智能飲水機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 智能飲水機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Design of control system for intelligent drinking water machine 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 1 指導(dǎo)教師 職稱 導(dǎo)師單位 徐州工業(yè)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 論文提交日期 論文真實(shí)性承諾及指導(dǎo)教師聲明 學(xué)生論文真實(shí)性承諾 本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實(shí)可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。 畢業(yè)生簽名： 日 期： 指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實(shí)性審核的聲明 本人鄭重聲明：已經(jīng)對(duì)學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對(duì)他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： -可編輯修改- 摘要 在現(xiàn)代生活當(dāng)中中，飲水機(jī)已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚募矣秒娖?。但是，有的飲水機(jī)的功能只是普通的加熱功能，有的功能比較強(qiáng)大，如可以掌控水溫的具體控制，但往往這樣的飲水機(jī)價(jià)格使很多人望而止步，根本不能適用于普通家庭。根據(jù)這個(gè)情況，我設(shè)計(jì)了這款智能飲水機(jī)，這款飲水機(jī)的價(jià)格相對(duì)低廉但是功能卻非常強(qiáng)大。一部分利用單片機(jī)對(duì)水溫的控制，在加上液晶屏幕顯示溫度，得到穩(wěn)定的人與機(jī)器的操作，這款飲水機(jī)有很多的模式可以使用，如：沖咖啡和沏茶等。這個(gè)設(shè)計(jì)也添加了團(tuán)情況的緊急措施，如果水箱在缺水的情況下使用，無(wú)法使之加熱，它會(huì)通過(guò)智能報(bào)警的方式告知飲水機(jī)主人提醒主人以保證其該系統(tǒng)的安全性，讓人用起來(lái)更加穩(wěn)定。對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，在確保用戶使用過(guò)程中的安全的情況下為用戶的使用更加方便、舒心。這個(gè)設(shè)計(jì)的智能化水平相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，自動(dòng)化操作可以根據(jù)用戶自己來(lái)實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：智能飲水機(jī)，單片機(jī)，控制 Abstract In modern life, drinking water machine has become essential household appliances in our daily life. However, some drinking water heating machine function is normal, some more powerful features, such as the specific control can control water temperature, but often drinking machine price this makes a lot of people stop, not suitable for the ordinary family according to this situation, I designed the intelligent water dispenser, the water dispenser is relatively inexpensive but the function is very powerful. A part of the use of single-chip temperature control, temperature display and LCD screen, get the human and machine stable operation, the water dispenser has a lot of die Type can be used, such as coffee and tea. This design also added a group of emergency measures, if the tank used in the absence of water, heating can not make it, it will be through the intelligent alarm way to inform the drinking machine owner to remind the owner to ensure the safety of the system, let people use them more stable. For this design, comfortable to ensure more convenient use for users, users in the process of security. The design of the intelligent level is relatively high, automatic operation according to the user to achieve. 