智能飲水機控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 智能飲水機控制系統(tǒng)設(shè)計 Design of control system for intelligent drinking water machine 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 1 指導(dǎo)教師 職稱 導(dǎo)師單位 徐州工業(yè)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 論文提交日期 論文真實性承諾及指導(dǎo)教師聲明學(xué)生論文真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任和一切后果。畢業(yè)生簽名： 日 期： 指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經(jīng)對學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進行嚴(yán)格審核，確定其內(nèi)容均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。指導(dǎo)教師簽名： 日 期： -可編輯修改-摘要在現(xiàn)代生活當(dāng)中中，飲水機已經(jīng)成為了我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚募矣秒娖?。但是，有的飲水機的功能只是普通的加熱功能，有的功能比較強大，如可以掌控水溫的具體控制，但往往這樣的飲水機價格使很多人望而止步，根本不能適用于普通家庭。根據(jù)這個情況，我設(shè)計了這款智能飲水機，這款飲水機的價格相對低廉但是功能卻非常強大。一部分利用單片機對水溫的控制，在加上液晶屏幕顯示溫度，得到穩(wěn)定的人與機器的操作，這款飲水機有很多的模式可以使用，如：沖咖啡和沏茶等。這個設(shè)計也添加了團情況的緊急措施，如果水箱在缺水的情況下使用，無法使之加熱，它會通過智能報警的方式告知飲水機主人提醒主人以保證其該系統(tǒng)的安全性，讓人用起來更加穩(wěn)定。對于這個設(shè)計來說，在確保用戶使用過程中的安全的情況下為用戶的使用更加方便、舒心。這個設(shè)計的智能化水平相對來說比較高，自動化操作可以根據(jù)用戶自己來實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：智能飲水機，單片機，控制AbstractIn modern life, drinking water machine has become essential household appliances in our daily life. However, some drinking water heating machine function is normal, some more powerful features, such as the specific control can control water temperature, but often drinking machine price this makes a lot of people stop, not suitable for the ordinary family according to this situation, I designed the intelligent water dispenser, the water dispenser is relatively inexpensive but the function is very powerful. A part of the use of single-chip temperature control, temperature display and LCD screen, get the human and machine stable operation, the water dispenser has a lot of die Type can be used, such as coffee and tea. This design also added a group of emergency measures, if the tank used in the absence of water, heating can not make it, it will be through the intelligent alarm way to inform the drinking machine owner to remind the owner to ensure the safety of the system, let people use them more stable. For this design, comfortable to ensure more convenient use for users, users in the process of security. The design of the intelligent level is relatively high, automatic operation according to the user to achieve.