中药熬制自动换火系统设计

龚英姬 张梓豪

摘 要：本系统基于STC89C51单片机、温度传感器及三路继电器组成的中药熬制自动换火系统。该系统可以根据设定的温度和熬制需要的时间用继电器来实现中药熬制自动换火功能。该系统在一定程度上实现了家居智能化，提供了便捷的家电管理模式，提高了用户使用家电的便捷程度。

关键词：单片机 温度传感器 继电器 智能家居

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）10（c）-00-02

2015年10月，屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，屠呦呦是第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家、第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家。这位科学家获得的中医药成果获得的最高奖项，再一次刷新了人们对中药的使用的重要性的认识。另外，国人在长期的实践中，已经认识到对抗生素的滥用的后果，国家已经出台了对抗生素的使用限制政策，本系统在这样的背景下，结合中药熬制的要求，实现了能根据温度和熬制时间实现中药熬制的自动化。利用电子技术为智能家居更广泛运用到日常生活打下基礎。

1 设计方案

系统方案分析：温度达到设定数据A时，自动开启继电器1（大火），达到温度数据B时，自动开启继电器2（中火），达到温度数据C时，自动开启继电器3（小火）；开机默认开启继电器1，当温度达到数据D时，能关闭全部继电器。可以设定高危温度，达到温度F后，会有蜂鸣器报警并自动关闭设备，提高安全系数。

（1）A、B、C、D、F数据均可调。

（2）LCD1602可以显示当前温度和所用挡位。

（3）当分别达到温度A、B、C，有不同的LED灯表示，并能设置报警温度值F，达到F值后，能有声光报警提示。

（4）增加定时功能，在此模式下，不需要根据温度切换挡位，优先考虑定时切换，如开机5s后，由大火切换成小火，再过5s后，自动关机。

根据以上的系统方案分析要求，得出系统方案框图如图1所示。

2 系统硬件设计

本系统主要由51单片机、LCD1602液晶显示屏、18B20温度传感、继电器模块、4×4矩阵按键与报警模块共6个模块组成。系统硬件设计包括主控单片机的硬件设计和外围电路设计，各部分的设计分别如下。

主控单片机设计：本系统在最小单片机系统的基础上，做如下的设计，P1.0引脚-P1.3引脚连接的矩阵按键模块。引脚18/XTAL1、19/XTAL2接晶振，它的作用是让单片机的运行处于同一时间点。P2.4口连接温度传感器18b20，用来感应当前温度系数。用于发送或接受温度信号。P0.0-P0.7连接LCD1602显示屏，用作输出各个节点接收到的数据通过单片机运算加以显示，实现人机交流。P3.2、P3.3、P3.4用于继电器的独立按键。P3.5、P3.6、P3.7用于连接继电器达到自动换火的模拟展示。本系统总的电路原理图见图2。

液晶显示模块采用LCD1602，其3号引脚与1K的滑动变阻器相连接，这样可以调节显示屏的亮度，使液晶显示屏显示的内容更加的清晰符合人眼观测。1号引脚接地2号引脚接电源。7-13号引脚接数据端口。

温度传感器模块采用DS18B20温度传感器，其1号引脚接地，2号引脚DQ接P2.4端口，3号引脚接电源。18B20的操作系统用C语言编写具体程序，如果改成其他时钟平频率，程序中的延迟设计应该重新调整。

继电器模块采用3个继电器来实现大中小火的转换。分别连接单片机的P3.5～P3.7引脚。根据51单片机系统设定的模式不同，温度达到设定会会自动关闭或者打开相对应的继电器。

按键输入模块采取4×4矩阵按键连接51单片机P1.4～P1.7口。用户可以根据需要键入大中小火的温度控制上限。

报警模块由蜂鸣器和4个LED灯，4个lED灯分别对应单片机引脚P2.0～P2.3。调试时可以通过LED灯是否工作检测电路，更加清楚地看出是否有电路存在短断路的情况。

3 系统软件设计

本系统主要由51单片机、18B20温度传感、LCD1602液晶显示屏，4×4矩阵按键、继电器模块共5个模块组成。最为基础的模块就是用STC89C51单片机采集18B20温度传感器收到的信号，并将它们用数字的形式显示在LCD1602显示屏上。通过程序的编辑，可以用4×4矩阵按键调节控制模式（温控模式或定时模式），设定额定温度、时间等参数来控制3个继电器的开关达到自动转换大小火的控制。并在程序中加上蜂鸣器在完成熬制或温度超过额定值是报警提示用户，进一步完善系统的智能化。本系统的主程序框图如图3所示。

4 结语

传统中药熬制方式耗费人力资源过大，而中药熬制自动换火系统可以让这个问题简单化。本系统针对常规家庭中药熬制而设计的中药熬制自动换火系统。该系统的硬件部分由单片机和温度传感器模块组成，能够快速的读取当前温度，并根据用户设定在不同的温度、时间内转换火力大小。增加中药熬制的智能化的程度。对中药在家庭中的推广使用更加容易，为减少抗生素的使用，减少西药的副作用做出贡献。

参考文献

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