单片机 饮水机课程设计

基于单片机饮水机温度控制系统的设计单片机饮水机温度控制系统设计方案一、引言饮水机已经成为我们生活中不可或缺的小家电之一，为我们提供方便快捷的饮水服务。

而饮水机的温度控制是其中的重要功能。

本设计方案旨在通过单片机控制饮水机的温度，使其能够根据用户的需求调节水温，并实现自动加热、保温等功能。

二、硬件设计1.传感器选择为了便于测量水的温度，我们选择了数字温度传感器DS18B20。

它具有高精度、数字输出等特点，非常适合用于温度测量。

2.电子元件选择为了控制水的温度，我们需要选择合适的电子元件。

常见的选择是采用电热丝进行加热，并通过温度传感器进行反馈控制。

此外，还需要选择适配器、继电器等元件来实现电路的驱动和控制。

3.软件设计通过单片机控制电热丝的加热，需要编程来实现。

根据设计需求，我们可以通过单片机的GPIO引脚来控制继电器的开关，进而控制电热丝的加热。

同时，还需要编写程序对传感器的数据进行采集和处理，并根据用户的需求进行温度控制和显示。

三、系统设计1.硬件连接将DS18B20温度传感器与单片机的相应引脚进行连接。

通过继电器将电热丝与单片机连接，并将适配器与电热丝进行连接。

2.软件设计首先，需要编写固件程序来实现单片机的控制。

程序的主要功能包括：（1）初始化引脚和串口，设置适配器的电压和继电器的模式；（2）通过串口接收用户输入的目标温度，并根据实际需求进行处理；（3）通过DS18B20温度传感器进行温度的采集，并将采集到的数据进行处理；（4）根据用户的目标温度和实际温度来控制继电器的开关，进而控制电热丝的加热；（5）通过串口将当前温度、目标温度等信息发送给用户。

四、系统实现1.硬件实现将选定的电子元件进行连接，并根据设计需求进行调试和调整，确保电路的正常工作。

2.软件实现五、系统测试1.系统功能测试通过对系统进行温度设置和测量，验证系统是否能够准确控制水的温度，并通过串口将相关信息显示给用户。

2.系统稳定性测试将饮水机长时间运行，并进行多次温度调节和测量，观察系统的稳定性和可靠性。

科技师学院本科毕业设计基于单片机的饮水机温度控制系统的设计院（系、部）名称：机电科学与工程系专业名称：电气工程与其自动化学生姓名：杰学生学号： 9310080208指导教师：郭秀梅2012年 5 月 27 日科技师学院教务处制摘要随着社会的发展，温度的测量与控制变得越来越普遍，也越来越重要。

温度是生活与生产过程以与科学实验中常见的物理参数。

本文利用单片机并结合传感器技术开发设计了一个温度监控系统。

详细地讲述了基于单片机AT89C51和温度传感器DS18B20的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案。

该饮水机设有加热与制冷两种模式，然后根据用户对温度的需求，经温度传感器检测，由单片机发出指令使饮水机进入加热或者制冷状态。

该饮水机温度控制系统不仅包括温度显示，状态提示，而且当热水槽水量不足时还能发出报警，以免发生干烧现象。

本系统具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，本文着重介绍了该系统的方案选择和硬件设计方法。