目錄 摘要3 Abstract.3 引言.4第一章 系統(tǒng)功能設(shè)計5第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計72.1 51單片機最小系統(tǒng)72.2 溫度檢測部分72.3按鍵設(shè)計82.4 繼電器控制部分82.4.1 電磁閥控制92.4.2 加熱電阻控制92.5顯示電路102.6液位檢測112.7 報警電路112.8紅外控制電路12第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計133.1主程序設(shè)計133.2溫度子程設(shè)計143.5 按鍵子程序設(shè)計173.6 繼電器控制子程序設(shè)計203.7 顯示子程序設(shè)計20第四章PCB板的設(shè)計24參考文獻25總結(jié)26致 謝27附錄：28引言如今生活中，社會發(fā)展異常迅速，人們開始對平時生活的要求也是一步一步上升中，在現(xiàn)在打社會生活中，有許多的家用品、辦公用品都開始智能化了、自動化了。向飲水機已經(jīng)在所有家庭、辦公室許多地方普遍使用的電器而言也朝著自動化、智能化發(fā)展方向。但是現(xiàn)在的水源污染比較嚴(yán)重，人們對于自己的健康生活要求也越來越重視，所以對于用水而言，變得著外看重，當(dāng)人們在商店選飲水機時會格外注意一些比較智能、而且很安全的飲水機。這個就是這個課題研究的意義所在，怎么樣才能使飲水機更加智能化呢？還有實現(xiàn)對飲用水消毒呢？傳統(tǒng)的飲水機在國外已經(jīng)被淘汰了，傳統(tǒng)飲水機只擁有普通的加熱功能，而加熱過程總會導(dǎo)致水的礦物質(zhì)流失，喝這種水不利于人體健康。所以在國外和國內(nèi)生產(chǎn)的飲水機都會有一個設(shè)計，防止千滾水設(shè)計，而且已經(jīng)實現(xiàn)了溫度可隨意調(diào)節(jié)控制，從而真正做到了安全飲水健康飲水。1還有些功能更加強大的飲水機擁有制冷效果，智能化水平也相對來說比較高。因此，這也為本設(shè)計提供了設(shè)計要求：安全健康、智能化水平較高。第一章 系統(tǒng)功能設(shè)計 本設(shè)計由單片機本模塊、傳感器模塊、用戶按鍵模塊、LCS12864顯示模塊、電磁閥模塊構(gòu)成。傳感器模塊采用了DS18B20數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度采集、顯示部分使用芯片LCD12864實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，可以形成一個良好的人機界面信息交換。液位檢測部分采用光電液位傳感器監(jiān)測液位，當(dāng)飲水機的水位過低時，蜂鳴器發(fā)出報警，LED指示燈亮。重置按鈕設(shè)計實現(xiàn)用戶模式選擇和用戶所需的溫度設(shè)置。用戶可以根據(jù)不同的需要選擇性地設(shè)置不同的參數(shù)。系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定，操作更加簡單，如圖1所示系統(tǒng)框圖。圖1系統(tǒng)框圖第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 51單片機最小系統(tǒng)STC89C52是一種相對來說比較高性能、低功耗CMOS 8位微控制器，它擁有8K在系統(tǒng)中可以編程FLASH存儲器,而且它在單芯片上，擁有在系統(tǒng)FLASH可編程、靈巧的CPU 8位、定時器、三十二位I/O 口線、512字節(jié)R A M，內(nèi)置M A X810、4 K B EEP R O M復(fù)位電路、外部中斷四個、一個4級7向量中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口、3個十六位計數(shù)器/定時器。使得該芯片更能適用各種場合。2最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成，復(fù)位電路如圖2所示。圖2復(fù)位電路當(dāng)單片機復(fù)位端口出現(xiàn)有高電平信號而且多于兩個或者兩個以上的機器周期時單片機將會復(fù)位?；旧隙际怯?1 M晶振作為系統(tǒng)時鐘。晶振電路圖如圖3所示。