《基于单片机的多功能饮水机设计》毕业设计.docx

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1、基于单片机的多功能饮水机设计【摘要】随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独特的分支，单片机的应用领域也越来越广泛。本文所设计的智能饮水机就是单片机结合传感器的一个简单应用。本设计综合单片机、电子技术理论，从实际出发，完善了饮水机的功能。设计方案主要采用数字温度传感器作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器。整个系统实现了加热、对温度上下限的控制和定时加热功能。由于采用了自动检测和控制的电子设计技术，可较好地实现对水温的测量和控制，具有较广泛的应用前景。【关键词】：温度采集，主机单元，存储单元，控

2、制ABSTRACTWiththedeve1opmentofcomputertechno1ogy,computertechno1ogymicrocontro11ertechno1ogyhasbecomeoneoftheuniquebranch,microcontro11erapp1icationfie1dofmoreandmorewide1y.Thisdesigninte11igentwaterdispenserissimp1yasing1e-chipcombiningsensorapp1ications.ThesystemdesignintegratedSCMande1ectronictech

3、no1ogytheory,from1iferea1ity,perfectthefunctionofwaterdispenser.Designscheme,main1yadoptsdigita1temperaturesensorDS18B20consistingtemperaturemeasuringsystemasthetestunitandUSESaAT89C52ashostunit,X5045EEPROMasstorageunit,HD7279chiptomanagethekeyboardandscreen.Thewho1edesignsystemrea1izethreefunctions

4、,name1yheating,forthetemperaturecontro1oftheupperandtimingheating.Comparedwiththetraditiona1waterdispenser,asaresu1toftheautomaticdetectionandcontro1ofe1ectronicdesigntechno1ogy,canbeachievedfortemperaturemeasurementandcontro1,andhasabroadprospectofapp1ication.KEYWORD：temperaturegathering,thehostuni

5、ts,storage1ocationandcontro1引言一、总体设计3二、硬件设计4（）AT89C52丫。-04（二）温度采集单元5（三）数据采集的设置、控制单元8（zy）.S*yC10三、软件设计H（一）主程序设计H（*）C彳牛12（三）DS1302的软件设计13总结1515附录二15附录三15少21致谢20引言随着科技的发展，单片机技术已经渗透到人类生活的方方面面，在家用电器、通讯产品等日用电子设备中都可见到单片机。目前广泛使用的饮水机，具有价格低廉、制造简便等优点。但是随着用户长时间使用，这些饮水机的缺点逐渐暴露出来，主要体现在以下几个方面：第一，功能相对简单。只有简单的温度控制，用

6、户不能根据自己的喜好设定温度。第二，能耗较大。在无人使用时，饮水机仍处在开机状态，造成了能源的大量浪费。第三，长期饮用饮水机里的水会对健康不利。由于广泛使用的饮水机烧水不能完全沸腾，长期饮用这种水会对身体造成较大的伤害。本论文所设计的饮水机是在单片机控制下进行的温度控制，并通过显示器显示温度。对单片机及外围设备为主的系统进行了硬件和软件设计，并在此设计的基础上给出相应的原理图。设计方案中主要采用数字温度传感器DS18B20组成的测温系统作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器。整个设计系统实现了加热、对温度上下限的

7、控制和定时加热的功能。采用的自动检测和控制的电子设计技术，可较好地实现对水温的测量和控制，具有较广泛的应用前景。用户可根据自己实际情况来设定不同的温度上限。上电后系统将自动运行，显示的是当前的水温，按一次设定按键可实现温度控制的上限值。温度下限、定时开关机步骤同上相似。用增键、减键、左右键来完成对应的参数设置。一、总体设计多功能饮水机总体框图如图1.1所示。本系统主要由单片机、温度传感器、控制电路、1ED显示、键盘、电源电路组成。系统以AT89C52单片机为核心，数字温度传感器将采集到的温度数据送入单片机处理，再将处理好的数据送到HD7279,进行按键和数码管的管理。程序采用E2PR0M存储器