关键字：单片机，温度控制，温度传感器，饮水机AbstractWith the development of the society,the measurement and control of the temperat ure has become more and more popular and important.The temperature is the basic and common parameter in the manufacture and life,experiments.This paper designsa temperature control system with the SCM and temperature sensor.It describesthe temperature control system based on SCM AT89C51 and temperature sensor DS18B20 in details,including software and hardware system design program.The water dispenser has two working models heating and refrigerating.Then according to the needs of the user to the temperature and after the temperature sensor detection, the SCM instruct the water dispense into the heating or refrigerating model. The temperature control system not only consists of temperature display,state prompting,but if there is no enough water in the hot water tank ,it will give an alarm in order to aviod the danger.Thetemperature control system is very convenient and simple and the paper mainly describes the methods of system seletion and the hardware design.Keywords: SCM, temperature control, temperature sensor, water dispense1 绪论11.1课题研究的目的与意义11.2课题研究现状分析11.3技术指标12总体设计22.1系统设计方案22.2系统结构框图23硬件设计33.1单片机选择33.1.1 AT89C51单片机的主要性能43.1.2 AT89C51引脚功能说明43.1.3 AT89C51最小应用系统的设计63.2温度传感器的选择73.2.1方案一应用DS18B20传感器73.2.2方案二应用AD590温度传感器113.3电源电路的选择123.3.1方案一采用串联式直流稳压电路133.3.2方案二采用三端集成稳压器133.4加热器电路的选择143.5制冷器电路的选择153.6水位探测器的选择163.7显示电路的选择163.8报警电路的选择174软件设计184.1系统主程序184.2按键处理子程序204.3温度监测子程序23结论24参考文献25致261 绪论1.1课题研究的目的与意义随着社会的发展以与节能的需求，温度的测量与控制变得越来越重要。

基于51单片机的饮水机温度控制系统设计摘要：本文设计了一款基于51单片机的饮水机温度控制系统。

该系统主要由传感器、温控模块和51单片机三个部分组成。

在该系统中，传感器主要用于对饮水机中的温度进行实时监测，温控模块则负责根据当前温度情况对加热和制冷设备进行控制，而51单片机则是整个系统的核心控制器。

在本文中，我们首先对饮水机温度控制系统进行了详细分析，并介绍了目前市面上常见的温控技术。

其次，我们详细讲解了本系统中的各个模块的具体实现方式，并通过图表对其进行了进一步说明。

在系统测试方面，我们通过实验验证了系统的稳定性以及实时性，结果表明该系统能够高效、准确地对饮水机中的温度进行控制，并满足用户的需求。

通过本文的分析实验，我们可以得出结论，基于51单片机的饮水机温度控制系统具有以下优点：模块化设计，易于维护和扩展；具有高精度、高稳定性和实时性；集成度高，系统效率高。

本系统可以应用于各种饮水机，以满足不同用户的需求。

关键词：饮水机；温度控制；51单片机；传感器；温控模块Abstract：This paper designs a temperature control system for water dispensers based on 51 MCU. The system consists of three parts: sensors, temperature control module and 51 MCU. In this system, the sensor is mainly used to real-time monitor the temperature of the water dispenser, the temperature control module is responsible for controlling the heating and cooling equipment according to the current temperature situation, and 51 MCU is the core controller of the entire system.In this paper, we first analyzed the water dispenser temperature control system in detail and introduced the common temperature control technologies on the market. Secondly, we explained in detail the specific implementation methods of various modules in this system, and further explained them through charts. In terms of system testing, we verified the stability and real-time characteristics of the system through experiments. The results show that the system can efficiently and accurately control the temperature in the water dispenser and meet the needs of users.Through the analysis and experiments in this paper, we can conclude that the temperature control system for water dispensers based on 51 MCU has the following advantages: modular design, easy maintenance and expansion; high precision, stability and real-time performance; high integration and high efficiency. This system can be applied to various water dispensers to meet the needs of different users.Keywords: water dispenser; temperature control; 51 MCU; sensor; temperature control module.。

基于51单片机的饮水机温度控制系统设计摘要本文基于51单片机设计了一种饮水机温度控制系统。

该系统通过传感器采集水温数据，并通过51单片机进行处理和控制，实现了对饮水机温度的精确控制。

本文首先介绍了饮水机的发展背景和需求，然后详细介绍了系统的硬件设计和软件实现，最后对系统进行了测试和评估。

实验结果表明，该系统能够稳定地将饮水机温度控制在用户设定的范围内，具有较好的实用性和可靠性。

关键词：51单片机；饮水机；温度控制；传感器；硬件设计；软件实现第一章引言1.1 研究背景随着人们生活条件的改善和健康意识的提高，人们对于生活用品的要求也越来越高。

