【正文】 carry on the application software uses KEIL and the PROTEUS simulation software realizing the controlled water dispenser control system is based on an application of the single chip puter hardware and software development of detection technology can not only create a good economic benefits ,but also optimize the fountains temperature control system. Key word :the microcontroller AT89C52 。單片機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，應(yīng)用軟件采用 KEIL 和 PROTEUS 仿真軟件模擬實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程。飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 飲水機(jī)溫度控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 摘 要 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，用溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn)溫度控制，用液晶屏顯示實(shí)時(shí)溫度、時(shí)間與預(yù)設(shè)溫度，制作數(shù)字溫度計(jì)，并可實(shí)現(xiàn)溫度預(yù)警控制。 該飲水機(jī)控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)的軟硬件開發(fā)的一種應(yīng)用，不僅可以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，還可優(yōu)化飲水機(jī)溫度控制系統(tǒng)。DS18B20。這不僅造成能源的浪費(fèi)，反復(fù)燒開的熱水被人體吸收后，其中還有重金屬等有害物質(zhì)對(duì)人體健康是及其危害的。 為了避免飲水機(jī)的開水因反復(fù)燒開而造成的二次污染，該設(shè)計(jì)利用 AT89C52 單片機(jī)芯片對(duì)水溫進(jìn)行智能控制 ，使水保持在一個(gè)較適合的溫度，一方面便于使用者及時(shí)飲用，一方面節(jié)約能源資源，有較好的發(fā)展前景。對(duì)此已形成了 “ 喝純凈水，用自來(lái)水 ”的現(xiàn)代飲水新觀念。其中桶裝水以 85%的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占據(jù)著市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，但是桶裝水存在著 “二次污染 ”問(wèn)題以及假冒偽劣等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。自來(lái)水終端制水就產(chǎn)品來(lái)分 ，可以分為對(duì)自來(lái)水等進(jìn)行初步過(guò)濾的凈水器和各種大、中、小型的辦公、家用純水機(jī)，普及率在 15%左右。目前飲水機(jī)的控制方式可分為普通控制型、智能感應(yīng)型和微電腦控制型三類。因而，本文在此基礎(chǔ)上，做了一些改造使其更為人性化，比如說(shuō)設(shè)置一定的保溫溫度使其一直處在 這已設(shè)定溫度左右，可供隨時(shí)飲用，不必?fù)?dān)心水溫過(guò)燙的問(wèn)題等。另外，其溫度檢測(cè)范圍為 0~100℃，精度 177。該設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單，可視化強(qiáng)，因而有較大的發(fā)展空間。先將整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)劃分為幾 個(gè)模塊，然后自上到下、由大到小、分步細(xì)化，然后逐個(gè)進(jìn)行詳細(xì) 射擊 ，最后將各個(gè)模塊組合起來(lái)。 （ 2）模塊化思想對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行模塊劃分。 （ 4）根據(jù)硬件電路結(jié)合控制系統(tǒng)的要求對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行功能劃分和模塊劃分。 （ 6）結(jié)合資源分配、控制要求和實(shí)際電路進(jìn)行各個(gè)子模塊的軟件編程設(shè)計(jì)。第二章概要介紹了系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊的詳細(xì)介紹，第三章具體概括了軟件部分的的具體實(shí)現(xiàn)，第四章為編譯與仿真結(jié)果分析。 CPU 首先寫入命令給 DS18B20，然后 DS18B20 開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后通過(guò) AT89C52來(lái)處理數(shù)據(jù) ， 由 LCD 顯示屏顯示實(shí)時(shí)溫度與時(shí)間。 (2)系統(tǒng)功能 飲水機(jī)溫控系統(tǒng)主要是控制水的溫度，讓用戶使用起來(lái)方便。其次，溫度恒定在設(shè)計(jì)值附近，使得用戶可以隨時(shí)飲用適合自己溫度的飲用水。如此往復(fù)。 硬件系統(tǒng)組成及各模塊介紹 按系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求， 硬件電路模塊包括如下部分： 1 測(cè)溫電路 2 時(shí)鐘電路 3 數(shù)據(jù)保存電路 4 鍵盤接口電路 5 繼電器控制模塊 6 顯示模塊 如 圖 21 所示系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)框圖。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，本文采用 DS18B20 進(jìn)行測(cè)溫，其溫度值可以 直接讀出來(lái)，通過(guò)核心部件單片機(jī) AT89C52 控制溫度的讀寫和顯示，通過(guò) LCD 進(jìn)行顯示。 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ”接口的溫度傳感器。 