目錄 摘要 3 Abstract.........................................................................................3 引言........................................................................................................................4 第一章 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 5 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 2.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 2.2 溫度檢測(cè)部分 7 2.3按鍵設(shè)計(jì) 8 2.4 繼電器控制部分 8 2.4.1 電磁閥控制 9 2.4.2 加熱電阻控制 9 2.5顯示電路 10 2.6液位檢測(cè) 11 2.7 報(bào)警電路 11 2.8紅外控制電路 12 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 3.1主程序設(shè)計(jì) 13 3.2溫度子程設(shè)計(jì) 14 3.5 按鍵子程序設(shè)計(jì) 17 3.6 繼電器控制子程序設(shè)計(jì) 20 3.7 顯示子程序設(shè)計(jì) 20 第四章PCB板的設(shè)計(jì) 24 參考文獻(xiàn) 25 總結(jié) 26 致 謝 27 附錄： 28 引言 如今生活中，社會(huì)發(fā)展異常迅速，人們開始對(duì)平時(shí)生活的要求也是一步一步上升中，在現(xiàn)在打社會(huì)生活中，有許多的家用品、辦公用品都開始智能化了、自動(dòng)化了。向飲水機(jī)已經(jīng)在所有家庭、辦公室許多地方普遍使用的電器而言也朝著自動(dòng)化、智能化發(fā)展方向。但是現(xiàn)在的水源污染比較嚴(yán)重，人們對(duì)于自己的健康生活要求也越來(lái)越重視，所以對(duì)于用水而言，變得著外看重，當(dāng)人們?cè)谏痰赀x飲水機(jī)時(shí)會(huì)格外注意一些比較智能、而且很安全的飲水機(jī)。這個(gè)就是這個(gè)課題研究的意義所在，怎么樣才能使飲水機(jī)更加智能化呢？還有實(shí)現(xiàn)對(duì)飲用水消毒呢？ 傳統(tǒng)的飲水機(jī)在國(guó)外已經(jīng)被淘汰了，傳統(tǒng)飲水機(jī)只擁有普通的加熱功能，而加熱過(guò)程總會(huì)導(dǎo)致水的礦物質(zhì)流失，喝這種水不利于人體健康。所以在國(guó)外和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的飲水機(jī)都會(huì)有一個(gè)設(shè)計(jì)，防止千滾水設(shè)計(jì)，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了溫度可隨意調(diào)節(jié)控制，從而真正做到了安全飲水健康飲水。[1]還有些功能更加強(qiáng)大的飲水機(jī)擁有制冷效果，智能化水平也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高。因此，這也為本設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)要求：安全健康、智能化水平較高。 第一章 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)由單片機(jī)本模塊、傳感器模塊、用戶按鍵模塊、LCS12864顯示模塊、電磁閥模塊構(gòu)成。傳感器模塊采用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度采集、顯示部分使用芯片LCD12864實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，可以形成一個(gè)良好的人機(jī)界面信息交換。液位檢測(cè)部分采用光電液位傳感器監(jiān)測(cè)液位，當(dāng)飲水機(jī)的水位過(guò)低時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，LED指示燈亮。重置按鈕設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)用戶模式選擇和用戶所需的溫度設(shè)置。用戶可以根據(jù)不同的需要選擇性地設(shè)置不同的參數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定，操作更加簡(jiǎn)單，如圖1所示系統(tǒng)框圖。 圖1系統(tǒng)框圖 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 51單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52是一種相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高性能、低功耗CMOS 8位微控制器，它擁有8K在系統(tǒng)中可以編程FLASH存儲(chǔ)器,而且它在單芯片上，擁有在系統(tǒng)FLASH可編程、靈巧的CPU 8位、定時(shí)器、三十二位I/O 口線、512字節(jié)R A M，內(nèi)置M A X810、4 K B EEP R O M復(fù)位電路、外部中斷四個(gè)、一個(gè)4級(jí)7向量中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口、3個(gè)十六位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器。使得該芯片更能適用各種場(chǎng)合。