时，断开继电器，停止继续加热，启动保温功能。

1.6 液晶模块

12864液晶可以将系统界面显示给用户，12864自带中文字库，ASCII码，显示为8*4的界面，满足了显示的需要，而且工作电压低，能耗少，接口方式灵活，可构成全中文人机交互图形界面。

1.7 LED模块

LED发光二极管需要一定的电压才能导通放电，因此采用了上拉电阻的电路设计，使得当P1.0～P1.3口为低电平时，LED可以发光。LED能够指示当前饮水机的工作状态，对用户进行一个提醒，实现了人机交互的功能。

1.8 EEPROM模块

为了防止突然断掉导致的数据丢失，对用户造成重新设置的麻烦，本系统增加了掉电保护的功能，能够对数据进行备份，断电恢复之后，可以继续之前的工作模式。此模块采用的AT24C02是具有2K存储空间的串行CMOS EEPROM，可存储数据。

1.9 流速检测模块

超声波在水中传播时，受到水流速度的影响而具有流速信息，通过检测接收到的超声信号可以得知水流的流速，从而求得水流的流量，利用这个原理，可以设计出一个检测水的流速的装置，再根据时间，计算出流量，让用户可以根据自己的需要，自己设定出水量，更加的智能化。

2 软件设计

本系统使用keil5软件，采取C语言编程。程序设计思路为：首先对ds1302，ds18b20，超声波进行初始化，让其能够正常工作，将各个模块的数据进行处理，再通过键盘将各种功能融合在一起。实现设定水温和出水量的功能，满足用户的不同需求。还具有掉电保护，设定开启时间的功能，能够让饮水机在掉电的状态下，不丢失数据，以及定时开启，自动加热。还可以设置保温时间，当水烧到预设时间，开始保温，一旦达到预设保温时间，自动断开电源，消除了安全隐患，减少了能源的浪费。设定的信息，以及当前饮水机的状态都可以根据12864液晶显示模块显示出来，做到了人机交互，还增加了LED指示灯，提示用户当前所属的界面。

3 总结

本文针对当前饮水机功能单一，存在安全隐患的情况，设计了智能饮水系统，以STC89C52RC为核心，结合ds1302实时时钟，ds18b20温度传感器，超声波传感器，完成了设定出水量，温度等功能。实现了饮水机的智能化，极大的满足了不同人的不同需求，同时还要自动断电的功能，消除了安全隐患。此设计创新性强，具有很强的实用性。

参考文献：

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