智能飲水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論(編輯修改稿)
2025-07-12 03:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 re control,alarm. 1 引言 世界在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷提高，于是人們對(duì)健康越來(lái)越重視，對(duì)引用的水質(zhì)越來(lái)越在乎。 “信息時(shí)代 ”的到來(lái)，讓人們對(duì)生活質(zhì)量有了更高的要求，傳感器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，人們對(duì)其的需求也越來(lái)越迫切。傳感器可以將化學(xué)信號(hào) (物理量、化學(xué)量和生物量 )轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量和信息處理，傳感器有控制和測(cè)量的作用，系統(tǒng)性能的好壞可被傳感器有直接的影響。各類傳感器有各自的結(jié)構(gòu)和功能，要實(shí)現(xiàn)滿足信號(hào)的處理和顯示，需要傳感器的性能指標(biāo)以及原理做出恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整和控制才能滿 足其要求。最終顯示目的要求。溫度傳感器的發(fā)展速度，讓傳感器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 總體來(lái)看，飲水機(jī)的設(shè)計(jì)的實(shí)用性及綜合性比較強(qiáng)，要使設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于市場(chǎng)，設(shè) 2 計(jì)系統(tǒng)必須有控制智能飲水機(jī)的系統(tǒng)的作用，另外，還需要有溫度的檢測(cè)和溫度的控制系統(tǒng)加強(qiáng)影響。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的智能飲水機(jī)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)飲水機(jī)的很多缺陷 .例如：功能相對(duì)簡(jiǎn)單，耗能大，不能根據(jù)用戶想要的溫度實(shí)現(xiàn)所要需結(jié)果。該智能飲水機(jī)基本工作原理是：通過(guò)使用單機(jī)片 ATmega169 和溫度傳感器 DS18B20，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)飲水機(jī)水溫很好的控制，而且對(duì)水位以及進(jìn) 水，加熱過(guò)程進(jìn)行智能控制，因此，達(dá)到了節(jié)能的效果，以及最大限度地滿足用戶健康飲水的需要。另外，自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫水位的檢測(cè)，電子設(shè)計(jì)技術(shù)可控制加熱，進(jìn)水狀態(tài)，從而達(dá)到系統(tǒng)核心的設(shè)計(jì)，完成課題所有需要。 研究的背景 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，飲水機(jī)在中國(guó)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。飲水機(jī)越來(lái)越成為人們家里生活中不可缺少的一部分，占據(jù)市場(chǎng)比例越來(lái)越大。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)飲水機(jī)的功能的要求也就越來(lái)越高，因此，智能飲水機(jī)的引進(jìn)需求越來(lái)越占主導(dǎo)地位。 飲水機(jī)的水源采用的是 瓶裝水或者自來(lái)水凈化器凈化的水，飲水機(jī)通過(guò)接觸電源對(duì)其內(nèi)部的水進(jìn)行加熱，提供給人們熱水的需要。飲水機(jī)在日常生活中基本上能滿足人們的飲水，泡茶，調(diào)劑食品等各種用途。另外，飲水機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操行方便，清潔衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)更為家庭生活帶來(lái)方便。 時(shí)代在進(jìn)步，科技在發(fā)展，我們消費(fèi)者的眼光不只停留在眼前，簡(jiǎn)約時(shí)尚，智能便捷，也成為我們生活追求的目標(biāo)，智能飲水機(jī)的引進(jìn)也就也就成了必然發(fā)展的趨勢(shì)。 研究的目的和意義 傳統(tǒng)的飲水機(jī)功能相對(duì)簡(jiǎn)單，溫度控制不能根據(jù)自己的喜好設(shè)定溫控參數(shù)；能耗非常大，沒(méi)人使用的 情況下處于開(kāi)機(jī)狀會(huì)造成能源的大量浪費(fèi)；長(zhǎng)期飲用 “千滾水 ”會(huì)對(duì)人們的身體健康不利。 