[2]最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成，復(fù)位電路如圖2所示。 圖2復(fù)位電路 當(dāng)單片機(jī)復(fù)位端口出現(xiàn)有高電平信號(hào)而且多于兩個(gè)或者兩個(gè)以上的機(jī)器周期時(shí)單片機(jī)將會(huì)復(fù)位?；旧隙际怯?1 M晶振作為系統(tǒng)時(shí)鐘。晶振電路圖如圖3所示。 圖3 晶振電路原理圖 2.2 溫度檢測(cè)部分 飲水機(jī)經(jīng)常被用作溫度開關(guān)的溫度控制裝置，當(dāng)溫度達(dá)到溫度時(shí)鎖定開關(guān)的溫度，溫度開關(guān)會(huì)使適當(dāng)?shù)拈]幕式和開幕式。溫度開關(guān)的價(jià)格相對(duì)比較低，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)所需要實(shí)現(xiàn)的智能控制和用戶溫度的控制，因此溫度開關(guān)已經(jīng)無(wú)法滿足這個(gè)設(shè)計(jì)要求。所以，D S18 B20數(shù)字溫度傳感器的使用，傳感器并不需求外部電路通過(guò)程序在完成對(duì)溫度的采集工作，A/D轉(zhuǎn)換通常采用的是for.ds18b20單片機(jī)讀取單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，有6個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)器單元49字節(jié)，和單片機(jī)溫度采集所需的值存儲(chǔ)在9個(gè)字節(jié)的零字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)。因?yàn)樾盘?hào)讀出芯片為數(shù)字信號(hào)，所以他們需要被轉(zhuǎn)換為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)為收購(gòu)人員使用更直觀的溫度value.ds18b20精確度最高，使用了一系列的算法12，L最低精確度是9，范圍為55°~125°滿足與設(shè)計(jì)的要求并且價(jià)格比較低，所以這個(gè)設(shè)計(jì)所采用的是D S18B20為溫度檢測(cè)部分為核心裝置。因?yàn)樵搨鞲衅鞯妮敵鲭娐份^小，因此它需要添加4.7k以上的拉電阻從而確保該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸。[4]具有少量的I / 0，這就是它的優(yōu)點(diǎn)，溫度檢測(cè)電路如圖4所示。 圖4 溫度檢測(cè)電路原理圖 2.3按鍵設(shè)計(jì) KEY1為進(jìn)入外部中斷的按鍵，KEY4，KEY3，KEY2三個(gè)按鍵的工作模式工作模式為：沏茶模式，固定的水溫85℃；咖啡模式，固定的水溫65℃；還有用戶想要自己設(shè)置的溫度，也可以通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇確定。KEY5為自動(dòng)檢測(cè)水箱液位按鍵。設(shè)計(jì)原理如圖5所示。 圖5按鍵模塊 2.4 繼電器控制部分 繼電器的種類多種多樣如中間繼電器時(shí)間、繼電器電磁繼電器、固態(tài)繼電器、因此繼電器的工作原理動(dòng)是相同的，簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)它就是保護(hù)流控開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)小電流控制大電流，屬于控制的功能。[ 6 ]這個(gè)設(shè)計(jì)使用的繼電器是電磁式繼電器，這種類型的繼電器是用觸點(diǎn)和由線圈兩部分組合而成的，當(dāng)電流流過(guò)這個(gè)線圈他將會(huì)產(chǎn)生磁力因此使觸電吸和，而它就會(huì)使常閉觸點(diǎn)所斷開，常開觸點(diǎn)所導(dǎo)通達(dá)到控制的功能。5V直流電壓控制電磁閥和3000W的加熱電阻絲這樣就能夠完成了。繼電器的型號(hào)一定要選擇準(zhǔn)確，選擇能通過(guò)電流金額正確的如最大承受功率，如果選擇錯(cuò)誤會(huì)使繼電器的破損, 2.4.1 電磁閥控制 等到熱水箱中的水加熱完成之后，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到出水口放有水杯時(shí)，系統(tǒng)電磁閥門將會(huì)開啟。如果水口沒(méi)有水杯，電磁門不會(huì)開啟。因?yàn)殡姶砰y門是一個(gè)通過(guò)電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用來(lái)控制流體的元器件之一。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)磁力的時(shí)候，就說(shuō)明閥門里面的線圈有電流通過(guò)，從而吸引彈簧取消彈簧的壓力讓閥口打開來(lái)，還有在額定工作電壓之內(nèi)，閥口的打開幅度越大，流進(jìn)電磁們的電流就愈大。這個(gè)系統(tǒng)所采用也是12V供電，還是單向電磁閥。[ 7 ]這樣一來(lái)將會(huì)非常節(jié)約成本而且大大的減少了設(shè)計(jì)的難度。使用電磁式繼電器可以實(shí)現(xiàn)小的電流對(duì)大的電流的控制。原理圖如圖6所示。 圖6 閥門控制電路 2.4.2 加熱電阻控制 一般的加熱電阻基本上都是依靠焦耳定理的。電阻的發(fā)熱值就是電阻的阻值和流過(guò)電阻電流值的平方的乘積。因此加熱電阻的功率一般都是比較大，而且基本上都是220V交流電直接通電。所以在使用直流穩(wěn)壓電源已經(jīng)無(wú)法完成它的要求，而且只要稍微處理不當(dāng)將會(huì)使系統(tǒng)損壞和導(dǎo)致用戶人身安全。如果要繼續(xù)用電磁式繼電器使弱電和強(qiáng)電兩個(gè)的控制，就必須慎重選擇繼電器的型號(hào)。