【正文】 ，所以需要對(duì)飲用水經(jīng)行消毒。而飲水機(jī)也需要定期進(jìn)行清洗。常用的飲用水消毒為化學(xué)方法消毒和物理方法消毒，簡(jiǎn)單的物理方法消毒使用的是活性炭經(jīng)行吸附作用，需要定期更換活性炭并且隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)會(huì)使消毒能力下降。而本設(shè)計(jì)使用的化學(xué)方法進(jìn)行消毒，臭氧就有強(qiáng)氧化性，能夠快速的殺滅飲用水中細(xì)菌，并且同飲用水的接觸面積大，更容易溶于水，臭氧在水中不穩(wěn)定及其容易分解為氧氣和單個(gè)氧原子，使得臭氧具有褪色和除味的功能，可以更有效的對(duì)飲用水進(jìn)行消毒[9]。如何產(chǎn)生臭氧是本設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。當(dāng)雷電過后就會(huì)聞到淡淡的草腥味，這其實(shí)就是臭氧。所以根據(jù)這現(xiàn)象就可以設(shè)計(jì)出一種臭氧發(fā)生器。利用高頻電與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使空氣中的氧氣轉(zhuǎn)換成臭氧。這樣就可以產(chǎn)生臭氧。 當(dāng)220V交流電流經(jīng)D6和R7已經(jīng)被整流、限流。單向脈動(dòng)電流控制Q5進(jìn)行通斷，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)變壓器T2升壓后得到2K3KV左右的高壓電，經(jīng)O3管放電就會(huì)產(chǎn)生O3了。C10同C9經(jīng)行濾波，保證電源的干凈無雜波。 顯示電路為了具有良好的人機(jī)交換界面， 并且可以將采集的信息顯示出來，故采用LCD12864液晶顯示屏。選用LCD12864的主要原因是LCD12864自帶漢字庫可以直接顯示漢字[10]。并且屏幕較大可以更加直觀。LCD12864為漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可以顯示漢字及其圖形并且內(nèi)置了8192個(gè)漢字128個(gè)字符及64*256點(diǎn)陣顯示RAM，如：畫面移位，自定義字符，睡眠模式等?？梢圆捎么谧x寫和并行讀寫兩種工作方式。，同時(shí)LCD12864具有復(fù)位功能。當(dāng)復(fù)位端口有高電平時(shí)則LCD12864復(fù)位。由于本設(shè)計(jì)對(duì)LCD12864的控制采用的是并行讀取方式，故單片機(jī)P0口與LCD12864的數(shù)據(jù)口相連。通過單片機(jī)控制RS、R/W、以及E端口即可實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD12864控制。具體編程控制請(qǐng)閱讀軟件設(shè)計(jì)顯示子程序[11]。 液位檢測(cè)檢測(cè)液位的最主要目的是防止熱水箱空燒。熱水箱空燒不僅會(huì)造成加熱電阻的損壞，也會(huì)造成安全隱患。檢測(cè)液位的方法有很多，最簡(jiǎn)單的方法是采用兩個(gè)導(dǎo)線直接放在水箱中，當(dāng)水面浸沒住兩個(gè)導(dǎo)線的時(shí)候，水就如同導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線導(dǎo)通I/0口就可以檢測(cè)到相應(yīng)的電信號(hào)。雖然簡(jiǎn)單廉價(jià)，但是可靠性有所欠缺。所以采用可靠性更強(qiáng)但是使用也很方便的光電式液位傳感器。設(shè)計(jì)采用傳感器型號(hào)為 XKCW001NPN，這種型號(hào)的液位傳感器可以適應(yīng)不同顏色，不同透明度的液體液位的檢測(cè)[8]。該液位傳感器主要是利用紅外光電效應(yīng)。當(dāng)該傳感器上電后傳感器中的紅外發(fā)射頭就會(huì)發(fā)出紅外線，如果沒有遇到液體時(shí)，紅外線就不會(huì)產(chǎn)生反射效應(yīng)。如果檢測(cè)到液位則紅外線就會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象從而紅外接收頭就會(huì)接收到信號(hào)，這樣傳感器的輸出端口就會(huì)產(chǎn)生高低電平的轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)供使用者采集。傳感器的輸出端口，即黃線可直接與單片機(jī)I/0相連，由于輸出信號(hào)的電流不足，所以需要在傳感器白線與黃線之間加10K上拉電阻放大電流信號(hào)，保證信號(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，保證傳感器正常工作。 