【正文】 先進(jìn)的控制算法，能夠獲得較好的工藝性能指標(biāo)。（1）溫度設(shè)定范圍為0～99℃，最小區(qū)分度為1℃，溫度控制的誤差≤1℃（2）能夠用數(shù)碼管精確顯示當(dāng)前實(shí)際溫度值（3）按鍵控制：設(shè)置復(fù)位鍵、加熱鍵、冷卻鍵、溫度顯示鍵（4）水量不足時(shí)能夠發(fā)出報(bào)警2總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為控制芯片，采用典型的數(shù)字輸出型集成溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，然后直接將DS18B20產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)。當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，有指示燈以及聲音提示。 單片機(jī)溫度數(shù)碼顯示電路工作狀態(tài)顯示電路電源電路溫度采集電路控制電路報(bào)警電路顯示當(dāng)前溫度值顯示以及提示當(dāng)前狀態(tài) 控制加熱器制冷器水量不足時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)按鍵操作圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，要滿(mǎn)足大內(nèi)存、高速率、通用性、價(jià)格便宜等要求，一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定時(shí)/記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線(xiàn)連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。它采用了 CMOS工藝和 ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器（NURAM）技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC一51兼容，其引腳如圖2所示。另外，AT89C51是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到0 HZ，并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式—空閑方式和掉電方式。②GND：接地端。 ②XTAL2：接外部晶體的另一個(gè)引腳。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。然而要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。另外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，該設(shè)定禁止ALE位無(wú)效。④/VPP：外部訪(fǎng)問(wèn)允許端。在Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳也用于施加 12 V的編程允許電源 Vpp（如果選用 12 V編程）。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）／數(shù)據(jù)總線(xiàn)，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。③P2端口（～）：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O端口。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX＠DPTR指令）時(shí)，P2送出高8位地址。 P3的輸個(gè)緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè)TTL輸入。在對(duì)Flash編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號(hào)。其應(yīng)用特點(diǎn)：(1) 有可供用戶(hù)使用的大量I/O口線(xiàn)。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CXCX2可在20pF到40pF之間取值。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。圖3 最小工作系統(tǒng) 應(yīng)用DS18B20傳感器本系統(tǒng)采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，DS18B20屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。ROM和單線(xiàn)接口電源檢測(cè)存儲(chǔ)器和控制器高速緩存存儲(chǔ)器CRC生成器溫度靈敏元件高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器圖5 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20的存儲(chǔ)器DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：（1）ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8 位是單線(xiàn)系列編碼（DS18B20 的編碼是19H），后面48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8 位是以上56 位的CRC 碼（冗余校驗(yàn)）。如圖6 所示。如表2 所示。表3 溫度高低字節(jié)存放形式高8位 S S S S S 26 25 24 低8位 23 22 21 20 21 22 23 24 本設(shè)計(jì)用到的溫度有8℃,16℃,80℃，96℃。 如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。（2）DS18B20的寫(xiě)時(shí)序DS18B20的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序。DS18B20與單片機(jī)相連接的電路圖見(jiàn)圖7。在0℃，溫度每增加1℃ ，電流增加1181。同時(shí)考慮到成本問(wèn)題本設(shè)計(jì)選用DS18B20進(jìn)行溫度檢測(cè)與轉(zhuǎn)換。由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化。引入串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。R10R1RWRESVART1NPNR30R1R0R1R20R1RL0R1UDIODESCT2NPN圖9 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路圖 采用三端集成穩(wěn)壓器電子設(shè)備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。電路中接入電容CC3用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激震蕩和抑制電路引入的高頻干擾，C2是電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。，加熱指示燈亮，MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管導(dǎo)通，發(fā)出足夠強(qiáng)的紅外光去觸發(fā)輸出部分，控制可控硅導(dǎo)通，從而打開(kāi)加熱器；，MOC3041輸入部分的發(fā)光二極管截止，可控硅斷開(kāi)，關(guān)閉加熱器。當(dāng)水溫低于80度時(shí)，加熱器繼續(xù)加熱。反之，就需要從外界吸收熱量（即表現(xiàn)為制冷）。電子制冷的原理是：把一個(gè)N型和P型半導(dǎo)體的粒子用金屬連接片焊接而成一個(gè)電偶對(duì)。若熱端散熱不好熱量越聚越多的話(huà)，那制冷片基本上是沒(méi)有什么制冷效果的，甚至還會(huì)有燒毀的危險(xiǎn)，所以散熱效果一定要好。圖9 制冷電路圖 當(dāng)按下制冷鍵，制冷片開(kāi)始動(dòng)作，當(dāng)冷卻到8度時(shí)，飲水機(jī)發(fā)出提示音，提醒冷水已好。當(dāng)加熱體水量充足時(shí)，探測(cè)棒浸入水中，由于水具有導(dǎo)電性，且加熱體接地，；當(dāng)加熱體中水量不足時(shí)，探測(cè)棒懸空，使輸入到單片機(jī)的輸入信號(hào)為高電平。該輸入端常用于檢查譯碼器本身及顯示器各段的好壞。當(dāng)系統(tǒng)上電后，溫度傳感器便開(kāi)始進(jìn)行溫度采集與傳輸。圖 10 顯示電路當(dāng)飲水機(jī)內(nèi)熱水槽內(nèi)水量不足時(shí)，飲水機(jī)發(fā)出報(bào)警。若水量不足時(shí)，飲水機(jī)發(fā)出報(bào)警。在兩種模式中，首先判斷當(dāng)前水溫與系統(tǒng)設(shè)定值的大小。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊，單片機(jī)控制模塊，顯示模塊和溫度設(shè)置模塊，驅(qū)動(dòng)電路五個(gè)部分。本系統(tǒng)沒(méi)有增加外部存儲(chǔ)器，設(shè)定溫度不能保存，斷電復(fù)位后必須重新設(shè)置溫度；采用靜態(tài)顯示方式，從而使用了較多的驅(qū)動(dòng)芯片，增加了硬件電路的復(fù)雜性；只使用兩位顯示，即顯示溫度的十位、個(gè)位，沒(méi)有充分發(fā)揮DS18B20的特性。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)會(huì)如何將所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，還學(xué)會(huì)如何克服未知的困難，解決難題的方法。其次要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的授課老師，為我們打下電子專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。