圖3 晶振電路原理圖2.2 溫度檢測部分飲水機經(jīng)常被用作溫度開關(guān)的溫度控制裝置，當(dāng)溫度達到溫度時鎖定開關(guān)的溫度，溫度開關(guān)會使適當(dāng)?shù)拈]幕式和開幕式。溫度開關(guān)的價格相對比較低，但是因為設(shè)計所需要實現(xiàn)的智能控制和用戶溫度的控制，因此溫度開關(guān)已經(jīng)無法滿足這個設(shè)計要求。所以，D S18 B20數(shù)字溫度傳感器的使用，傳感器并不需求外部電路通過程序在完成對溫度的采集工作，A/D轉(zhuǎn)換通常采用的是for.ds18b20單片機讀取單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，有6個臨時存儲單元存儲器單元49字節(jié)，和單片機溫度采集所需的值存儲在9個字節(jié)的零字節(jié)，第一個字節(jié)。因為信號讀出芯片為數(shù)字信號，所以他們需要被轉(zhuǎn)換為一個二進制數(shù)十進制數(shù)為收購人員使用更直觀的溫度value.ds18b20精確度最高，使用了一系列的算法12，L最低精確度是9，范圍為55°125°滿足與設(shè)計的要求并且價格比較低，所以這個設(shè)計所采用的是D S18B20為溫度檢測部分為核心裝置。因為該傳感器的輸出電路較小，因此它需要添加4.7k以上的拉電阻從而確保該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸。4具有少量的I / 0，這就是它的優(yōu)點，溫度檢測電路如圖4所示。圖4 溫度檢測電路原理圖2.3按鍵設(shè)計KEY1為進入外部中斷的按鍵，KEY4，KEY3，KEY2三個按鍵的工作模式工作模式為：沏茶模式，固定的水溫85；咖啡模式，固定的水溫65；還有用戶想要自己設(shè)置的溫度，也可以通過按鍵進行選擇確定。KEY5為自動檢測水箱液位按鍵。設(shè)計原理如圖5所示。圖5按鍵模塊 2.4 繼電器控制部分繼電器的種類多種多樣如中間繼電器時間、繼電器電磁繼電器、固態(tài)繼電器、因此繼電器的工作原理動是相同的，簡單點來說它就是保護流控開關(guān)可以實現(xiàn)小電流控制大電流，屬于控制的功能。 6 這個設(shè)計使用的繼電器是電磁式繼電器，這種類型的繼電器是用觸點和由線圈兩部分組合而成的，當(dāng)電流流過這個線圈他將會產(chǎn)生磁力因此使觸電吸和，而它就會使常閉觸點所斷開，常開觸點所導(dǎo)通達到控制的功能。5V直流電壓控制電磁閥和3000W的加熱電阻絲這樣就能夠完成了。繼電器的型號一定要選擇準(zhǔn)確，選擇能通過電流金額正確的如最大承受功率，如果選擇錯誤會使繼電器的破損,2.4.1 電磁閥控制等到熱水箱中的水加熱完成之后，當(dāng)系統(tǒng)檢測到出水口放有水杯時，系統(tǒng)電磁閥門將會開啟。如果水口沒有水杯，電磁門不會開啟。因為電磁閥門是一個通過電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用來控制流體的元器件之一。當(dāng)鐵芯出現(xiàn)磁力的時候，就說明閥門里面的線圈有電流通過，從而吸引彈簧取消彈簧的壓力讓閥口打開來，還有在額定工作電壓之內(nèi)，閥口的打開幅度越大，流進電磁們的電流就愈大。這個系統(tǒng)所采用也是12V供電，還是單向電磁閥。 7 這樣一來將會非常節(jié)約成本而且大大的減少了設(shè)計的難度。使用電磁式繼電器可以實現(xiàn)小的電流對大的電流的控制。原理圖如圖6所示。圖6 閥門控制電路2.4.2 加熱電阻控制一般的加熱電阻基本上都是依靠焦耳定理的。電阻的發(fā)熱值就是電阻的阻值和流過電阻電流值的平方的乘積。因此加熱電阻的功率一般都是比較大，而且基本上都是220V交流電直接通電。所以在使用直流穩(wěn)壓電源已經(jīng)無法完成它的要求，而且只要稍微處理不當(dāng)將會使系統(tǒng)損壞和導(dǎo)致用戶人身安全。如果要繼續(xù)用電磁式繼電器使弱電和強電兩個的控制，就必須慎重選擇繼電器的型號?？刂圃黼m然一樣但是因控制的是220 V功率電子裝置，因此一定要使用大功率繼電器，讓它通過10 A電流，這也是為了預(yù)防安全事故的發(fā)生，還是為了保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這個也是這個設(shè)計的重點難關(guān)，使用弱電控制強電必須通過不斷的測試。由于這個設(shè)計需要迅速加熱的功能，因此熱水箱容水量中不能太大，而且加熱電阻的功率一定要滿足條件，經(jīng)過反復(fù)測試，3KW的加熱電阻就非常穩(wěn)定。8而且使用軟件編程控制熱水箱中的水將不會進行多次煮沸，預(yù)防千滾水對于人體的潛在危害。原理圖如圖7所示。圖7 電阻絲的控制電路2.5顯示電路為了實現(xiàn)具有良好穩(wěn)定的人機交換界面， 而且也能夠?qū)⒉杉男畔⑼耆@示出來，所以采用的液晶顯示屏是LCD12864。10選用LCD12864的主要原因是LCD12864自帶文字庫可以直接顯示文字。