報(bào)警電路報(bào)警電路采用的無源蜂鳴器作為報(bào)警的電路主器件。無源蜂鳴器是流控器件，在額定范圍內(nèi)流經(jīng)的電流越大，蜂鳴器的響度越大。并且頻率不固定可以通過編程控制，為了保證流經(jīng)蜂鳴器的電流，故需要采用三極管將電流放大。設(shè)計(jì)采用的S8550PNP型三極管，理論放大值為128倍容易實(shí)現(xiàn)深度飽和[12]。采用1K電阻作為限流電阻防止三極管燒毀。 蜂鳴器報(bào)警電路 紅外控制電路本設(shè)計(jì)中紅外控制主要用來檢測(cè)熱水箱出水的自動(dòng)控制，紅外發(fā)射頭發(fā)出的紅外線遇到遮擋物時(shí)則被反射回來由紅外接收頭接收。通過運(yùn)算放大器以及外圍器件構(gòu)成電壓比較器實(shí)現(xiàn)出水口有無容器的檢測(cè)。常用的電壓比較器多種多樣，由于就只用到一級(jí)運(yùn)算放大，故采用OP07單運(yùn)算放大器。OPO7是一種低噪聲，雙極性運(yùn)算放大器，開環(huán)增益高，低輸入失調(diào)電壓，能夠運(yùn)用于多種場(chǎng)合。供電范圍為177。3V~177。18V[13]。 原理圖中所示的為RPR220常用紅外對(duì)管，集成了紅外發(fā)射頭和紅外發(fā)射頭。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，R16為電位器，可以用來設(shè)定比較電壓。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì)程序主要進(jìn)行按鍵檢測(cè)，通過不同的按鍵可以進(jìn)入不同的子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)功能的控制。 溫度子程設(shè)計(jì)溫度子程序是用來控制DS18B20的單總線，進(jìn)行DS18B20的初始化，以及溫度的讀取和溫度讀取后對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)為十進(jìn)制數(shù)據(jù)，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]。 主機(jī)總線從to時(shí)刻開始發(fā)送一個(gè)最短為480us的復(fù)位脈沖，在t1時(shí)刻釋放總線等待，如果復(fù)位成功，則會(huì)在15~60us后由DS18B20發(fā)送一個(gè)高脈沖到主機(jī)上，接著DS18B20在t2 時(shí)刻發(fā)出發(fā)出長(zhǎng)達(dá)60~240us的低脈沖則復(fù)位成功。每次進(jìn)行溫度采集時(shí)均需要復(fù)位。參考程序如下；void Init18b20 (void){ D18B20=1。 _nop_()。 D18B20=0。 TempDelay(80)。 //delay 530 uS//80 _nop_()。 D18B20=1。 TempDelay(14)。 //delay 100 uS//14 if(D18B20==0) flag = 1。 //detect 1820 success! else flag = 0。 //detect 1820 fail! TempDelay(20)。 //20 _nop_()。 _nop_()。 D18B20 = 1。}。 主機(jī)總線從to時(shí)刻由高拉低，在隨后的15us~60us后將所需要寫入的數(shù)據(jù)寫入總線由主機(jī)采樣。兩個(gè)數(shù)據(jù)間隙應(yīng)當(dāng)在1us以上[15]。參考程序如下：void WriteByte (uchar wr) //單字節(jié)寫入{ unsigned char idata i。 for (i=0。i8。i++) { D18B20 = 0。 _nop_()。 D18B20=wramp。0x01。 TempDelay(3)。 //delay 45 _nop_()。 _nop_()。 D18B20=1。 wr = 1。 }}： 主機(jī)總線從t0時(shí)刻開始保持15us的低電平隨后在t1時(shí)刻將電平拉高持續(xù)45us以上，主機(jī)便可以總線上讀取DS18B20放在總線上的數(shù)據(jù)。讀取每個(gè)位數(shù)據(jù)間隔必須大于1us。參考程序如下：unsigned char ReadByte (void) //讀取單字節(jié){ unsigned char idata i,u=0。 for(i=0。i8。i++) { D18B20 = 0。 u = 1。 D18B20 = 1。 if(D18B20==1) u |= 0x80。 TempDelay (2)。 _nop_()。 } return(u)。