控制原理雖然一樣但是因控制的是220 V功率電子裝置，因此一定要使用大功率繼電器，讓它通過(guò)10 A電流，這也是為了預(yù)防安全事故的發(fā)生，還是為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這個(gè)也是這個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難關(guān)，使用弱電控制強(qiáng)電必須通過(guò)不斷的測(cè)試。由于這個(gè)設(shè)計(jì)需要迅速加熱的功能，因此熱水箱容水量中不能太大，而且加熱電阻的功率一定要滿足條件，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，3KW的加熱電阻就非常穩(wěn)定。[8]而且使用軟件編程控制熱水箱中的水將不會(huì)進(jìn)行多次煮沸，預(yù)防千滾水對(duì)于人體的潛在危害。原理圖如圖7所示。 圖7 電阻絲的控制電路 2.5顯示電路 為了實(shí)現(xiàn)具有良好穩(wěn)定的人機(jī)交換界面， 而且也能夠?qū)⒉杉男畔⑼耆@示出來(lái)，所以采用的液晶顯示屏是LCD12864。[10]選用LCD12864的主要原因是LCD12864自帶文字庫(kù)可以直接顯示文字。并且屏幕顯示較大方便直觀如圖8所示。 圖8 顯示電路 LCD12864漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊可以顯示64×256點(diǎn)陣顯示是的RAM和圖形漢字建成8192文字和128字符，擁有背光功能3.3-5v電源具有很多種功能，比如：睡眠模式，自定義字符，屏幕轉(zhuǎn)換。[ 11 ]可以適用于并行讀和讀寫串行寫兩種工作方式。運(yùn)作的模式是利用單片機(jī)P2.7口控制在LCD12864擁有復(fù)位的功能，如果復(fù)位端有一個(gè)高層次的LCD12864復(fù)位時(shí)，因設(shè)計(jì)的LCD12864控制，就會(huì)并行讀取方式，使單片機(jī)的P0口和LCD12864接口連接數(shù)據(jù)，在利用單片機(jī)控制E口和RS，R /W實(shí)現(xiàn)控制LCD12864。 2.6液位檢測(cè) 檢測(cè)液位最重要的就是為了預(yù)防熱水箱無(wú)水空燒的危險(xiǎn)。如果熱水箱空燒，不僅會(huì)導(dǎo)致加熱電阻的破損，還會(huì)造成較大安全危險(xiǎn)。檢測(cè)液位的方法有很多種，最簡(jiǎn)單方便的辦法就是利用兩個(gè)導(dǎo)線直接放入水箱之中，如果兩個(gè)導(dǎo)線完全浸沒(méi)在水平表面上的時(shí)候，水就會(huì)像導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線導(dǎo)通I/0口就可以檢測(cè)到相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。這樣來(lái)說(shuō)，雖然廉價(jià)簡(jiǎn)單，畢竟可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)點(diǎn)缺失。因此利用穩(wěn)定性更好而且用起來(lái)也非常方便的光電式液位傳感器。這個(gè)設(shè)計(jì)所采用傳感器型號(hào)為XKC-W001-NPN，這款型號(hào)的液位傳感器不僅可以適應(yīng)不相同顏色、不同程度透明度的液體液位的檢測(cè)。這個(gè)液位傳感器特點(diǎn)功能有，可以用紅外光電效應(yīng)，只要這個(gè)傳感器上電之后，就會(huì)使傳感器當(dāng)中的紅外發(fā)射頭發(fā)出紅外線，如果沒(méi)有遇到液體時(shí)，紅外線就不會(huì)發(fā)生任何效應(yīng)。當(dāng)檢測(cè)到液位時(shí)就會(huì)發(fā)出反射現(xiàn)象使紅外接收頭立馬就會(huì)接收到反射信號(hào)，這樣一來(lái)傳感器的輸出端口將會(huì)實(shí)現(xiàn)低高電平的轉(zhuǎn)換，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)讓使用者收集。輸出端口的傳感器，就是黃線可以直接和單片機(jī)I/0相連接，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)的電流不夠，所以必須在傳感器黃線和白線之間加入10K拉電阻放大電流信號(hào)，確保信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。傳感器紅線接5V電源，藍(lán)線接地實(shí)傳感器供電，確保傳感器正常工作[ 8 ]。如圖9所示 圖9液位傳感器典型接線圖 2.7 報(bào)警電路 報(bào)警電路通常是采用無(wú)源蜂鳴器作為報(bào)警的電路主器件。無(wú)源蜂鳴器它是流控器件，只要當(dāng)它在規(guī)定范圍之內(nèi)流進(jìn)的電流值越大，蜂鳴器它的響度就會(huì)越大。而且如果頻率不固定還能夠利用編程控制，為了確保流經(jīng)蜂鳴器的電流，所以必須要利用三極管使電流放大。設(shè)計(jì)所用的三極管是2N222 NPN型三極管，128倍放大值更加容易實(shí)現(xiàn)飽和度。[ 12 ]利用1 K電阻當(dāng)作限流電阻預(yù)防三極管燒壞如圖10所示。 圖10蜂鳴器報(bào)警電路 2.8紅外控制電路 紅外線自動(dòng)控制是用來(lái)控制紅外探測(cè)的設(shè)計(jì)在熱水箱中的水，發(fā)射紅外屏蔽遇到的被反射接收到的紅外接收頭。通過(guò)放大器和一個(gè)用于外圍設(shè)備的電壓比較器的外部設(shè)備的出口檢測(cè)容器。電壓比較器是多種多樣的，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)運(yùn)算放大器，美國(guó)E單操作amplifier，op29是一個(gè)低噪聲雙極運(yùn)算放大器的開環(huán)增益，低輸入失調(diào)電壓，可用于多種場(chǎng)合。