【正文】 格外注意一些比較智能、而且很安全的飲水機。這個就是這個課題研究的意義所在，怎么樣才能使飲水機更加智能化呢？還有實現(xiàn)對飲用水消毒呢？傳統(tǒng)的飲水機在國外已經(jīng)被淘汰了，傳統(tǒng)飲水機只擁有普通的加熱功能，而加熱過程總會導(dǎo)致水的礦物質(zhì)流失，喝這種水不利于人體健康。所以在國外和國內(nèi)生產(chǎn)的飲水機都會有一個設(shè)計，防止千滾水設(shè)計，而且已經(jīng)實現(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]還有些功能更加強大的飲水機擁有制冷效果，智能化水平也相對來說比較高。因此，這也為本設(shè)計提供了設(shè)計要求：安全健康、智能化水平較高。第一章 系統(tǒng)功能設(shè)計 本設(shè)計由單片機本模塊、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)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度采集、顯示部分使用芯片LCD12864實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，可以形成一個良好的人機界面信息交換。液位檢測部分采用光電液位傳感器監(jiān)測液位，當(dāng)飲水機的水位過低時，蜂鳴器發(fā)出報警，LED指示燈亮。重置按鈕設(shè)計實現(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)運行比較穩(wěn)定，操作更加簡單，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 51單片機最小系統(tǒng)STC89C52是一種相對來說比較高性能、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、定時器、三十二位I/O 口線、512字節(jié)R A M，內(nèi)置M A X84 K B EEP R O M復(fù)位電路、外部中斷四個、一個4級7向量中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口、3個十六位計數(shù)器/定時器。使得該芯片更能適用各種場合。[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)單片機復(fù)位端口出現(xiàn)有高電平信號而且多于兩個或者兩個以上的機器周期時單片機將會復(fù)位。基本上都是用11 M晶振作為系統(tǒng)時鐘。晶振電路圖如圖3所示。圖3 晶振電路原理圖 溫度檢測部分飲水機經(jīng)常被用作溫度開關(guān)的溫度控制裝置，當(dāng)溫度達到溫度時鎖定開關(guān)的溫度，溫度開關(guān)會使適當(dāng)?shù)拈]幕式和開幕式。溫度開關(guān)的價格相對比較低，但是因為設(shè)計所需要實現(xiàn)的智能控制和用戶溫度的控制，因此溫度開關(guān)已經(jīng)無法滿足這個設(shè)計要求。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程序在完成對溫度的采集工作，A/，有6個臨時存儲單元存儲器單元49字節(jié)，和單片機溫度采集所需的值存儲在9個字節(jié)的零字節(jié)，第一個字節(jié)。因為信號讀出芯片為數(shù)字信號，使用了一系列的算法12，L最低精確度是9，范圍為55176。~125176。滿足與設(shè)計的要求并且價格比較低，所以這個設(shè)計所采用的是D S18B20為溫度檢測部分為核心裝置。因為該傳感器的輸出電路較小。[4]具有少量的I / 0，這就是它的優(yōu)點，溫度檢測電路如圖4所示。圖4 溫度檢測電路原理圖KEY1為進入外部中斷的按鍵，KEY4，KEY3，KEY2三個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，也可以通過按鍵進行選擇確定。KEY5為自動檢測水箱液位按鍵。設(shè)計原理如圖5所示。圖5按鍵模塊 繼電器控制部分繼電器的種類多種多樣如中間繼電器時間、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是相同的，簡單點來說它就是保護流控開關(guān)可以實現(xiàn)小電流控制大電流，屬于控制的功能。[ 6 ]這個設(shè)計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和由線圈兩部分組合而成的，當(dāng)電流流過這個線圈他將會產(chǎn)生磁力因此使觸電吸和，而它就會使常閉觸點所斷開，常開觸點所導(dǎo)通達到控制的功能。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。繼電器的型號一定要選擇準確，選擇能通過電流金額正確的如最大承受功率，如果選擇錯誤會使繼電器的破損, 電磁閥控制等到熱水箱中的水加熱完成之后，當(dāng)系統(tǒng)檢測到出水口放有水杯時，系統(tǒng)電磁閥門將會開啟。如果水口沒有水杯，電磁門不會開啟。因為電磁閥門是一個通過電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用來控制流體的元器件之一。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)磁力的時候，就說明閥門里面的線圈有電流通過，從而吸引彈簧取消彈簧的壓力讓閥口打開來，還有在額定工作電壓之內(nèi)，閥口的打開幅度越大，流進電磁們的電流就愈大。這個系統(tǒng)所采用也是12V供電，還是單向電磁閥。[ 7 ]這樣一來將會非常節(jié)約成本而且大大的減少了設(shè)計的難度。使用電磁式繼電器可以實現(xiàn)小的電流對大的電流的控制。原理圖如圖6所示。圖6 閥門控制電路 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)無法完成它的要求，而且只要稍微處理不當(dāng)將會使系統(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電兩個的控制，就必須慎重選擇繼電器的型號?？刂圃黼m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。這個也是這個設(shè)計的重點難關(guān)，使用弱電控制強電必須通過不斷的測試。由于這個設(shè)計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)過反復(fù)測試，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進行多次煮沸，預(yù)防千滾水對于人體的潛在危害。原理圖如圖7所示。圖7 電阻絲的控制電路為了實現(xiàn)具有良好穩(wěn)定的人機交換界面， 而且也能夠?qū)⒉杉男畔⑼耆@示出來，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漢字圖形點陣液晶顯示模塊可以顯示64256點陣顯示是的RAM和圖形漢字建成8192文字和128字符，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。，如果復(fù)位端有一個高層次的LCD12864復(fù)位時，因設(shè)計的LCD12864控制，就會并行讀取方式，使單片機的P0口和LCD12864接口連接數(shù)據(jù)，在利用單片機控制E口和RS，R /W實現(xiàn)控制LCD12864。檢測液位最重要的就是為了預(yù)防熱水箱無水空燒的危險。如果熱水箱空燒，不僅會導(dǎo)致加熱電阻的破損，還會造成較大安全危險。檢測液位的方法有很多種，最簡單方便的辦法就是利用兩個導(dǎo)線直接放入水箱之中，如果兩個導(dǎo)線完全浸沒在水平表面上的時候，水就會像導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線導(dǎo)通I/0口就可以檢測到相對應(yīng)的電信號。這樣來說，雖然廉價簡單，畢竟可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)點缺失。因此利用穩(wěn)定性更好而且用起來也非常方便的光電式液位傳感器。這個設(shè)計所采用傳感器型