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概要

??現(xiàn)在很多學(xué)校以及家庭使用的飲水機(jī)的功能都是比較單一的，但是都是只有加熱的功能，但是現(xiàn)代科技在進(jìn)步，人們最基本的生活所需用品也要跟上科技的進(jìn)步，所以現(xiàn)在的飲水機(jī)應(yīng)該不僅僅存在加熱的功能，應(yīng)該更加的智能化和科技化。本文設(shè)計(jì)的飲水機(jī)是單片機(jī)控制的，溫度控制系統(tǒng)的用DS18B20溫度采集芯片進(jìn)行采集的，然后單片機(jī)在根據(jù)采集的溫度對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，實(shí)行加熱、制冷控制，并由水位采集電路進(jìn)行水位采集實(shí)時(shí)進(jìn)行加水，并由液晶屏實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。經(jīng)過仿真和實(shí)物測(cè)試，該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
　　這篇文章在章節(jié)的分類上有五個(gè)，第一個(gè)是緒論講的是本文的研究背景一及意義；第二個(gè)是方案的對(duì)比，通過對(duì)比來進(jìn)行整個(gè)方案的確認(rèn)；第三部分為整個(gè)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定每個(gè)硬件的方案；第四部分為軟件編程，讓軟件硬件進(jìn)行搭配，系統(tǒng)能夠運(yùn)行；第四部分為系統(tǒng)仿真，是讓軟件硬件在系統(tǒng)上進(jìn)行試運(yùn)行，將系統(tǒng)的可用性進(jìn)行仿真測(cè)試。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；智能飲水機(jī)；液晶顯示；DS18B20溫度。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析

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2.1 設(shè)計(jì)功能及性能分析

隨著人們生活水平的提高，人民對(duì)生活質(zhì)量的要求也是不斷的提高，水是我們生活中離不開的東西，飲水機(jī)也是我們生活中很重要的一個(gè)家用電器，要講究智能性的同時(shí)，也要兼顧實(shí)用性和安全性。智能產(chǎn)品在人類生理需求層次上來說，是能夠滿足的最基本的生理需求，那么隨著人類的需求在慢慢的增大，智能產(chǎn)品也要慢慢的增加它的功能特性，來滿足人類的需求，所以現(xiàn)在的各種智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員已經(jīng)在想盡任何辦法來滿足人類的這種生理需求，它已經(jīng)在人類的生活中占據(jù)重要的地位。慢慢的智能化的到來，人產(chǎn)品的交互體驗(yàn)變得十分的重要，好的智能產(chǎn)品要能夠滿足人類的各種需求。智能的發(fā)展已經(jīng)是未來的趨勢(shì)，智能日用品的交互設(shè)計(jì)尤為重要。本文設(shè)計(jì)了一款以單片機(jī)為主控芯片的智能飲水機(jī)，這款飲水機(jī)是由傳感器進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，然后在用夜景顯示將監(jiān)控內(nèi)容
進(jìn)行顯示。這款飲水機(jī)解決了傳統(tǒng)飲水機(jī)的很多個(gè)難題，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的實(shí)用性和智能性的兼顧，這個(gè)飲水機(jī)的功能主要有以下幾個(gè)方面：
主要功能：
（1）檢測(cè)水位和溫度等信息并實(shí)時(shí)顯示；
（2）具有水位調(diào)節(jié)校準(zhǔn)功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)加水；
（3）通過繼電器對(duì)水溫進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
(4) 有五個(gè)獨(dú)立按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和水位上下限進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
主要性能：
（1）溫度分辨率為1℃。
（2）溫度測(cè)量范圍：0℃～90℃。