[ 13]電源供應(yīng)范圍F +3 ~ + 18v 。圖13顯示原理圖。原理圖顯示，紅外發(fā)射器和紅外發(fā)射頭與RPR220，和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，R16是電位器，可用來(lái)設(shè)置比較電壓.如圖11所示。 圖11 光電檢測(cè)電路 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1主程序設(shè)計(jì) 程序進(jìn)行按鍵檢測(cè)，通過(guò)不同的按鍵可以輸入到一個(gè)不同的子程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能的控制。系統(tǒng)主流圖如圖12所示。 圖12主程序流程圖 3.2溫度子程設(shè)計(jì) 溫度子程序它可以控制DS18B20的單總線，它所進(jìn)行的初始化，還有的是溫度讀取后和溫度的讀取對(duì)二進(jìn)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行改變從而轉(zhuǎn)換十進(jìn)制，以便其他子程序的調(diào)用根據(jù)芯片手冊(cè)上的時(shí)序圖編程即可完成對(duì)DS18B20的控制。[ 14 ]總線從開始到的時(shí)候就已經(jīng)開始準(zhǔn)備發(fā)出一個(gè)480us的較短短復(fù)位脈沖，它會(huì)在T1時(shí)釋放，總線在等待中，只要復(fù)位成功，就會(huì)在15 ~ 60us之后讓DS18B20 DS18B20發(fā)射出這個(gè)高脈沖到主機(jī)上面，接著它復(fù)位成功T2時(shí)刻就會(huì)發(fā)出長(zhǎng)60 ~ 240us的低脈沖，但是每一次進(jìn)行溫度采集時(shí)都將需要復(fù)位。參考程序如下；程序控制采用的是單總線DS18B20，DS18B20的讀取讀取溫度和初始化和二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)據(jù)的溫度，方便使其他子程序C一切。在根據(jù)時(shí)序圖的芯片手工編程就可以完全控制。 復(fù)位時(shí)序圖如圖13所示。 圖13復(fù)位時(shí)序圖 主機(jī)總線剛開始發(fā)出短480us的復(fù)位脈沖，T1時(shí)在等待釋放的總線，只要復(fù)位成功，它就會(huì)在15 ~ 60us到DS18B20發(fā)送出高P后信號(hào)反映給主機(jī)，然后在時(shí)間T2脈沖60 ~ 240usD S18B20是一個(gè)低溫度采集每一次成功復(fù)位。必須要重置。該程序如下； void Init18b20 (void)//初始化DS18B20子程序 { D18B20=1; // 拉高輸出1 _nop_();//空操作 延時(shí)1US左右 D18B20=0; //拉低信號(hào) TempDelay(80); //delay 530 uS//80 大概延時(shí)530US _nop_();//空操作 延時(shí)1US左右 D18B20=1; // 拉高輸出1 TempDelay(14); //delay 100 uS//14 延時(shí)100US 樣子 if(D18B20==0)//判斷器件是否存在 flag = 1; //detect 1820 success! //傳感器反饋正常 則讓flag=1 flag = 0; //detect 1820 fail! else TempDelay(20); //20 //延時(shí)20US樣子 _nop_(); _nop_(); D18B20 = 1; } 寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖如圖14所示 圖14寫時(shí)序圖 當(dāng)主機(jī)總線從t0就開始保持穩(wěn)定在15us的低電平然后在t1時(shí)使電平拉高穩(wěn)定在45us之上，主機(jī)就可以從總線上讀取DS18B20放在總線上面的數(shù)據(jù)。[15] 讀取每個(gè)位數(shù)據(jù)之間的間隔一定大于1us。參考程序如下： void WriteByte (uchar wr) //單字節(jié)寫入 { unsigned char idata i;//定義變量 i for (i=0;i<8;i++)//循環(huán)8次寫8位數(shù)據(jù) { D18B20 = 0;//拉低準(zhǔn)備數(shù)據(jù) _nop_();//稍作延時(shí) D18B20=wr&0x01;// 數(shù)據(jù)最低位給到總線上 TempDelay(3); //delay 45 _nop_();//稍作延時(shí) _nop_();//稍作延時(shí) D18B20=1;// 拉高數(shù)據(jù) wr >>= 1;//數(shù)據(jù)左移移位 高位移入低位 } } 圖15讀取序圖 當(dāng)主機(jī)總線從t0時(shí)就開始穩(wěn)定在15us的低電平然后當(dāng)它在t1時(shí)就將電平拉高穩(wěn)定45之上，主機(jī)就能夠從總線上面讀取DS18B20放在總線上面的數(shù)據(jù)。讀取每個(gè)位數(shù)據(jù)之間間隔一定大于1us。 參考程序如下： unsigned char ReadByte (void) //讀取單字節(jié) { unsigned char idata i,u=0;//聲明變量 for(i=0;i<8;i++)//循環(huán)8次讀取8位數(shù)據(jù) { D18B20 = 0;//拉低準(zhǔn)備信號(hào) u >>= 1;//數(shù)據(jù)左移一位 D18B20 = 1;//拉高準(zhǔn)備讀取 if(D18B20==1)//判斷總線高電平的話 u |= 0x80;//保存數(shù)據(jù) TempDelay (2);//延時(shí)一下 _nop_();//稍作延時(shí) } return(u);//8位數(shù)據(jù)讀取完 返回 } 3.5 按鍵子程序設(shè)計(jì) 這個(gè)設(shè)計(jì)一共設(shè)計(jì)出了五個(gè)按鍵，這五個(gè)按鍵主要功能是為了修改標(biāo)志位flag,從而可以使程序穩(wěn)定的通過(guò)判斷標(biāo)志位flag進(jìn)入到相應(yīng)的程序中。