【正文】 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 學(xué) 號 202107064224 學(xué)生姓名 王珂 指導(dǎo)教師 劉秀敏 提交日期 年 月 日 I 摘 要 現(xiàn)代生活中，飲 水機已經(jīng)成為了必不可少的日常電器。對于設(shè)計而言，在保 證用戶使用安全的情況下，盡可能為用戶的使用提供方便是本設(shè) 計 的要求。由于現(xiàn)在水資源污染嚴重，而人們對健康水平的要求越來越高，飲用的安全問題成了重中之重，人們在選用飲水機時會選擇那些智能化程度高，同時能夠保證飲用水安全的飲水機。所以在國外甚至于我國生產(chǎn)的飲水機都會有防止千滾水的設(shè)計，并且已經(jīng)實現(xiàn)了溫度可調(diào)節(jié)控制， 真正 做到了安全健康。光電式液位傳感器監(jiān)測液位防止空燒情況的發(fā)生，當(dāng)缺水情況下蜂鳴器報警， LED 指示燈點亮。 該系統(tǒng)具有良好的人機信息交換界面，操作簡單，十分穩(wěn)定。使得該芯片能適用于多種場合。 晶振電路如圖 所示。電源電路原理圖如圖 所示 。 DS18B20 采用的是單總線式的數(shù)據(jù)傳輸方式，內(nèi)部有 64 位的 ROM 單元和 9 字節(jié)的暫存單元，而單片機所需的溫度采集值就存放于這 9 個字節(jié)中的第 0 字節(jié)和第 1 字節(jié)中。由于該傳感器輸出電路較小所以需加 以上的上拉電阻保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確定。單片機上電后所有 I/0 口均為高電平，故當(dāng)檢測到低電平的時候單片機就會相應(yīng)的做出動作。但是繼電器的工作原理幾乎是相同的，簡而言之它是流控開關(guān)可以實現(xiàn)小電流控制大電流從而起到保護，控制的功能。 泵機控制 水泵是一種可以運輸液體的機械，可以分為容積水泵和葉片水泵。為了使用 5V繼電器控制 12V水泵，故采用 S8550PNP型三極管實現(xiàn)對電流的放大，這樣 就有足夠的電流使繼電器中的常閉觸點斷開，常開觸點斷開。由于電磁閥門是一種電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用來控制流體的元器件 [7]。采用電磁式繼電器實現(xiàn)小電流對大電流的控制。所以加熱電阻的功率一般都較大，并且大多數(shù)都是 220V 交流電直接供電。雖然控制原理相同但是由于控制的是 220V 大功率電子裝置，所以必須選用大功率繼電器可以通過 10A 電流，這是為了防止事故的發(fā)生，也是為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性 [8]。原理圖如圖 所示。而本設(shè)計使用的化學(xué)方法進行消毒，臭氧就有強氧化性，能夠快速的殺滅飲用水中細菌，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 分解為氧氣和單個氧原子，使得臭氧具有褪色和除味的功能，可以更有效的對飲用水進行消毒 [9]。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。單向脈動電流控制 Q5 進行通斷，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 管放電就會產(chǎn) 生 O3 了。并且屏幕較大可以更加直觀。工作方式選擇由單片機 口控制，同時 LCD12864 具有復(fù)位功能。具體編程控制請閱讀軟件設(shè)計顯示子程序 [11]。雖然簡單廉價，但是可靠性有所欠缺。當(dāng)該傳感器上電后傳感器中的紅外發(fā)射頭就會發(fā)出紅外線，如果沒有遇到液體時，紅外線就不會產(chǎn)生反射效應(yīng)。典型接線圖如圖 所示。設(shè)計采用的S8550PNP 型三極管，理論放大值為 128 倍容易實現(xiàn)深度飽和 [12]。通過運算放大器以及外圍器件構(gòu)成電壓比較器實現(xiàn)出水口有無容器的檢測。 3V~177。設(shè)計簡單， R16 為電位器，可以用來設(shè)定比較電壓。M o t o r = 0 。Y E S b e e = 1 。L e d 3 = 1 。 圖 復(fù)位時序圖 主機總線從 to 時刻開始發(fā)送一個最短為 480us 的復(fù)位脈沖，在 t1 時刻釋放總線等待，如果復(fù)位成功，則會在 15~60us 后由 DS18B20 發(fā)送一個高脈沖到主機上，接著 DS18B20 在 t2 時刻發(fā)出發(fā)出長達 60~240us 的低脈沖則復(fù)位成功。 D18B20=0。 TempDelay(14)。 //20 _nop_()。 圖 寫時序圖 主機總線從 to 時刻由高拉低，在隨后 的 15us~60us 后將所需要寫入的數(shù)據(jù)寫入總線由主機采樣。i8。0x01。 D18B20=1。 參考程序如下： unsigned char ReadByte (void) //讀取單字節(jié) { unsigned char idata i,u=0。 u = 1。 _nop_()。 圖 按鍵子程序流程圖 程序設(shè)計思路為， S1（按鍵 1）同單片機的外部中斷 1 相連。為了防止空燒的情況，會在每次循環(huán)前檢測水箱液位。 init_disp3()。 red=1。 init_disp2()。 init_disp2()。 break。當(dāng)檢測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 電源對水泵供電，當(dāng)液位傳感器檢測到熱水箱加滿水后則繼電器斷開，如果熱水 箱在一定時間內(nèi)沒有加滿水則繼電器斷開，報警電路工作。等待一段時間后控制電磁閥的繼電器常開觸點閉合，常閉觸點打開。程序流程圖如圖 所示。根據(jù)LCD12864 讀寫時序圖即可完成對 LCD12864 的控制。} else if (X==2) {X=0x90。 lcd_wcmd(pos)。完成一個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到 LCD12864。 LCD_EN = 0。 delayNOP()。 LCD_RW = 0。 LCD_EN = 1。 