并且屏幕顯示較大方便直觀如圖8所示。圖8 顯示電路LCD12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊可以顯示64×256點陣顯示是的RAM和圖形漢字建成8192文字和128字符，擁有背光功能3.3-5v電源具有很多種功能，比如：睡眠模式，自定義字符，屏幕轉(zhuǎn)換。 11 可以適用于并行讀和讀寫串行寫兩種工作方式。運作的模式是利用單片機P2.7口控制在LCD12864擁有復(fù)位的功能，如果復(fù)位端有一個高層次的LCD12864復(fù)位時，因設(shè)計的LCD12864控制，就會并行讀取方式，使單片機的P0口和LCD12864接口連接數(shù)據(jù)，在利用單片機控制E口和RS，R /W實現(xiàn)控制LCD12864。2.6液位檢測檢測液位最重要的就是為了預(yù)防熱水箱無水空燒的危險。如果熱水箱空燒，不僅會導(dǎo)致加熱電阻的破損，還會造成較大安全危險。檢測液位的方法有很多種，最簡單方便的辦法就是利用兩個導(dǎo)線直接放入水箱之中，如果兩個導(dǎo)線完全浸沒在水平表面上的時候，水就會像導(dǎo)線，兩根導(dǎo)線導(dǎo)通I/0口就可以檢測到相對應(yīng)的電信號。這樣來說，雖然廉價簡單，畢竟可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)點缺失。因此利用穩(wěn)定性更好而且用起來也非常方便的光電式液位傳感器。這個設(shè)計所采用傳感器型號為XKC-W001-NPN，這款型號的液位傳感器不僅可以適應(yīng)不相同顏色、不同程度透明度的液體液位的檢測。這個液位傳感器特點功能有，可以用紅外光電效應(yīng)，只要這個傳感器上電之后，就會使傳感器當(dāng)中的紅外發(fā)射頭發(fā)出紅外線，如果沒有遇到液體時，紅外線就不會發(fā)生任何效應(yīng)。當(dāng)檢測到液位時就會發(fā)出反射現(xiàn)象使紅外接收頭立馬就會接收到反射信號，這樣一來傳感器的輸出端口將會實現(xiàn)低高電平的轉(zhuǎn)換，把光信號轉(zhuǎn)換成了電信號讓使用者收集。輸出端口的傳感器，就是黃線可以直接和單片機I/0相連接，因為輸出信號的電流不夠，所以必須在傳感器黃線和白線之間加入10K拉電阻放大電流信號，確保信號傳輸?shù)目煽啃?。傳感器紅線接5V電源，藍線接地實傳感器供電，確保傳感器正常工作 8 。如圖9所示圖9液位傳感器典型接線圖2.7 報警電路報警電路通常是采用無源蜂鳴器作為報警的電路主器件。無源蜂鳴器它是流控器件，只要當(dāng)它在規(guī)定范圍之內(nèi)流進的電流值越大，蜂鳴器它的響度就會越大。而且如果頻率不固定還能夠利用編程控制，為了確保流經(jīng)蜂鳴器的電流，所以必須要利用三極管使電流放大。設(shè)計所用的三極管是2N222 NPN型三極管，128倍放大值更加容易實現(xiàn)飽和度。 12 利用1 K電阻當(dāng)作限流電阻預(yù)防三極管燒壞如圖10所示。 圖10蜂鳴器報警電路2.8紅外控制電路紅外線自動控制是用來控制紅外探測的設(shè)計在熱水箱中的水，發(fā)射紅外屏蔽遇到的被反射接收到的紅外接收頭。通過放大器和一個用于外圍設(shè)備的電壓比較器的外部設(shè)備的出口檢測容器。電壓比較器是多種多樣的，因為只有一個運算放大器，美國E單操作amplifier，op29是一個低噪聲雙極運算放大器的開環(huán)增益，低輸入失調(diào)電壓，可用于多種場合。 13電源供應(yīng)范圍F +3 + 18v 。圖13顯示原理圖。原理圖顯示，紅外發(fā)射器和紅外發(fā)射頭與RPR220，和設(shè)計簡單，R16是電位器，可用來設(shè)置比較電壓.如圖11所示。 圖11 光電檢測電路第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1主程序設(shè)計程序進行按鍵檢測，通過不同的按鍵可以輸入到一個不同的子程序，實現(xiàn)對各功能的控制。系統(tǒng)主流圖如圖12所示。 圖12主程序流程圖3.2溫度子程設(shè)計溫度子程序它可以控制DS18B20的單總線，它所進行的初始化，還有的是溫度讀取后和溫度的讀取對二進制的數(shù)據(jù)進行改變從而轉(zhuǎn)換十進制，以便其他子程序的調(diào)用根據(jù)芯片手冊上的時序圖編程即可完成對DS18B20的控制。 14 總線從開始到的時候就已經(jīng)開始準(zhǔn)備發(fā)出一個480us的較短短復(fù)位脈沖，它會在T1時釋放，總線在等待中，只要復(fù)位成功，就會在15 60us之后讓DS18B20 DS18B20發(fā)射出這個高脈沖到主機上面，接著它復(fù)位成功T2時刻就會發(fā)出長60 240us的低脈沖，但是每一次進行溫度采集時都將需要復(fù)位。