} 按鍵子程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總共設(shè)計(jì)了5個(gè)按鍵，功能是為了改變標(biāo)志位flag,從而程序可以通過判斷標(biāo)志位flag進(jìn)入相應(yīng)的程序。 程序設(shè)計(jì)思路為，S1（按鍵1）同單片機(jī)的外部中斷1相連。當(dāng)S1按下則進(jìn)入外部中斷1相應(yīng)的子程序中，并且在該子程序中進(jìn)行循環(huán)。通過S2，S3，S4選擇系統(tǒng)三種不同的工作模式,分別為咖啡模式，固定水溫65℃；沏茶模式，固定水溫85℃；以及用戶想要自行設(shè)定溫度，可以通過按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)確定。如果用戶想要退出模式選擇，進(jìn)入普通的冷水使用則按下S5終止按鍵子程序的循環(huán)。為了防止空燒的情況，會(huì)在每次循環(huán)前檢測(cè)水箱液位。故不會(huì)出現(xiàn)程序邏輯混亂導(dǎo)致水箱空燒的情況，參考程序如下： if(s2==0)//咖啡模式 { delay(5)。 if(s2==0) { while(!s2)。 lcd_wcmd(0x01)。 init_disp3()。 hot=0。 green=1。 yellow=0。 red=1。 while(1) { TemperatuerResult()。 if(Temperature30) { finish()。 lcd_wcmd(0x01)。 init_disp2()。 break。 } if(s5==0) { delay(5)。 if(s5==0) { lcd_wcmd(0x01)。 init_disp2()。 red=1。 yellow=1。 green=1。 break。 } } } } }/************************************************/該程序?yàn)榭Х饶Ｊ较碌某绦?，沏茶模式與用戶模式程序與該程序段類似故不再過多介紹，詳細(xì)請(qǐng)參照附錄程序部分。 繼電器控制子程序設(shè)計(jì)本段程序?yàn)橄到y(tǒng)的主要控制程序，故在此詳細(xì)介紹。本段程序主要用來四個(gè)繼電器的斷開與吸和，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制水泵，電磁閥，加熱電阻絲以及臭氧發(fā)生器的控制。當(dāng)檢測(cè)到水箱缺水的情況下MCU相應(yīng)I/O口輸出低電平，繼電器吸和，從而使用外部12V電源對(duì)水泵供電，當(dāng)液位傳感器檢測(cè)到熱水箱加滿水后則繼電器斷開，如果熱水箱在一定時(shí)間內(nèi)沒有加滿水則繼電器斷開，報(bào)警電路工作。正常情況下，水箱加滿水后MCU控制大功率繼電器吸和，從而加熱電阻絲工作。DS18B20工作采集水溫，當(dāng)水溫高于用戶設(shè)定時(shí)則控制加熱電阻絲的繼電器斷開，系統(tǒng)停止加熱。轉(zhuǎn)而由紅外傳感器監(jiān)測(cè)是否有杯子放在熱水出水口，如果有則在液晶屏幕上顯示文字提醒用戶[16]。等待一段時(shí)間后控制電磁閥的繼電器常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開。熱水流出。用戶此時(shí)可以通過按鍵關(guān)閉電磁閥，或者在一定時(shí)間后電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)返回用戶選擇工作模式界面。 顯示子程序設(shè)計(jì)顯示部分使用的LCD12864，LCD12864自帶漢字庫使用方便。支持串行數(shù)據(jù)傳輸及并行數(shù)據(jù)傳輸。顯示子程序使用的是LCD12864并行數(shù)據(jù)傳輸方式。根據(jù)LCD12864讀寫時(shí)序圖即可完成對(duì)LCD12864的控制。LCD12864顯示一個(gè)漢字相當(dāng)于在一個(gè)16*16的矩陣上顯示出漢字，但由于LCD12864每行最多可以顯示八個(gè)漢字，所以每次需要寫入所顯示的數(shù)據(jù)時(shí)，首先是要把所顯示的位置坐標(biāo)確定，通常使用X軸，Y軸來確定所顯示數(shù)據(jù)的在液晶屏上的位置。參考程序如下：void lcd_pos(uchar X,uchar Y){ uchar pos。 if (X==1) {X=0x80。} else if (X==2) {X=0x90。} else if (X==3) {X=0x88。} else if (X==4) {X=0x98。} pos = X+Y 。 lcd_wcmd(pos)。 //顯示地址}： 根據(jù)寫時(shí)序圖可知：RS在VIN1時(shí)刻由高電平拉低，R/W由高電平拉低，E端口由低電平拉高。并且經(jīng)過一段延時(shí)后將數(shù)據(jù)寫入在并行接口上。數(shù)據(jù)寫入后經(jīng)過一段時(shí)間