單機(jī)片 ATmega169 作為智能控制飲水機(jī)的主要的檢測(cè)和控制核心，溫度傳感器DS18B20 對(duì)其配合使用，從而達(dá)到對(duì)飲水機(jī)的水溫 水位以及進(jìn)水和加熱狀態(tài)的智能控制的好的效果， 也防止了每次加熱導(dǎo)致多次 “千滾水 ”，不但節(jié)約能源，而且滿足用戶的不同需求。 飲水機(jī)的主要功能 智能飲水機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)是有單機(jī)片進(jìn)行控制的，包括溫度傳感器，加熱容器，儲(chǔ)水容器，水位傳感器，水位指示器，智能控制狀態(tài)指示器等部分。 溫度傳感器的功能是檢測(cè)加熱容器的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到 100176。Ｃ時(shí)，停止加熱；當(dāng)溫度低于用戶自己預(yù)設(shè)溫度時(shí)，則啟動(dòng)加熱。加熱容器用于存儲(chǔ)已經(jīng)加熱的熱水。儲(chǔ)水容器功能是用于存儲(chǔ)冷水。水位傳感器功能是用于檢測(cè)水位，當(dāng)?shù)陀谧畹退粫r(shí)，打開(kāi)進(jìn)水閥；高于水位時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥。水位指示器的功能是顯示當(dāng)前的水位。智能控制狀態(tài)指示器用于指示當(dāng)前的狀態(tài)，例如：加熱，保溫等。 智能飲水機(jī)控制系統(tǒng)如下圖 所示： 3 圖 智能飲水機(jī)的控制系統(tǒng) 飲水機(jī)的系統(tǒng)啟動(dòng)后，整個(gè)系統(tǒng)裝置開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)入水溫，水位的控制，并顯示當(dāng)前的狀態(tài)。同時(shí)，用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)置自己所需要的溫度，完成上述的流程。2 智能飲水機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 智能飲水機(jī)的總體設(shè)計(jì) 整個(gè)硬件系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)，傳感器、輸入輸出模塊、其他功能電路和電源等部分做配合輔助使用，完成整個(gè)系統(tǒng)的配置。主控系統(tǒng)由單片機(jī)作為主要控制，單機(jī)片包括對(duì)鍵盤，溫度和水位監(jiān)測(cè)信息的接收，接觸電源顯示目前的溫度和狀態(tài)，對(duì)智能飲水機(jī)的控制系統(tǒng)的加熱和進(jìn)水狀 態(tài)由單機(jī)片進(jìn)行控制。通過(guò)軟件編程對(duì)其他功能電路的控制等實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能；傳感器部分即檢測(cè)子系統(tǒng)，包括溫度檢測(cè)系統(tǒng)和水位檢測(cè)系統(tǒng)兩部分，對(duì)于飲水機(jī)中水的溫度檢測(cè)和控制，采用智能溫度傳感器 DS18B20；水位檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)飲水機(jī)中水位的檢測(cè)和控制，從而避免 “防干燒 ”的缺點(diǎn)。其他功能電路，為了實(shí)現(xiàn)功能的多樣化，滿足了恒溫，出水等功能；電源部分為智能飲水機(jī)提供電能，接觸電源，使飲水機(jī)能夠正常的工作。整體框圖如圖 所示，以下是重點(diǎn)詳細(xì)討論每個(gè)功能模塊各自的設(shè)計(jì)思想以及硬件電路如何實(shí)現(xiàn)。 單機(jī)片 儲(chǔ)水容器 進(jìn)水電磁鍋 溫度傳感器 水位傳感器 狀態(tài)指示 溫度顯示 按鍵 4 圖 智能飲水機(jī)硬件系統(tǒng)整體框圖 ATmega169 的主要性能 ATmega169 低功耗的 8 位 CMOS 微控制器，先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí) 行時(shí)間，可使 ATmega169 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1MPS／ MHｚ，加快了運(yùn)行速度，同時(shí)減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 ATmega169 是一種高性能，低功耗的 8 位微處理器， RISC 結(jié)構(gòu)有一共有 130 條指令，而大多數(shù)指令執(zhí)行為時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期， 32 個(gè) 8 位通用工作寄存器，在全靜態(tài)工作下，需要兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘 法器，工作于 16MHz，最終可高達(dá) 16MIPS 的速度，使整個(gè)運(yùn)行程序更加快捷。程序的非易失性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可有編程 Flash
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