8、，可以很容易的实现软件升级，从软件方面提高准确度。同时，可以对加热实现基本的控制，有效防止“千滚水”对身体造成的伤害。图1.1总体框图二、硬件设计（一）AT89C52单片机1.AT89C52单片机特点：兼容MCS51指令系统；8k可反复擦写（1000次）F1ashROM；32个双向I/O口；256x8bit内部RAM；3个16位可编程定时/计数器中断；时钟频率0-24MHz;2个串行中断；可编程UART串行通道；2个外部中断源；共6个中断源；2个读写中断口线；3级加密位；低功耗空闲和掉电模式；软件设置睡眠和唤醒功能。2 .T89C52的硬件结构（1）数据存储器AT89C52有256个字节的内部

9、RAM,高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。（2）中断系统AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INTO和INT1）,3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行中断。（3）定时器此部分由3个16位可编程定时器：定时器0、定时器1和定时器3组成。串行口PO口：是一组8位漏极开路型双向I/O口，也是地址/数据总线复用口。P1：是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TT1逻辑门电路。P2:是一个带

10、有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TT1逻辑门电路。P3:是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TT1逻辑门电路。3 .外部引脚及功能（I）AT89C52各引脚总体介绍（如图2.1所示）U1VCC_20_POOADOXTA11PO.VAD1XTA12P0AD2P03/AD3PowAD4P0.5/AD5P0.dAD6P07/AD7BSTP1J0/T2P1.VT2E3(A1EP1.2PSO叔DP1JP1.6P1.7P3j6WRP22ZN。W届P23Z11VSSP2MJ5P2.4ZA12P2*M3图2.1AT

11、89C52引脚配置D电源引脚VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。2）时钟引脚XTA11（19脚）和XTA12（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHZ晶振。3）RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，使单片机复位。4）PSEN程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当T89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。5）EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为OOOOH-FFFFH）,EA

12、端必须保持低电平（接地）。如果加密位1B1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。（二）温度采集单元1温度传感器（1）DS18B20温度传感器的特点本单元选用DS18B20温度传感器来进行温度数据的采集，其特点如下：单线结构，只需一根信号线和CPU相连。不需要外部元件，直接输出串行数据。不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V5V.测温精度高，测温范围为：-55125,在ToC85C范围内，精度为0.5。测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0.0625。数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制,9位精度的转换时间为93.75ms,10位精度的转换时间187

13、.5ms,12位精度的转换时间750mso具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值。可通过报警搜索命令识别哪片DS18820采集的温度超越上、下限。(2)DS18B20内部结构DS18B20主要由四部分组成：64位光刻RoM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和T1、配置寄存器。64位光刻ROM:使每一个出厂的DS18820地址序列号都各不相同，这样，就可以实现一根总线上挂接多个DS18820o温度传感器:完成对温度的测量，输出格式为16位符号扩展的二进制补码。低温触发器T1、高温触发器TH：用于设置低温、高温的报警数值。DS18820完成一个周期的温度测

14、量后，将测得的温度值和T1、TH相比较，如果小于T1,或大于TH,则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令，作出响应。修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对T1、TH写入。配置寄存器：RO、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等。(3)DS18B20与单片机接口电路如图2.2所示，DQ为温度传感器的数据输入/输出端，接到单片机的P2.0口。GND接地,VCC接电源.DS18B20温度传感器将感受到的水温由DQ端口输出，通过单片机P2.0端口送入单片机进行处理与控制。X9.1二34,6.O4:TVopopopopopompopop1p1p1Kpiprp1piKT1NTOXPpppppppDDtE图2.2DS18B20与单片机接口电路2.时钟单元本次设计选用DS1302芯片作为副板的核心单元。(1)芯片引脚DS1302的引脚排列图如图2.3所示，1是后备电源，V“2是主电源。主电源关闭时,时钟能连续运行。当V2Vg+02V时，V院给DS1302供电。Vcc2Vct1W,Vcs给DS1302供电。X1和X2外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。当RST为高电平时