程序流程圖如圖17所示。 圖16按鍵子程序流程圖 這個(gè)程序設(shè)計(jì)思路是，（按鍵1）S1與單片機(jī)中的外部中斷1相連接，如果按下S1就會(huì)進(jìn)入外部中斷1相應(yīng)的子程序當(dāng)中，而且在這個(gè)子程序當(dāng)中進(jìn)行循環(huán)。在通過(guò)S4，S3，S2選擇系統(tǒng)這三個(gè)不同的工作模式,它們的模式為：沏茶模式，固定的水溫85℃；咖啡模式，固定的水溫65℃；還有用戶想要自己設(shè)置的溫度，也可以通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇確定。假如用戶想要退出選擇模式選擇，就會(huì)進(jìn)入到普通的冷水使用。S5按下就會(huì)終止按鍵子程序的循環(huán)。這個(gè)設(shè)計(jì)也是為了預(yù)防空燒的情況發(fā)生，它將會(huì)在每次循環(huán)前時(shí)候自動(dòng)檢測(cè)水箱液位波動(dòng)。故因此，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)程序邏輯混亂從而導(dǎo)致水箱空燒的情況， 參考程序如下： if(s2==0)//咖啡模式 { delay(5);//延時(shí)5MS消除按鍵抖動(dòng) if(s2==0)//再次判斷S2是否按下 是則不是干擾 { while(!s2); //等按鍵松開 lcd_wcmd(0x01); //LCD 清屏 init_disp3();//調(diào)用對(duì)應(yīng)咖啡模式顯示子程序 hot=0;//開啟加熱 green=1;//綠指示燈滅 yellow=0; //黃指示燈亮 red=1; //紅指示燈滅 while(1)//循環(huán)控制 { TemperatuerResult();//讀取溫度值 if(Temperature>30)//判斷溫度是是否達(dá)到設(shè)定 { finish();//調(diào)用完成子函數(shù) lcd_wcmd(0x01);//顯示先清屏 init_disp2();//調(diào)用顯示 break;//達(dá)到設(shè)定溫度返回 } if(s5==0)//S5按鍵檢測(cè) { delay(5); //延時(shí)5MS消除按鍵抖動(dòng) if(s5==0)//再次確認(rèn)按下 { lcd_wcmd(0x01); //清屏 init_disp2();//調(diào)用對(duì)應(yīng)顯示 red=1;//紅指示燈滅 yellow=1;//黃指示燈滅 green=1;//綠指示燈滅 break;//返回退出 } } } } } /************************************************/ 這個(gè)程序是咖啡模式中的程序。 3.6 繼電器控制子程序設(shè)計(jì) 這段程序?yàn)橄到y(tǒng)的主要控制程序，所以在這里介紹的比較詳細(xì)一些。這段程序最主要的是用4個(gè)繼電器的吸和與斷開，讓它實(shí)現(xiàn)對(duì)控制加熱電阻絲，電磁閥。當(dāng)它檢測(cè)到水箱缺水的時(shí)候M C U相應(yīng)I/O口就會(huì)輸出低電平，從而繼電器吸和，在通過(guò)外部12V電源供電，當(dāng)液位傳感器檢測(cè)到熱水箱加滿水過(guò)后就會(huì)使繼電器斷開，在這個(gè)時(shí)候熱水箱在一定時(shí)間之內(nèi)沒(méi)有加滿水就會(huì)使繼電器斷開，并且報(bào)警。在正常情況之下，水箱加滿水之后M C U控制大功率繼電器就會(huì)吸和，就開始加熱電阻絲工作。D S18B20工作采集水溫，只要水溫大于用戶所設(shè)定的程序時(shí)就會(huì)使控制加熱電阻絲的繼電器斷開，控制系統(tǒng)就會(huì)停止加熱。然后由紅外傳感器監(jiān)測(cè)有沒(méi)有有接水杯子放在熱水出水的位置，只要有杯子就會(huì)在液晶屏幕上顯示文字用于提醒用戶。過(guò)一段時(shí)間之后控制電磁閥的繼電器常開觸點(diǎn)將會(huì)閉合，常閉觸點(diǎn)就會(huì)打開，熱水也就自動(dòng)流出。這時(shí)候就可以通過(guò)按鍵開關(guān)關(guān)閉電磁閥，如果當(dāng)時(shí)沒(méi)有按按鍵開關(guān)，那么過(guò)一會(huì)它將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)返回到用戶初始選擇的工作模式界面中。如圖17所示 圖17繼電器控制流程圖 3.7 顯示子程序設(shè)計(jì) 這個(gè)顯示的部分用的LCD12864，LCD12864自帶文字庫(kù)使用方便。并且能用串行數(shù)據(jù)的傳輸和并行數(shù)據(jù)的傳輸。顯示子程序所用的是LCD12864并且進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸方式。根據(jù)LCD12864讀寫時(shí)序圖就可以完成對(duì)LCD12864的控制。 LCD12864上面每顯示一個(gè)文字就相當(dāng)于在一個(gè)16*16的矩陣上顯示出文字，但是由于LCD12864每一行至多能夠顯示出八個(gè)文字，所以每一次在寫入所顯示的數(shù)據(jù)時(shí)，第一步就是要把所顯示的位置坐標(biāo)所確定好了，當(dāng)使用X軸，Y軸來(lái)確保顯示數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的位置。 