2.2設(shè)計(jì)方案分析

隨著現(xiàn)代社會(huì)人們對(duì)健康的需求越來越高，飲水健康也是十分的重要，現(xiàn)代家庭大多數(shù)的喝純凈水，是使用飲水機(jī)的，但是有些飲水機(jī)沒能做好功能的把控和設(shè)計(jì)，造成缺水無法自動(dòng)加水，反復(fù)燒水等文藝，這無疑對(duì)人類的飲水健康的十分的不利的，所以根本無法長(zhǎng)期進(jìn)行這類飲水機(jī)的使用，要避免喝這種飲水機(jī)里面的水。能飲用水系統(tǒng)的出現(xiàn)離不開新技術(shù)與普通飲用水系統(tǒng)相結(jié)合的特點(diǎn)。每個(gè)智能飲用水系統(tǒng)都專注于興趣，個(gè)性化和用戶需求，并整合和使用現(xiàn)有技術(shù)資源。因此，為了設(shè)計(jì)流行的智能飲用水系統(tǒng)，有必要立足于市場(chǎng)和用戶需求，同時(shí)把握創(chuàng)新，始終貫徹以用戶為中心的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出智能飲用水。本課題的題目是基于單片機(jī)帶溫度顯示的智能飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是實(shí)現(xiàn)其基本功能，再適當(dāng)加以擴(kuò)展。要求硬件電路必須做到可靠性好，體積小，成本低，操作方便。元器件選擇要考慮到通用性和可兼容性，盡量縮減成本，單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、溫度傳感器、液晶顯示器以及其他配套電路的連接要簡(jiǎn)單、布局合理而且美觀大方。整個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)物必須在確保功能能夠完全實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，盡量的來減少硬件使用的一個(gè)成本，多用軟件的編程來實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性以及可操作性。

二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

基于單片機(jī)的智能飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的功能跟多，其功能可以總結(jié)為一下幾個(gè)方面：　　（1）進(jìn)行溫度的指示。溫度傳感器我們使用的是DS18B20，這款的精度非常的高，它的主要任務(wù)是進(jìn)行溫度的采集，然后將精確的溫度值傳遞給單片機(jī)來進(jìn)行一定的處理，這款溫度傳感器能夠自主的進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將模擬量的溫度轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以接受的數(shù)字，省去了繁瑣的數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后溫度通過顯示器顯示出來，就完成了功能的設(shè)定。　?。?）進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)。溫度顯示出來之后功能并沒有結(jié)束，還要進(jìn)行溫度的自動(dòng)控制，將溫度調(diào)節(jié)到一個(gè)適合的范圍。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們采用的是一個(gè)繼電器設(shè)計(jì)，繼電器能夠驅(qū)動(dòng)加熱電路，當(dāng)溫度低于設(shè)定值的時(shí)候進(jìn)行加熱，將溫度調(diào)節(jié)到一定的值，達(dá)到固定值之后就停止家人?！　。?）按鍵調(diào)功能。按鍵調(diào)節(jié)功能主要是輸入功能，負(fù)責(zé)將人類的指令通過電平的高低傳授給單片機(jī)，讓單片機(jī)知道人類的意識(shí)，好讓人類實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的控制。除了開關(guān)按鈕外還有溫度上限和下限的調(diào)節(jié)按鈕，已實(shí)現(xiàn)人類對(duì)于溫度的實(shí)時(shí)控制，根據(jù)不同的季節(jié)調(diào)節(jié)合適的水溫，以滿足人類不同季節(jié)和不同時(shí)間段，對(duì)于水溫的需求，讓系統(tǒng)更加的智能。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 總體介紹