DS18B DS1822“ 一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器同DS18B20一樣， DS18B20也支持 “ 一線總 線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃ ~+125℃ ，在 10℃~+85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177。 DS1822的精度較差為 177?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “ 一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 5 圖 22 DS18B20 封裝 引腳定義： ① DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； ② GND為電源地； ③ VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。從兩個(gè) 方面 來(lái)理解單線總線：一，單線總線只定義了一個(gè)信號(hào)線，而且 DS18B20智能程度較低（這點(diǎn)可以與微控制器和 SPI器件間的通信做一個(gè)比較），所以 DS18B20和處理器之間的通信必然要通過(guò)嚴(yán)格的時(shí)序控制來(lái)完成。顯然，總線上的器件與（ wired AND）關(guān)系。之所以提出這點(diǎn)，是因?yàn)橄喈?dāng)多的文獻(xiàn)資料上認(rèn)為，微控制器在讀取總線上數(shù)據(jù)之前的 I/O口的置 1操作是為了給 DS18B20一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)。如果當(dāng)前 DS18B20發(fā)送 0，即使微控制器 I/O口置 1，總線狀態(tài)還是 0。（ 2）除了 DS18B20發(fā)送 0的時(shí)間段，其他時(shí)間其輸出口自動(dòng)截止。 2時(shí)，確保微控制器在寫 1的時(shí)候 DS18B20可以正確讀入 [2]。 硬件如圖 23： 飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 6 圖 23 DS18B20硬件電路圖 時(shí)鐘電路 本文增加的一個(gè)功能為顯示實(shí)時(shí)時(shí)間，為了更準(zhǔn)確的顯示時(shí)間，硬件電路設(shè)置了時(shí)鐘電路模塊，并且由 LCD 屏顯示。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。當(dāng) Vcc2大于 Vcc1＋ 時(shí)，Vcc2給 DS1302 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。只有在 SCLK 為低電平時(shí)， 才能將 RST 置為高電平。 V c c 1V c c 2S C L KI/ OR S TX 1X 2G N D12348765 圖 24 DS1302 引腳圖 飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 7 本文中 RST、 SCLK 和 I/O 口分別于單片機(jī)的 , 。本文數(shù)據(jù)保存電路根據(jù)系統(tǒng)的要求，即 保存設(shè)定 的溫度以與實(shí)際溫度比較來(lái)控制繼電器開合狀態(tài) ，因而采用 24C04A，其內(nèi)存為 4K。 鍵盤接口電路 常用的鍵盤接口電路有獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式按鍵接口，根據(jù)本設(shè)計(jì)的功能要求采用獨(dú)立式按鍵接口。 電磁繼電器控制電路 電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流 ， 較低的電壓去控制較大電流 ， 較高的電壓的一種 “ 自動(dòng)開關(guān) ” 。 本模塊中繼電器與一燈泡相連，加熱狀態(tài)時(shí)為燈亮即繼電器閉合，保溫狀態(tài)時(shí)，燈滅，繼電器斷開。 飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 9 顯示模塊 圖 28 液晶顯示硬件電路圖 本文采用 LCD 顯示溫度與時(shí)間，因?yàn)橐@示較多字符所以 不選用 LED。 單片機(jī)控制液晶顯示屏系統(tǒng)總共可分為四個(gè)環(huán)節(jié)，分別是單片機(jī)控制系統(tǒng)、字符顯示模塊、控制開關(guān)模塊和液晶顯示屏模塊。如上圖 28 所示 ： 本文設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)口接Ｐ 0 口的輸入，并根據(jù)不同的按鍵在字符型液晶 上顯示不同的字符。 系統(tǒng)的總體硬件電路 本文采用 AT89C52 型號(hào)的單片機(jī)，此型號(hào)單片機(jī)是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 由系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能將 各個(gè)模塊與單片機(jī)連接構(gòu)成系統(tǒng)整體硬件電路，如圖 29 所示： 飲水機(jī)溫度 控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 10 圖 29 總硬件電路圖 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。 軟件總體設(shè)計(jì)思路 良好的設(shè)計(jì)方案可以減少軟件設(shè)計(jì)的工作量，提高軟件的 可讀性，擴(kuò)展性和通用型 。 (2) 明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系， 為 增強(qiáng)各模塊的獨(dú)立性，力求數(shù)據(jù)傳遞少 ，便于軟件編制和調(diào)試。 (4) 按照開發(fā)式軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，即成一個(gè)較完善的系統(tǒng)。下圖流程圖是按照其本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)的設(shè)計(jì)的。在程序的設(shè)計(jì)當(dāng)中，考慮了按鍵的去抖動(dòng)問(wèn)題。在釋放一個(gè)鍵的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)類似的情況，抖動(dòng)的時(shí)間是不一致的，通常小于 10 毫秒，若抖動(dòng)的問(wèn)題不解決，就會(huì)引起閉合鍵的多次讀入。在 發(fā)現(xiàn)有按鍵閉合時(shí)，不是立即讀入該鍵值，而是延時(shí)一段時(shí)間以后，再進(jìn)