參考程序如下；程序控制采用的是單總線DS18B20，DS18B20的讀取讀取溫度和初始化和二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)據(jù)的溫度，方便使其他子程序C一切。在根據(jù)時序圖的芯片手工編程就可以完全控制。復(fù)位時序圖如圖13所示。 圖13復(fù)位時序圖主機總線剛開始發(fā)出短480us的復(fù)位脈沖，T1時在等待釋放的總線，只要復(fù)位成功，它就會在15 60us到DS18B20發(fā)送出高P后信號反映給主機，然后在時間T2脈沖60 240usD S18B20是一個低溫度采集每一次成功復(fù)位。必須要重置。該程序如下；void Init18b20 (void)/初始化DS18B20子程序D18B20=1; / 拉高輸出1_nop_();/空操作 延時1US左右D18B20=0; /拉低信號TempDelay(80); /delay 530 uS/80 大概延時530US_nop_();/空操作 延時1US左右D18B20=1; / 拉高輸出1TempDelay(14); /delay 100 uS/14 延時100US 樣子if(D18B20=0)/判斷器件是否存在 flag = 1; /detect 1820 success! /傳感器反饋正常 則讓flag=1flag = 0; /detect 1820 fail! else TempDelay(20); /20 /延時20US樣子_nop_(); _nop_(); D18B20 = 1; 寫數(shù)據(jù)時序圖如圖14所示圖14寫時序圖當(dāng)主機總線從t0就開始保持穩(wěn)定在15us的低電平然后在t1時使電平拉高穩(wěn)定在45us之上，主機就可以從總線上讀取DS18B20放在總線上面的數(shù)據(jù)。15讀取每個位數(shù)據(jù)之間的間隔一定大于1us。參考程序如下：void WriteByte (uchar wr) /單字節(jié)寫入unsigned char idata i;/定義變量 ifor (i=0;i<8;i+)/循環(huán)8次寫8位數(shù)據(jù)D18B20 = 0;/拉低準(zhǔn)備數(shù)據(jù)_nop_();/稍作延時D18B20=wr&0x01;/ 數(shù)據(jù)最低位給到總線上TempDelay(3); /delay 45 _nop_();/稍作延時_nop_();/稍作延時D18B20=1;/ 拉高數(shù)據(jù)wr >>= 1;/數(shù)據(jù)左移移位 高位移入低位圖15讀取序圖當(dāng)主機總線從t0時就開始穩(wěn)定在15us的低電平然后當(dāng)它在t1時就將電平拉高穩(wěn)定45之上，主機就能夠從總線上面讀取DS18B20放在總線上面的數(shù)據(jù)。讀取每個位數(shù)據(jù)之間間隔一定大于1us。參考程序如下：unsigned char ReadByte (void) /讀取單字節(jié)unsigned char idata i,u=0;/聲明變量for(i=0;i<8;i+)/循環(huán)8次讀取8位數(shù)據(jù)D18B20 = 0;/拉低準(zhǔn)備信號u >>= 1;/數(shù)據(jù)左移一位D18B20 = 1;/拉高準(zhǔn)備讀取if(D18B20=1)/判斷總線高電平的話u |= 0x80;/保存數(shù)據(jù)TempDelay (2);/延時一下 _nop_();/稍作延時return(u);/8位數(shù)據(jù)讀取完 返回3.5 按鍵子程序設(shè)計這個設(shè)計一共設(shè)計出了五個按鍵，這五個按鍵主要功能是為了修改標(biāo)志位flag,從而可以使程序穩(wěn)定的通過判斷標(biāo)志位flag進入到相應(yīng)的程序中。程序流程圖如圖17所示。圖16按鍵子程序流程圖這個程序設(shè)計思路是，（按鍵1）S1與單片機中的外部中斷1相連接，如果按下S1就會進入外部中斷1相應(yīng)的子程序當(dāng)中，而且在這個子程序當(dāng)中進行循環(huán)。在通過S4，S3，S2選擇系統(tǒng)這三個不同的工作模式,它們的模式為：沏茶模式，固定的水溫85；咖啡模式，固定的水溫65；還有用戶想要自己設(shè)置的溫度，也可以通過按鍵進行選擇確定。假如用戶想要退出選擇模式選擇，就會進入到普通的冷水使用。S5按下就會終止按鍵子程序的循環(huán)。這個設(shè)計也是為了預(yù)防空燒的情況發(fā)生，它將會在每次循環(huán)前時候自動檢測水箱液位波動。