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的一個(gè)方面，硬件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，軟件通過對(duì)各個(gè)硬件系統(tǒng)編程，程序通過單片機(jī)來進(jìn)行控制各個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)既定的功能，才能夠完成整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以軟件程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)時(shí)代的產(chǎn)物，是要人類和單片機(jī)進(jìn)行交流的工具，有了程序單片機(jī)才知道我們想做什么，去做什么，就是人類向單片機(jī)下的指令。　　在單片機(jī)的控制系統(tǒng)當(dāng)中，程序有兩種類型，一種的輸入一種的輸出，輸入的部門主要是指?jìng)鞲衅鱾骰氐臄?shù)據(jù)，通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，輸出就更好理解了，處理好的數(shù)據(jù)輸出到硬件控制系統(tǒng)之中，產(chǎn)生一定的結(jié)果比較溫度控制、溫度顯示等等，都是程序輸出的結(jié)果?！　榱俗屨麄€(gè)系統(tǒng)能夠正常完整的運(yùn)轉(zhuǎn)，軟件上設(shè)計(jì)的時(shí)候一般情況下是結(jié)合硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，每個(gè)硬件都有獨(dú)立的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)代都是的模塊化編程就是這個(gè)道理，完成每個(gè)模塊在整合起來就形成了整個(gè)系統(tǒng)程序。模塊程序在應(yīng)用上比較廣泛，主要有幾個(gè)原因：（1）按照硬件的模塊進(jìn)行編程在調(diào)試上更加的獨(dú)立，不會(huì)出錯(cuò)，出錯(cuò)也比較好的進(jìn)行解決；（2）程序移植性比較強(qiáng)，單個(gè)硬件的程序換到其他系統(tǒng)上如果有這個(gè)硬件也可以進(jìn)行實(shí)用；（3）對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說模塊程序更加的方便，思路更加的清晰，不會(huì)出現(xiàn)整個(gè)程序混亂的情況。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序，溫度檢測(cè)程序，顯示子程序，延時(shí)程序及其他相關(guān)程序組成。　　本課題的題目是基于單片機(jī)帶溫度顯示的智能飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是實(shí)現(xiàn)其基本功能，再適當(dāng)加以擴(kuò)展。要求硬件電路必須做到可靠性好，體積小，成本低，操作方便。元器件選擇要考慮到通用性和可兼容性，盡量縮減成本，單片機(jī)、時(shí)鐘芯片、溫度傳感器、液晶顯示器以及其他配套電路的連接要簡(jiǎn)單、布局合理而且美觀大方。整個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)物必須在確保功能能夠完全實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，盡量的來減少硬件使用的一個(gè)成本，多用軟件的編程來實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)用性以及可操作性。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的智能飲用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。DS18B20用于收集溫度，ST188用于收集水位，以實(shí)現(xiàn)溫度和水位控制。本章是討論用軟件的方法實(shí)現(xiàn)以上功能。系統(tǒng)是利用C51語言編程來實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)的，它和C語言類似，是C語言適用于單片機(jī)編程的版本。Keil uVision4軟件的環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和編譯，并通過STC—ISP軟件將產(chǎn)生的HEX格式程序文件燒入單片機(jī)中，然后不斷的進(jìn)行調(diào)試和程序的修改，直到出現(xiàn)滿意的結(jié)果。

原理圖

四、 結(jié)論

本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的智能飲水機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是軟件和硬件結(jié)合的一個(gè)設(shè)計(jì)。能實(shí)現(xiàn)飲水機(jī)水位和溫度的控制，此外還有五個(gè)按鍵，對(duì)溫度上下限進(jìn)行手動(dòng)的調(diào)節(jié)，也可以在軟件部分對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單功能多樣，基本實(shí)現(xiàn)了當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求?！?br> 　　但也有一些不足之處，沒能運(yùn)用濕度傳感器來采集和顯示濕度，沒有喝水提醒等。在設(shè)計(jì)上不夠小巧，按鍵調(diào)時(shí)方面還有待改進(jìn)。在程序上走時(shí)精度還需要進(jìn)一步提高，系統(tǒng)穩(wěn)定性還需要增強(qiáng)，在程序的設(shè)計(jì)方面還有很大的提升空間。在當(dāng)代社會(huì)，飲水機(jī)系統(tǒng)魚龍混雜，但智能飲水控制系統(tǒng)由于運(yùn)用單片機(jī)控制擁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能多樣、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，有很大的市場(chǎng)空間。在加上設(shè)計(jì)的巧妙和各種功能的添加，智能飲水系統(tǒng)一定會(huì)越來越受歡迎，對(duì)其進(jìn)行深入的研究還是很有必要的。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-807651.html

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