基于单片机的饮料机调温控制系统设计
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设计研发
2021.07
基于单片机的饮料机调温控制系统设计
左文艳
(江苏联合职业技术学院镇江分院机电工程系，江苏镇江，212016 )
摘要：介绍了一种基于单片机STC90C58RD+
和温度传感器DS18B20
的饮料机调温控制系统,硬件由单片机、电源电路、
温度传感器、按键电路、H
桥电路、OLED
显示电路、负载驱动电路等部分组成，软件采用C
语言编程,实现温度采集、显
示、报警和报警限设置等功能。经过样机测试，该饮料机调温控制系统操作简单，散热良好，运行稳定，可实现饮料的自动
调温,具有较好的推广应用价值。
关键词:温度传感器;单片机;温度控制；系统
Design of temperature control system of drinks machine based
on single chip computer
Zuo Wenyan
(Mechatronics Engineering Department, Zhenjiang Branch of Jiangsu Joint Vocational Technical
College, Zhenjiang Jiangsu, 212016)
AbstractjThetemperature control system of drinks machine designed isbased on STC90C58RD+ MCU and
temperature sensor DS18B20is presented, The hardware includes MCU, power supply circuit, temperature
sensor, key circuit, H-bridge circuit, OLED display circuit, load driving circuit, and so on. The
software is programmed with C Language and the executable program is generated. The system can realize
the functions of temperature collection, display, alarm and setting of alarm limitation. Test shows
the system has the advantages of simple operation, good heat dissipation and stable operation. The
system can realize automatic temperature regulation of beverage, and has good application prospects.
Keywords• temperature sensor; single chip microcomputer; temperature control: system
0引言
随着生活水准的日益提高，在家庭、办公室及其它公共
场所被广泛使用的普通纯净水饮水机已不能满足人们更高
的要求，因而出现了能够冲调例如咖啡、茶、果汁等不同饮料
的饮料机。随着生活节奏日益加快，时间对于人来说是相当
重要的，但是目前大多数的饮料机冲调饮料时无法控制饮料
的温度，容易太烫或者太冷，浪费了人们很多时间。因此设计
一种饮料机调温控制系统，可以使得人们在使用饮料机冲调
饮料时，能够进行饮料温度的调节和控制，就成为了当前的
一个急需解决的技术难题。
1系统总体设计
本文设计的饮料机调温控制系统，由单片机、电源电路、
温度传感器、按键电路、H
桥电路、OLED
显示电路、负载驱动
电路等部分组成m,
总体结构图如图1
所示。
本系统单片机采用STC90C58RD+
芯片，这是一款兼容
51
内核的增强版单片机，其封装釆用贴片式LQFP44,
能够
大幅度减小单片机在整个电路板中的占用面积，而且该芯片
价格低廉且功能强大，运行稳定,抗干扰能力强。温度传感
器使用的是美国Dallas
半导体公司生产的数字温度传感器 DS18B20,
该型传感器是目前市面上最常用也是性价比最高
的温度传感器［2］。该器件具有精度高,体积小，价格低廉，硬
件电路简单等特点时创,对于一般温控系统，完全可以满足实
时性需要。本系统使用H
桥电路实现制冷或制热功能，使用
OLED
显示与按键交互的形式，使得使用者可根据自身温度需
求对饮料机的饮料温度进行调节，操作简单，安全稳定。
图
1饮料机调温控制系统的总体结构图
2系统硬件设计
2.1单片机及其外围电路设计
本系统中，系统釆用STC90C58RD+
为主控制器,通过温
基金项目：镇江市社会发展指导性项目(FZ2019061)
。
申耳测说
ELECTRONIC
TEST2021.07设计研发
度传感器DS18B20
釆集温度数据，釆集到的数据通过OLED
液晶进行显示，系统通过USB
接口下载并调试程序，系统配置
有时钟模块和手动复位模块，系统还设置有温度报警模块山
力,用于在监测到饮料机的液体温度达到设定温度后向使用
者进行报警提示。单片机及其外围电路的原理图如图2
所示。
OLED
显示电路和按键电路实现了人机交互功能，其中
OLED
显示电路用于显示饮料机的各种信息，主要由显示屏以
及程序指示灯组成，显示屏采用触摸显示屏,程序指示灯由6
个LED
灯组成，如图2
中LED1
至LED6,
用于指示当前程序运
行进度信息，方便调试程序；按键电路用于实现饮料机的按
键功能设置和选择,特别是温度调节相关的功能，可以设置
饮料机饮料的上限、下限温度值以及目标温度值。因此，使用
者需要根据自身喜好对饮料机的饮料温度进行设置和调节
时,只需要按下按键电路中相应的温度调节按键即可实现饮
料机的调温设置，操作简单，响应速度快，同时OLED
显示电路
的显示屏的主界面会显示相关的温度设置以及饮料的升温、
降温信息。
温度传感器设置在饮料机的储水槽上，其温度探头可以
实时釆集储水槽中的液体（饮料）温度,并通过OLED
显示电路
实时显示出来。
单片机上连接有时钟电路,时钟电路由从两个单片机端
口 XTAL1
、XTAL2
引出的两个接地电容C5
、C7
以及并联在以
上两个单片机端口 XTAL1
、XTAL2
之间的电阻R23
和晶体振
荡器Y1
组成，用于为单片机产生稳定的时钟信号。
单片机上还连接有手动复位电路,手动复位电路由复位
按键RST
、一端连接复位按键RST
而另一端接地的电阻R28 以及并联在复位按键RST
两端的电容C8
组成，且复位按键
RST
与电阻R28
连接的节点连接单片机的复位引脚RST,
电容
C8
与电阻R28
组成了 RC
上电复位电路,按下复位按键RST
后，可以实现手动复位。单片机上还连接有USB
程序下载接口
P9,
用于从外界向单片机传输相关程序，隔离开关S1
可以将
单片机电源端口 VCC
与电源电路电源隔离，避免下载程序时
USB
程序下载接口 P9
过载导致OLED
显示电路的显示屏蓝屏。
单片机上还连接有蜂鸣电路，用于在监测到饮料机的液
体温度达到设定温度后向使用者进行蜂鸣提示，蜂鸣电路由
电阻R24
、三极管Q6
以及蜂鸣器BEE
组成。
2. 2负载驱动电路设计
图
3负载驱动电路的原理图
C8 lOuF
图
2单片机及其外围电路的原理图本系统中，负载驱动电路由一
个大功率场效应管VT2
、一个三极管
Q0
、一个光电耦合器OPT2
以及三个
电阻R2
、R5
、R6
组成，负载驱动电
路原理图如图3
所示。光电耦合器
OPT2
可将单片机和负载之间的信号
隔离开，以避免由于系统工作电流
大以及瞬时冲击电流大所造成的干
扰。三极管Q0
为S8050,
起到信号
倒相的作用，同时可以起到驱动大
功率场效应管VT2
的作用，保证大
功率场效应管VT2
完全导通，以避
免由于单片机上电复位瞬间HOT
端
口为高电平状态而导致的负载在启
动瞬间时会损坏电源的问题。大功
率场效应管VT2
的功率大于100W,
选型为IRF540N,
其特点是导通内
阻小，通过大电流时发热量低。电
阻R2
、R5
、R6
的阻值均为1KQ
。此
外，本系统中，由于每个负载与单片
机之间都连接有一负载驱动电路,
从而导致饮料机调温控制系统整体
甲am
ELECTRONIC
TEST