故因此，絕對不會出現(xiàn)程序邏輯混亂從而導(dǎo)致水箱空燒的情況，參考程序如下：if(s2=0)/咖啡模式 delay(5);/延時5MS消除按鍵抖動 if(s2=0)/再次判斷S2是否按下 是則不是干擾 while(!s2);/等按鍵松開 lcd_wcmd(0x01); /LCD 清屏 init_disp3();/調(diào)用對應(yīng)咖啡模式顯示子程序 hot=0;/開啟加熱 green=1;/綠指示燈滅 yellow=0; /黃指示燈亮 red=1; /紅指示燈滅 while(1)/循環(huán)控制 TemperatuerResult();/讀取溫度值 if(Temperature>30)/判斷溫度是是否達到設(shè)定 finish();/調(diào)用完成子函數(shù)lcd_wcmd(0x01);/顯示先清屏 init_disp2();/調(diào)用顯示 break;/達到設(shè)定溫度返回 if(s5=0)/S5按鍵檢測 delay(5); /延時5MS消除按鍵抖動if(s5=0)/再次確認按下 lcd_wcmd(0x01); /清屏init_disp2();/調(diào)用對應(yīng)顯示red=1;/紅指示燈滅yellow=1;/黃指示燈滅 green=1;/綠指示燈滅break;/返回退出 /*/ 這個程序是咖啡模式中的程序。3.6 繼電器控制子程序設(shè)計這段程序為系統(tǒng)的主要控制程序，所以在這里介紹的比較詳細一些。這段程序最主要的是用4個繼電器的吸和與斷開，讓它實現(xiàn)對控制加熱電阻絲，電磁閥。當(dāng)它檢測到水箱缺水的時候M C U相應(yīng)I/O口就會輸出低電平，從而繼電器吸和，在通過外部12V電源供電，當(dāng)液位傳感器檢測到熱水箱加滿水過后就會使繼電器斷開，在這個時候熱水箱在一定時間之內(nèi)沒有加滿水就會使繼電器斷開，并且報警。在正常情況之下，水箱加滿水之后M C U控制大功率繼電器就會吸和，就開始加熱電阻絲工作。D S18B20工作采集水溫，只要水溫大于用戶所設(shè)定的程序時就會使控制加熱電阻絲的繼電器斷開，控制系統(tǒng)就會停止加熱。然后由紅外傳感器監(jiān)測有沒有有接水杯子放在熱水出水的位置，只要有杯子就會在液晶屏幕上顯示文字用于提醒用戶。過一段時間之后控制電磁閥的繼電器常開觸點將會閉合，常閉觸點就會打開，熱水也就自動流出。這時候就可以通過按鍵開關(guān)關(guān)閉電磁閥，如果當(dāng)時沒有按按鍵開關(guān)，那么過一會它將會自動關(guān)閉，這時候系統(tǒng)就會返回到用戶初始選擇的工作模式界面中。如圖17所示圖17繼電器控制流程圖3.7 顯示子程序設(shè)計這個顯示的部分用的LCD12864，LCD12864自帶文字庫使用方便。并且能用串行數(shù)據(jù)的傳輸和并行數(shù)據(jù)的傳輸。顯示子程序所用的是LCD12864并且進行數(shù)據(jù)傳輸方式。根據(jù)LCD12864讀寫時序圖就可以完成對LCD12864的控制。LCD12864上面每顯示一個文字就相當(dāng)于在一個16*16的矩陣上顯示出文字，但是由于LCD12864每一行至多能夠顯示出八個文字，所以每一次在寫入所顯示的數(shù)據(jù)時，第一步就是要把所顯示的位置坐標(biāo)所確定好了，當(dāng)使用X軸，Y軸來確保顯示數(shù)據(jù)在液晶屏上顯示的位置。參考程序如下：void lcd_pos(uchar X,uchar Y)/ 設(shè)定液晶顯示坐標(biāo) uchar pos; if (X=1)/X=1的話 X=0x80;/ 顯示到第一行的設(shè)定 else if (X=2) /X=2的話 X=0x90; / 顯示到第2行的設(shè)定 else if (X=3) /X=3的話 X=0x88; / 顯示到第3行的設(shè)定 else if (X=4) /X=4的話 X=0x98; / 顯示到第4行的設(shè)定 pos = X+Y ; /整合坐標(biāo)位置 lcd_wcmd(pos); /顯示地址 寫入液晶LCD12864寫時序圖如圖18所示：圖18寫時序圖根據(jù)這個寫時序圖既可以知道：E的端口由低電平拉高，R/W由高電平拉低，RS由VIN1時由高電平拉低。而且通過一段延時之后就會使數(shù)據(jù)寫入在平行接口上面。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入之后在過一段時間將，E端口拉低，RS拉高，R/W拉高。從而來完成一個個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入到LCD12864。在寫入程序中分為寫入所顯示數(shù)據(jù)和寫入命令，當(dāng)寫入所顯示數(shù)據(jù)就會寫入的數(shù)據(jù)所相應(yīng)的ASCLL碼或者文字庫里自帶的文字，但是寫入命令卻是直接更改LCD12864內(nèi)部寄存器里的參數(shù)。