其中，饮用水是人们日常生活中必不可少的一部分。

然而，在夏季高温时期或者在寒冷冬季，直接喝取自来水可能会给人们带来不适。

因此，在家庭或者办公场所中普遍配备了饮水机，以提供适宜的饮用水温度。

1.2 研究目的本文旨在设计一种基于51单片机的饮水机温度控制系统，通过对水温数据的采集和控制，实现对饮用水温度的精确控制，提高用户体验和生活质量。

第二章系统设计2.1 系统框架本系统主要包括传感器模块、51单片机模块、温度控制模块和显示模块。

传感器模块用于采集水温数据，并将数据传输给51单片机模块。

51单片机通过对接收到的数据进行处理和判断，控制温度控制模块进行相应操作，并将结果显示在显示模块上。

2.2 传感器选择与接口设计为了准确地获取水温数据，本系统选择了一种高精度的数字式温度传感器。

该传感器具有较高的测量精确度和快速响应速度，并且具有较低的功耗。

在接口设计上，采用了I2C总线通信协议来与51单片机进行通信。

2.3 51单片机程序设计为了实现对饮水机温度的精确控制，本系统采用了PID控制算法。

PID控制算法是一种经典的控制算法，具有较好的稳定性和适应性。

在51单片机程序设计中，通过采集传感器数据和计算PID控制器输出，实现对温度控制模块的精确调节。

2.4 硬件设计本系统的硬件设计包括传感器模块、51单片机模块、温度控制模块和显示模块。

1引言1.1研究目的意义随着社会的发展，饮水机的使用在智能化，便利化几个方面已经引起了极大的社会关注。

简单的自动饮水机远远不能够完全满足现代人们的日常使用需求。

相对于以前的自动饮水机，近几年的智能饮水机产品具有整体结构简单，智能优化设计，人性化容易操作，清洁卫生等诸多优点。

这次设计中的选题主要围绕基于智能自动饮水机的各项基本功能原理方面问题展开详细叙述，在基于智能单片机的基础上，加入水温感应器和水位报警功能，设定机内温度后可对智能水饮机进行自动加热，保温等，对机内水温实时进行监控，显示当前水温，水位等，实现对饮水机水位实时监测，自动停水断电等保护饮水机，防止干烧避免安全事故，保证饮水机的安全质量，增长使用寿命。

我国社会生活消费水平和人民生活品质的不断提高，人们日常生活越来越便捷，对家居生活用品质量上的追求也越来越高。

产品要求实用而且功能要求更加智能化，能够跟上这个时代技术发展的潮流。

人们对于家用饮水机有了更加具体功能要求，而且对智能饮水机的安全性也提出了更高要求，使得智能饮水机在生产销售，产品竞争，质量检测等各方面市场竞争力不断提高。

1.2国内外研究现状随着现代社会市场经济发展和信息科技的不断进步，人民大众生活更加便利，现在的家用饮水机已不仅仅停留在加热保温状态了，人们对饮水机功能要求更加多样，对自身日常饮水的安全问题更加重视，而智能自动饮水机的广泛应用，极大的程度上提高了现代人们的日常生活饮水质量，使得当今人们的日常工作和生活更加便捷，饮水机的设计智能化，人性化，安全性，也引起了人们极高的社会关注度。

因此，在最近几年里，在家用电器方面的应用领域中智能饮水机广受欢迎且发展十分迅速。

1.2.1国外国外家用电器产品的智能化已经非常的先进并且被广泛普及了，目前大部分的家用电器现在都采用单片机进行控制而且已经向着了超智能的技术方向发展，更加的智能和人性化。

在国外人们对智能饮水机的接受程度高，认知程度和使用率也都很高，饮水机已经成为人们日常生活中不可缺少的重要家用电器，使得智能饮水机在智能型的家用电器产品领域有很强的市场竞争力。

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基于单片机的智能饮水机的设计智能饮水机是一种集水、净化、加热、冷却、消毒等多功能的设备，能够为用户提供安全、健康的饮用水。