圖 讀時序圖 同寫數(shù) 據(jù)類似，根據(jù)讀數(shù)據(jù)的時序圖就能夠編輯出相應(yīng)的控制程序，從 VIN1時刻開始， RS 由低電平拉高至高電平，隨后 R/W 由低電平拉高至高電平， E 端口由低電平拉高使能 LCD12864。所以原理圖的審核是硬件調(diào)試的重中之重。這樣出現(xiàn)焊接問題以及 PCB 斷線問題可能性就會大大減少。腐蝕的時間一定要把握好，需要注意不要直接將銅板丟入腐蝕液中或者放置時將銅板水平放置在水面上。當(dāng)確定 PCB 板的電路沒有問題，就要對 PCB 板進行鉆孔，鉆頭要選用適當(dāng)，因為焊盤的大小固定，通 孔的尺寸也是固定的，鉆頭選用不當(dāng)會造成焊盤損壞無法還接原件的引腳。如果上電后指示燈亮度微弱或者一直不亮則需要用萬用表測試整個回路的導(dǎo)通性。程序調(diào)試為編寫一個簡單的測試程序，該程序可以同時使硬件部分的各個模塊同時工作。從而確定硬件電路出問題的地方，這部分軟件調(diào)試是與硬件調(diào)試 相結(jié)合再次確定硬件部分是否存在問題。Keil 在仿真調(diào)試過程中可以查看 MCU 內(nèi)部寄存器運行狀況，也可以查看 MCU 相關(guān)I/O 的工作狀態(tài)，程序運行所需的各部分時間也能在相應(yīng)的操作界面進行顯示。設(shè)計出的產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)自動上水，防止熱水箱空燒，定時消毒，防止千滾水產(chǎn)生，即時加熱，自動出水，溫度智能化控制以及用戶自選加熱溫度等功能，可以說已經(jīng)實現(xiàn)了飲水機智能化的要求，并且造價相對較低。同時該產(chǎn)品具有二次開發(fā)的潛質(zhì)，可以利用電子制冷片增加功能，也可以增加時鐘芯片實現(xiàn)定時休眠待機功能等。但是系統(tǒng)在強電處理部分仍舊有所欠缺需要進一步的改進才能提高安全性能，本人也會在以后的學(xué)習(xí)中加強關(guān)于電源方面的學(xué)習(xí)，讓自己的所設(shè)計的系統(tǒng)更加完善。_nop_()。 uchar code DIS1[]={歡迎使用 WK 飲水機 }。 uchar code DIS5[]={、 }。 uchar code DIS9[]={水箱穩(wěn)定 }。 uchar code DIS13[]={熱水 ！ 請注意安全 }。//2,3 調(diào)節(jié) uchar code DIS17[]={并按按鍵 4 確認 }。 //用來存放讀出溫度后的值 uchar temp_buff[9]。 uchar line=40。 sbit check=P2^1。 sbit LCD_PSB=P2^7。 sbit D18B20=P2^2。 sbit s3=P3^5。 sbit yellow=P1^6。 /************************************************** 函數(shù)： delay_ms() 描述： 延遲 x 毫秒 /**************************************************/ void delay_ms(uchar x) { uchar i, j。 i++) 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 33 { j = } } void TempDelay (uchar us) { while(us)。i++) { _nop_()。 } } } bit lcd_busy() { bit result。 delayNOP()。 return(result)。 LCD_EN = 0。 delayNOP()。 } void lcd_pos(uchar X,uchar Y) { uchar pos。} else if (X==4) {X=0x98。 LCD_RS = 1。 delayNOP()。 } void lcd_init() { LCD_PSB = 1。 delay(3)。 //基本指令操作 delay(5)。 //清除 LCD 的顯示內(nèi)容 delay(5)。 delay(4)。 delay(4)。 delay(5)。 //擴充指令操作 delay(5)。 //清屏 delay(5)。i16。 for(i=0。 } lcd_pos(3,0)。 delay(5)。i++) { lcd_wdat(DIS9[i])。 //設(shè)置顯示位置為第一行 for(i=0。 } lcd_pos(2,0)。 delay(5)。i++) //用戶自定義 { lcd_wdat(DIS6[i])。i8。 lcd_pos(1,0)。 delay(5)。i++) //咖啡沖茶 { lcd_wdat(DIS11[i])。 //設(shè)置顯示位置為第一行 for(i=0。 } lcd_pos(2,0)。 delay(5)。i16。 for(i=0。 } lcd_pos(3,0)。 delay(5)。 TempDelay(80)。 //delay 100 uS//14 if(D18B20==0) flag = 1。 _nop_()。i8。0x01。 D18B20=1。i8。 if(D18B20==1) u |= 0x80。 } void read_bytes (uchar j) { unsigned char idata i。 p++。 } void disp_temp(void) { shi=Temperature/10+0x30。 lcd_wdat(ge)。 lcd_wdat(shi)。 //skip rom WriteByte(0x44)。 //read Temperature p = temp_buff。 yflag=0。 green=0。 red=1。 GemTemp()。 WriteByte(0xcc)。 } void TemperatuerResult(void) { Init18b20 ()。 ge=line%10+0x30。 lcd_pos(2,5)。 Temperature /= 16。ij。 _nop_()。 u = 1。 } } unsigned char ReadByte (void) //讀取單字節(jié) { unsigned char idata i,u=0。 //delay 45 uS //5 _nop_()。 _nop_()。 } void WriteByte (uchar wr) //單字節(jié)寫入 { unsigned char idata i。 //detect 1820 fail! TempDelay(20)。 D18B20=1。 _nop_()。i16。i++) // { lcd_wdat(DIS16[i])。