參考程序如下：void lcd_wdat(uchar dat)/給液晶寫一字節(jié)數(shù)據(jù) while(lcd_busy();/等待液晶空閑再送數(shù)據(jù)以免出錯 LCD_RS = 1;/RS 腳拉高 LCD_RW = 0; /RW 腳拉低 LCD_EN = 0; /EN 腳拉低 P0 = dat;/ 數(shù)據(jù)送P0口 delayNOP();/短延時 LCD_EN = 1;/ EN腳拉高 delayNOP();/短延時 LCD_EN = 0; ;/ EN腳拉低/*/ void lcd_wcmd(uchar cmd)/給液晶寫一字節(jié)指令 while(lcd_busy();/等待液晶空閑再送數(shù)據(jù)以免出錯 LCD_RS = 0; ;/RS 腳拉低 LCD_RW = 0; /RW 腳拉低 LCD_EN = 0; /EN 腳拉低 P0 = cmd; / 命令送P0口 delayNOP();/短延時 LCD_EN = 1;/ EN腳拉高 delayNOP();/短延時 LCD_EN = 0; ;/ EN腳拉低LCD12864第四章PCB板的設(shè)計硬件部分調(diào)試分別為焊接檢測，PCB圖審核和PCB板的檢測，原理圖審核。而原理圖是這個硬件設(shè)計的核心部分，只要這個原理圖出問題那么這個整個設(shè)計都會出現(xiàn)無法正常工作，還會導(dǎo)致重新制作PCB的危險。因此這個原理圖的審核是硬件調(diào)試的最關(guān)鍵部分。只有確定原理圖繪制正確了，才能夠繪制PCB圖，PCB圖的繪制也其中的重重之重，必須得注意，尤其是各種元器件的封裝絕對要準(zhǔn)確。只要PCB圖繪制完成之后就可以發(fā)給工廠，讓它進行制作。這樣小心制作下出現(xiàn)焊接的問題以及PCB斷線打問題可能性將會縮小很多。但是要是手工印制的PCB板的話那就得注意很多的問題，當(dāng)然解決掉這些問題也是這個硬件調(diào)試工作之中最主要的部分。第一步就是把PCB板轉(zhuǎn)印到銅板上，然后就是仔細檢查有沒有短線的位置，這個步驟也是為了減少后期整體硬件調(diào)試的難度，確保后期制作的安全，只要存在斷線的地方就要用黑色碳素筆把斷線地方接好。下一步就是在將印好的銅板放置在腐蝕液里面腐蝕。還有一定要把腐蝕的時間把握好，這里面需要注意的事項就是不能直接將銅板丟入腐蝕液之中或在放置時把銅板水平放置在水面上。放進去時角度一定要傾斜的放，然后銅板就會自然水平的漂浮在腐蝕液上面，這樣做的話就可以加快腐蝕速度而且起泡出現(xiàn)的可能性就會大大降低減。當(dāng)銅板腐蝕完成了以后后，還要更加仔細的檢查電路有沒有斷線的地方，也有可能是因為腐蝕時間過長從而導(dǎo)致這個斷線問題發(fā)生。只要出現(xiàn)就要在PCB板上補上線。當(dāng)確保了PCB板的電路沒有任何問題的時候，就可以對PCB板進行鉆孔，鉆孔的鉆頭要選用適合，焊盤大小的固定，通孔的尺寸也是固定的，鉆頭使用不當(dāng)將會使焊盤破損。PCB所有工藝流程完成后就需要在PCB板上放置元器件經(jīng)行焊接。如圖19所示。圖19 PCB板參考文獻1謝自美:電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）,華中科技大學(xué)出版社，2002,P23-P34 2歐大生、楊杉：電路設(shè)計與制板Protel DXP實用教程,西安電子科技大學(xué)出版社，2004,P45-P56 3沙占友：智能傳感器系統(tǒng)的設(shè)計,電子工業(yè)出版社,2004.06,P34-P45 4張慶雙：電源應(yīng)用電路集萃,機械工業(yè)出版社，2005,P56-78 5康華光、陳大欽：電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）,高等教育出版社，1999,P89-P101 6常健生：檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù),機械工業(yè)出版社,2003.01,P56-P65 7陳德福、林君：智能儀器,機械工業(yè)出版社,2005.02,P78-P98 8張志銳: 數(shù)字電路設(shè)計與實際電路,華南理工大學(xué)出版社，1988.10,P23-P24 9鄒延: 使用電子電路手冊,北京高級教育出版社,1988.11,P67-P73 10任為民: 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo),中央廣播電視大學(xué)出版社，1997.5，P45-P47 11秦娟娟、吳年祥: 基于單片機的智能控制應(yīng)用設(shè)計，安徽理工大學(xué),2011.12，P19-P23 12伍建陽：飲水機制造基礎(chǔ)，機械工業(yè)出版社，1999.1，P59-P61 13楊素行：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程，高等教育出版社，2006.5，P2-P3 14高吉祥：電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計，電子工業(yè)出版社，2011.4，P23-P25 15姜忠良、陳秀云：溫度的測量與控制，清華大學(xué)出版社有限公司, 