它通过单片机控制系统，实现了自动化的智能功能。

首先，智能饮水机的外部结构应符合人体工程学原理，方便用户使用和保养。

设备应采用食品级材料，确保饮用水的卫生安全。

其次，智能饮水机应具备自动感应功能。

通过人体感应器，当用户靠近饮水机时，饮水机会自动感应用户的存在，并打开水龙头。

用户只需将杯子放在水下，便可自动倒水。

当用户离开饮水机时，水龙头会自动关闭，避免浪费。

智能饮水机还可以借助单片机控制系统实现水质检测和净化功能。

通过水质传感器可以检测水质，如PH值、溶解氧含量、重金属含量等，然后通过单片机控制系统对水质进行分析判断，如果水质不合格，系统会启动净化装置，如活性炭、超滤、反渗透等技术进行处理，保证供应的水质安全可靠。

智能饮水机还可以加热和冷却水。

通过温度传感器检测水温，然后通过单片机控制系统控制加热器或制冷器的开关，实现水的加热或冷却。

用户可以通过面板上的按钮或手机APP进行温度的调节，满足不同用户的需求。

智能饮水机还可以配备消毒功能，通过紫外线杀菌灯或臭氧器等技术，对水进行消毒处理，杀死水中的细菌和病毒，确保饮用水的卫生安全。

智能饮水机还可以具备统计功能，通过单片机控制系统记录用户的饮水量和时间，用户可以通过手机APP查询自己的饮水情况，更好地了解自己的饮水习惯，并进行调整。

最后，智能饮水机可以通过单片机控制系统进行远程监控和管理。

用户可以通过手机APP随时随地进行远程监控和管理，如开启关闭水龙头、调节水温、查询饮水记录等，方便实用。

在设计智能饮水机时，还可以考虑其他的功能和创新点，如识别用户身份，为不同用户提供个性化的服务；配备音乐播放器，让用户在饮水的同时享受音乐的愉悦等。

总之，基于单片机的智能饮水机的设计不仅要满足安全卫生要求，还要具备智能感应、水质检测和净化、加热和冷却、消毒、统计等多种功能，为用户提供便利和健康的饮用水。

一、前言随着科技的发展，智能化产品已经渗透到人们的生活中的各个方面。

智能饮水机作为智能化产品的一种，正逐渐成为人们办公室、家庭和公共场所的必备设备。

基于单片机的智能饮水机系统设计，是一项结合了嵌入式系统、传感器技术、网络通信等多个技术领域知识的综合性毕业设计课题。

二、需求分析1. 对于用户而言，智能饮水机的基本功能是直饮、热饮、冷饮和常温饮水四种饮水模式的切换。

2. 为了实现对饮水机状态的监控和远程控制，需要与手机APP或者Web端进行数据交互。

3. 系统应具备故障诊断和报警功能，及时发现并解决故障，保证饮水机的正常运行。

三、总体设计1. 系统采用单片机控制，以STC89C52为主控芯片，搭载温度传感器、液位传感器等感知器件，实现对饮水温度、水位等参数的检测。

2. 采用WiFi模块和服务器进行数据传输，用户可以通过手机APP或Web端对饮水机进行远程控制。

3. 利用短信或者邮件等方式实现故障报警功能，保证用户及时得知饮水机的运行状态。

四、硬件设计1. 主控模块：STC89C52单片机模块，负责控制饮水机的整体运行。

2. 传感器模块：包括温度传感器、液位传感器等，用于检测饮水机的运行环境和状态。

3. WiFi模块：采用ESP8266模块，实现与服务器之间的数据通信。

4. 电源模块：包括稳压电源、开关电源等，保证饮水机的正常供电。

五、软件设计1. 主控程序设计：采用C语言编程，实现对饮水机的整体控制和管理。

2. 数据通信程序设计：通过WiFi模块与服务器进行数据交互，实现远程控制和监控。

3. 用户界面设计：设计手机APP和Web端的用户界面，提供用户友好的操作体验。

六、系统测试1. 功能测试：对系统的基本功能进行测试，包括饮水模式切换、远程控制等。

2. 故障模拟测试：模拟饮水机出现故障的情况，验证系统的故障诊断和报警功能。

3. 稳定性测试：长时间运行系统，检测系统的稳定性和可靠性。

七、结论与展望通过本次毕业设计，成功设计并实现了一款基于单片机的智能饮水机系统。