參考程序如下： void lcd_pos(uchar X,uchar Y)// 設(shè)定液晶顯示坐標(biāo) { uchar pos; if (X==1)//X=1的話 {X=0x80;}// 顯示到第一行的設(shè)定 else if (X==2) //X=2的話 {X=0x90;} }// 顯示到第2行的設(shè)定 else if (X==3) //X=3的話 {X=0x88;} // 顯示到第3行的設(shè)定 else if (X==4) //X=4的話 {X=0x98;} // 顯示到第4行的設(shè)定 pos = X+Y ; //整合坐標(biāo)位置 lcd_wcmd(pos); //顯示地址 寫入液晶 } LCD12864寫時(shí)序圖如圖18所示： 圖18寫時(shí)序圖 根據(jù)這個(gè)寫時(shí)序圖既可以知道：E的端口由低電平拉高，R/W由高電平拉低，RS由VIN1時(shí)由高電平拉低。而且通過(guò)一段延時(shí)之后就會(huì)使數(shù)據(jù)寫入在平行接口上面。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入之后在過(guò)一段時(shí)間將，E端口拉低，RS拉高，R/W拉高。從而來(lái)完成一個(gè)個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到LCD12864。在寫入程序中分為寫入所顯示數(shù)據(jù)和寫入命令，當(dāng)寫入所顯示數(shù)據(jù)就會(huì)寫入的數(shù)據(jù)所相應(yīng)的ASCLL碼或者文字庫(kù)里自帶的文字，但是寫入命令卻是直接更改LCD12864內(nèi)部寄存器里的參數(shù)。 參考程序如下： void lcd_wdat(uchar dat)//給液晶寫一字節(jié)數(shù)據(jù) { while(lcd_busy());//等待液晶空閑再送數(shù)據(jù)以免出錯(cuò) LCD_RS = 1;//RS 腳拉高 LCD_RW = 0; //RW 腳拉低 LCD_EN = 0; //EN 腳拉低 P0 = dat;// 數(shù)據(jù)送P0口 delayNOP();//短延時(shí) LCD_EN = 1;// EN腳拉高 delayNOP();//短延時(shí) LCD_EN = 0; ;// EN腳拉低 } /************************************************/ void lcd_wcmd(uchar cmd)//給液晶寫一字節(jié)指令 { while(lcd_busy());;//等待液晶空閑再送數(shù)據(jù)以免出錯(cuò) LCD_RS = 0; ;//RS 腳拉低 LCD_RW = 0; //RW 腳拉低 LCD_EN = 0; //EN 腳拉低 P0 = cmd; // 命令送P0口 delayNOP();//短延時(shí) LCD_EN = 1;// EN腳拉高 delayNOP();//短延時(shí) LCD_EN = 0; ;// EN腳拉低 } LCD12864 第四章PCB板的設(shè)計(jì) 硬件部分調(diào)試分別為焊接檢測(cè)，PCB圖審核和PCB板的檢測(cè)，原理圖審核。而原理圖是這個(gè)硬件設(shè)計(jì)的核心部分，只要這個(gè)原理圖出問(wèn)題那么這個(gè)整個(gè)設(shè)計(jì)都會(huì)出現(xiàn)無(wú)法正常工作，還會(huì)導(dǎo)致重新制作PCB的危險(xiǎn)。因此這個(gè)原理圖的審核是硬件調(diào)試的最關(guān)鍵部分。只有確定原理圖繪制正確了，才能夠繪制PCB圖，PCB圖的繪制也其中的重重之重，必須得注意，尤其是各種元器件的封裝絕對(duì)要準(zhǔn)確。只要PCB圖繪制完成之后就可以發(fā)給工廠，讓它進(jìn)行制作。這樣小心制作下出現(xiàn)焊接的問(wèn)題以及PCB斷線打問(wèn)題可能性將會(huì)縮小很多。但是要是手工印制的PCB板的話那就得注意很多的問(wèn)題，當(dāng)然解決掉這些問(wèn)題也是這個(gè)硬件調(diào)試工作之中最主要的部分。第一步就是把PCB板轉(zhuǎn)印到銅板上，然后就是仔細(xì)檢查有沒(méi)有短線的位置，這個(gè)步驟也是為了減少后期整體硬件調(diào)試的難度，確保后期制作的安全，只要存在斷線的地方就要用黑色碳素筆把斷線地方接好。下一步就是在將印好的銅板放置在腐蝕液里面腐蝕。還有一定要把腐蝕的時(shí)間把握好，這里面需要注意的事項(xiàng)就是不能直接將銅板丟入腐蝕液之中或在放置時(shí)把銅板水平放置在水面上。放進(jìn)去時(shí)角度一定要傾斜的放，然后銅板就會(huì)自然水平的漂浮在腐蝕液上面，這樣做的話就可以加快腐蝕速度而且起泡出現(xiàn)的可能性就會(huì)大大降低減。當(dāng)銅板腐蝕完成了以后后，還要更加仔細(xì)的檢查電路有沒(méi)有斷線的地方，也有可能是因?yàn)楦g時(shí)間過(guò)長(zhǎng)從而導(dǎo)致這個(gè)斷線問(wèn)題發(fā)生。只要出現(xiàn)就要在PCB板上補(bǔ)上線。當(dāng)確保了PCB板的電路沒(méi)有任何問(wèn)題的時(shí)候，就可以對(duì)PCB板進(jìn)行鉆孔，鉆孔的鉆頭要選用適合，焊盤大小的固定，通孔的尺寸也是固定的，鉆頭使用不當(dāng)將會(huì)使焊盤破損。PCB所有工藝流程完成后就需要在PCB板上放置元器件經(jīng)行焊接。如圖19所示。 圖19 PCB板 參考文獻(xiàn) [1]謝自美:電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第二版）,華中科技大學(xué)出版社，2002,P23-P34? 