【正文】 。 隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，在飲水機的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)明了豆?jié){機，冷飲機以及熱飲機等飲水系統(tǒng)方面的智能儀器 [6]。 家用飲水機的研制始于 20 世紀(jì) 20 年代中期。 1925 年的一天，開利與紐約里瓦利大劇 院聯(lián)手打出了保證顧客 情感與感官雙重享受 的口號。 1922 年開利工程公司研制成功在飲水機史上具有里程碑地位的產(chǎn)品 離心式飲水機機，簡稱離心機。 為此開利打開了飲水機機商業(yè)化之門。 1902 年美國人威利斯 因此，設(shè)計開發(fā)一種功能齊全而價格相對較低廉的自動熱飲機 控制系統(tǒng)很是必要 [3]。作為家電家族中重要成員的全自動熱飲機產(chǎn)品卻不為多數(shù)消費者所熟知，但其在歐美等發(fā)達國家家 庭中卻相當(dāng)普及。由于單片機適用與機，電，儀一體化的智能產(chǎn)品，它具有精度高，低功耗，控制功能強，小巧等優(yōu)點。但是早期的飲水機，熱飲機功能不夠完善，對溫度及水位等變量的控制不夠精確，需要人工操作，不能 滿足人類對快速，方便的要求。淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 1 頁 共 26 頁 1 引言 1． 1 課題背景 以前在飲水方面，泡茶，在開水沖糖或其他添加劑等，都是比較傳統(tǒng)的手動的。 單片機自問世以來，性能不斷提高和完善、其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉等特點 [1]。把它用到儀器儀表上，可使產(chǎn)品的體積縮小，功能增強，實現(xiàn)不同程度的智能化。隨著國內(nèi)人們生活水平的提高和歐美文化及其消費觀念對國人影響的深入，越來越多的國內(nèi)消費者喜歡上了這種實用方便的產(chǎn)品，所以全自動熱飲機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景將會很廣闊。 1． 2 國內(nèi)外 全自動熱飲機的發(fā)展形勢 水是生命之源，是人體不可缺少的物質(zhì)，它的重要性僅次于空氣。 開利設(shè)計了第一個飲水機系統(tǒng) ，這就是我們現(xiàn)在稱之為的飲水機。自那以后的 20 年間，開利的飲水機逐漸被用來調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程中的溫度與濕度。離心機最大的特點是效率高，這為大空間調(diào)節(jié)空氣打開了大門。那一天，里瓦利劇院外人山人海，只不過幾乎人人都帶著把紙扇以防萬一。 1928 年開利公司推出了第一代家用飲水機。 冷熱飲機又叫 果汁機 ,可用于制作各類型的冷飲料和熱飲料。 但是，先如今人們使用的飲水機、冷飲機、熱飲機存在很多局限性。 可以設(shè)定熱飲機的水溫，熱飲機實現(xiàn)即時加熱。系統(tǒng)控制框圖如圖 所示 。 它是一種在一塊芯片上集成了中央處理器 （ CPU） ，隨機存取存儲器 (RAM)， 只讀存儲器 (ROM)，定時 /計數(shù)器及 I/O 接口電路等部件，構(gòu)成一個完整的微型計算機。 圖 單片機 AT89C52 引腳圖 管腳說明： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高 八位。 當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 圖 DS18B20 引腳分布 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 7 頁 共 26 頁 （ 3） DS18B20 溫度測量原理 DS18B20 內(nèi)部由 64 位閃速 ROM、觸發(fā)器 TH和 TL、高速暫存存儲器、配置寄存器和 8 位 CRC 發(fā)生器等組成。這就是 DS18B20 的測量原理 [9]。后者用于存儲 TH， TL 值 ， 數(shù)據(jù)先寫入 RAM， 經(jīng)校驗后再傳給 E2PROM。 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管 本 控制器的設(shè)定溫度值和原有溫度值 都是 選用 LED 數(shù)碼管進行顯示，該器件具有成本低廉、配置靈活、與單片機接 口方便等特點。共陽極數(shù)碼管顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接，當(dāng)每個發(fā)光二極管陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮，如圖 所示 。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有 1～ 2mA，最大極限電流也只有 10～ 30mA，所以它的輸入端在 5V 電源或高于 TTL 高電平 ()的電路信號相接時，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。它的輸出端 00～ 07 可以直接和總線相連。當(dāng) LE 為低電平時， D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 本次設(shè)計 采用 Relay繼電器來控制加熱部分電路的通斷。當(dāng)?shù)诙_ IN+的電壓高于第三腳 IN的時候，第七腳輸出高電平，否則輸出低電平。 溫度檢測電路圖如圖 示。我們設(shè)定的熱飲機的內(nèi)定的水溫值為 65 度，即當(dāng)水溫低于 65 度的時候自動加熱，當(dāng)用戶需要的時候，根據(jù)用戶設(shè)定的值加熱。 溫度控制 鍵 （ S2， S3） ： 用戶可通過這兩個鍵設(shè)定水溫 。 加熱電路電路圖如圖 所示。 當(dāng)單片機接口輸出低 電平的時候，二極管正向?qū)òl(fā)光。靜態(tài)顯示時，較小的驅(qū)動電流就能較高的顯示亮度。 為了簡化電路、降低成本，節(jié) 省系統(tǒng)資源， 此系統(tǒng)中采用動態(tài)顯示方式 [13]。 圖 數(shù)碼管顯示電路 3． 8 復(fù)位電路 復(fù)位電路 主要作用是 使單片機初始化 ，以及在 死機狀態(tài)下的單片機重新啟動 ， 因此非常重要。 按鍵電平復(fù)位電路是在普通 RC 復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個有下拉電阻 5K、電源由上拉電容 10uf 經(jīng)串接的 200 限流電阻至復(fù)位腳（和開關(guān)并聯(lián)） ， 開關(guān) 一段 接 Vcc 另一淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 16 頁 共 26 頁 端接復(fù)位腳 ，上拉電容支路負責(zé)在 “ 上電 ” 瞬間實施復(fù)位；開關(guān)通過 5K 下拉電阻分壓器，保證對單片機實施按鍵電平復(fù)位。 圖 時鐘 電路 其內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝 得與單片機芯片靠近。 在這里我們實際上用的是三極管的開關(guān)作用，在實際工作中它是工作在截止和飽和區(qū)的。 ULN2020A 是一個 7 路反向器電路 ， 即當(dāng)輸入端為高電平時 ULN2020A 輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時ULN2020A 輸 出端為高電平 。融合了當(dāng)今 EDA 最先進的設(shè)計成果，能處理各種復(fù)雜的 PCB 設(shè)計過程，實現(xiàn) PCB 和 FPGA 設(shè)計的多維設(shè)計輸入、兼容 Spice 的仿真技術(shù)、 VHDL 仿真與綜合、信號完整性分析、拓撲邏輯自動布線和 CAM 處理與驗證等功能。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 19 頁 共 26 頁 4． 1 電路實現(xiàn)的基本步驟 圖 電路 設(shè)計步驟 a）單片機方案設(shè)計。 d） 仿真 ： 在 protues 繪制好原理圖，調(diào)入 已 用 Keil 軟件編譯 好的 目標(biāo)代碼文件：*.HEX，之后就可以在 protues 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。執(zhí)行主菜單的 DESIGN／ ADD REMOVE LIBRARY命令或單擊左側(cè)設(shè)計管理器的 ADD|REMOVE按鈕。 b) 加載元件 單片機方