题目：智能节能饮水机系统的设计目录摘要 (4)前言 (5)第一章智能节能饮水机系统的设计背景 (5)1.1 智能节能饮水机的优势 (5)1.2 智能节能饮水机系统的设计目的 (5)1.3 系统设计的要求 (5)第二章智能节能饮水机系统的设计方案分析 (6)2.1系统总体功能描述 (6)2.2 系统工作原理 (6)2.3设计方案论证 (7)第三章智能节能饮水机系统硬件电路设计 (8)3.1 STC89C52型单片机 (8)3.2 温度检测电路 (8)3.3 液晶显示电路 (10)3.4 水阀继电器控制电路 (11)3.5 红外发射接收对管电路 (12)3.6 加热控制电路 (13)3.7 键盘设置电路 (13)3.8 供电部分 (14)第四章智能节能饮水机系统软件设计 (15)4.1 软件设计思路 (15)4.2 总体软件流程 (15)4.3 按键扫描程序 (17)第五章系统测试与分析 (18)5.1 原件清单 (18)5.2 电路焊接...................................................................................................................... 错误!未定义书签。

5.3 测试与分析.................................................................................................................. 错误!未定义书签。

结论 .. (19)参考文献 (20)附录一： (21)总体硬件设计电路原理图 (21)附录二： ............................................................................................................. 错误!未定义书签。

前言随着嵌入式的应用变得愈来愈广泛错误!未找到引用源。

，单片机的开发也变得很灵活和高效，单片机的应用开发在很多方面也有着广泛的应用，用于智能家居方面可以提高人们生活的自动化水平，在这些应用中很多都需要测量当前系统的温度，此时我们可以选择温度芯片来得到相应的信息。

我们可以利用芯片设置温度的上、下采集区间，并且它的采样精度很高。

在很久之前饮水机就存在于中国的家庭中了，饮水机的出现让生活变得更方便，以前的饮水机仅仅用于饮水，没有别的功能，后来随着时代的发展，饮水机实现了加热的功能，但是也仅仅只是加热，别的功能都是没有的，随着人们对于生活质量要求的提高错误!未找到引用源。

，使得科技变得越来越进步，现在很多的发明都是为了使人们的生活变得更方便和简单，让人们可以尽情的享受生活便捷化带来的幸福感，这些智能化的出现让很多人都有时间和精力去做自己想做的事。

智能饮水机也是在这种时代背景下出现的，智能化的饮水机应该不仅限于加热，还应当结合人们的需求和创新去完成，饮水机一直循环的加热会导致很多的问题产生，比如人们的健康问题和饮水机的寿命问题等错误!未找到引用源。

，围绕着这个，我们提出了给智能饮水机加入定时加热功能、自动清洗功能以及缺水报警并加水功能，在饮水机中加入了时钟芯片，使得饮水机不会在夜间无人饮用时也会自动加热的问题，加入了蜂鸣器报警模块和模拟自动加水模块，饮水机缺水或在设定时间范围内自动加水、自动清洗，智能饮水机的各个模块的设计都是一步步慢慢实现的，电路的设计、软件的设计是息息相关的。

这次的设计是把STC89C52作为核心元件错误!未找到引用源。

，然后结合温度芯片DS18B20利用独立按键和显示屏来实现对智能饮水机的控制，这个系统具有简单、实用等特点，论文中对每个模块要实现的功能进行介绍，对水的温度进行控制和调节。

1 绪论1.1研究背景随着时代的发展，几乎在每家每户都能看到饮水机的身影，饮水机被使用的量变得很大，饮水机能满足人们随时喝热水的需求，由于饮水机自身拥有的机身小巧、操作简单、结构可变性等一系列的特点，因此被放于于家庭、工作以及其他场合，慢慢的很多人开始逐渐依赖于饮水机而生活，带动了饮水机的市场需求。