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[15]姜忠良、陳秀云：溫度的測(cè)量與控制，清華大學(xué)出版社有限公司,?2005，P100-P110 總結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)的練習(xí)，我收獲很多，不僅提高了自己在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用方面的實(shí)踐技能，也樹立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，更培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，這是一次深刻的自我實(shí)踐課程的練習(xí)，在電路設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)中，我們都碰到了很多的問(wèn)題，在這一過(guò)程中我們通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)、查資料、請(qǐng)教老師同學(xué)等方式逐步又解決了問(wèn)題,同時(shí)，在這一提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，懂得了如何去學(xué)習(xí)去運(yùn)用。? 我的這次課程設(shè)計(jì)是第一次將理論知識(shí)運(yùn)用到具體實(shí)踐的學(xué)習(xí)，感觸很深，在開始的時(shí)候往往沒(méi)有頭緒，不知如何下手，通過(guò)老實(shí)得值、同學(xué)的幫助，進(jìn)步很大，主要有如下幾方面的提高：? 首先，初步掌握了數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的基本方法，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)，初選電路，通過(guò)調(diào)查研究，設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電路方案；選測(cè)元器件，連接仿真電路，獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，并通過(guò)調(diào)試改進(jìn)方案，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告；其次培養(yǎng)了一定的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，在這次的電路測(cè)試中，排除一些設(shè)計(jì)故障往往牽涉到很多問(wèn)題，故具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)是設(shè)計(jì)的根本和前提，從而加深了學(xué)習(xí)理論知識(shí)的重要性，但僅有理論知識(shí)是不夠的，還要有較強(qiáng)的變通能力，懂得真正的運(yùn)用。最重要的是加深了協(xié)作與相互學(xué)習(xí)的團(tuán)隊(duì)精神的認(rèn)識(shí)，從與同學(xué)的交流也更加鞏固了所學(xué)知識(shí)，領(lǐng)悟的更加深刻，在這里最重要的是信息的共享很珍貴，之間的設(shè)計(jì)方案與想法，往往也是思路的源泉，故而加強(qiáng)協(xié)作與溝通是這次設(shè)計(jì)取得成功的所在。?? 致 謝 這篇論文在夏淑麗導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專業(yè)知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)法、平易近人的人格魅力對(duì)本人影響深遠(yuǎn)。不僅使本人樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是在夏淑麗導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫論文的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問(wèn)題都得以解決。所以在此，再次對(duì)老師道一聲：老師，謝謝您！ 時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！在此我向徐州工業(yè)技術(shù)職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子專業(yè)的所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們?nèi)甑男燎谠耘?，謝謝你們?cè)诮虒W(xué)的同時(shí)更多的是傳授我們做人的道理，謝謝三年里面你們孜孜不倦的教誨！ 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。很慶幸這三年來(lái)我遇到了如此多的良師益友，無(wú)論在學(xué)習(xí)上、生活上，還是工作上，都給予了我無(wú)私的幫助和熱心的照顧，讓我在一個(gè)充滿溫馨的環(huán)境中度過(guò)三年的大學(xué)生活。感恩之情難以用言語(yǔ)量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語(yǔ)致以最崇高的敬意。 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長(zhǎng)的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬他們，報(bào)答他們！爸媽，我愛你們！ “長(zhǎng)風(fēng)破浪會(huì)有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海?！边@是我少年時(shí)最喜歡的詩(shī)句。就用這話作為這篇論文的一個(gè)結(jié)尾，也是一段生活的結(jié)束。希望自己能夠繼續(xù)少年時(shí)的夢(mèng)想，永不放棄 附錄： 原理圖  THANKS !!! 致力為企業(yè)和個(gè)人提供合同協(xié)議，策劃案計(jì)劃書，學(xué)習(xí)課件等等 打造全網(wǎng)一站式需求 歡迎您的下載，資料僅供參考