2005，P100-P110總結(jié)通過這次課程設(shè)計的練習(xí)，我收獲很多，不僅提高了自己在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用方面的實踐技能，也樹立了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，更培養(yǎng)自己綜合運用理論知識解決實際問題的能力，這是一次深刻的自我實踐課程的練習(xí)，在電路設(shè)計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)中，我們都碰到了很多的問題，在這一過程中我們通過不斷的學(xué)習(xí)、查資料、請教老師同學(xué)等方式逐步又解決了問題,同時，在這一提出問題、解決問題的過程中，懂得了如何去學(xué)習(xí)去運用。 我的這次課程設(shè)計是第一次將理論知識運用到具體實踐的學(xué)習(xí)，感觸很深，在開始的時候往往沒有頭緒，不知如何下手，通過老實得值、同學(xué)的幫助，進步很大，主要有如下幾方面的提高： 首先，初步掌握了數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計的基本方法，根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標(biāo)，初選電路，通過調(diào)查研究，設(shè)計計算，確定電路方案；選測元器件，連接仿真電路，獨立進行測試，并通過調(diào)試改進方案，分析實驗結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告；其次培養(yǎng)了一定的自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題的能力，在這次的電路測試中，排除一些設(shè)計故障往往牽涉到很多問題，故具有扎實的基礎(chǔ)理論知識是設(shè)計的根本和前提，從而加深了學(xué)習(xí)理論知識的重要性，但僅有理論知識是不夠的，還要有較強的變通能力，懂得真正的運用。最重要的是加深了協(xié)作與相互學(xué)習(xí)的團隊精神的認識，從與同學(xué)的交流也更加鞏固了所學(xué)知識，領(lǐng)悟的更加深刻，在這里最重要的是信息的共享很珍貴，之間的設(shè)計方案與想法，往往也是思路的源泉，故而加強協(xié)作與溝通是這次設(shè)計取得成功的所在。  致 謝這篇論文在夏淑麗導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無法、平易近人的人格魅力對本人影響深遠。不僅使本人樹立了遠大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是在夏淑麗導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫論文的過程中，遇到了很多的問題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問題都得以解決。所以在此，再次對老師道一聲：老師，謝謝您！時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進，畢業(yè)論文的完成也隨之進入了尾聲。從開始進入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！在此我向徐州工業(yè)技術(shù)職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子專業(yè)的所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們?nèi)甑男燎谠耘啵x謝你們在教學(xué)的同時更多的是傳授我們做人的道理，謝謝三年里面你們孜孜不倦的教誨！三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這三年來我遇到了如此多的良師益友，無論在學(xué)習(xí)上、生活上，還是工作上，都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在一個充滿溫馨的環(huán)境中度過三年的大學(xué)生活。感恩之情難以用言語量度，謹(jǐn)以最樸實的話語致以最崇高的敬意。最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬他們，報答他們！爸媽，我愛你們！“長風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟滄海。”這是我少年時最喜歡的詩句。就用這話作為這篇論文的一個結(jié)尾，也是一段生活的結(jié)束。希望自己能夠繼續(xù)少年時的夢想，永不放棄附錄：原理圖THANKS 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