单片机的智能水杯温控系统设计(附件)
本论文是基于单片机的智能温控水杯的设计，在课题的研究中，主要实现了利用温度传感器DS18B20开发测温系统，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定报警温度。本设计主要以单片机作为控制核心，利用半导体制冷技术实现温度的智能化调节。用户可以根据自己的需求来调节水温。本设计还设有自动报警系统。当温度达到用户的温度时，系统会自动报警。系统总体设计方案包括温度器件，按键，主控制器模块，电源方案等的选择。系统硬件电路包括单片机主控电路，温度传感器电路，报警电路等的设计。系统软件部分主要是程序和流程图的设计。本设计的实物使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度控制，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与STC89C52结合实现最简温度控制系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度的控制，有广泛的应用前景。
目录
1绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1主控制器模块的选择 3
2.2 温度器件的选择 3
2.3按键方案的选择 4
2.4显示方案的选择 4
2.5电源方案的选择 5
2.6系统总体设计框图 5
3系统硬件电路设计 6
3.1单片机控制电路 6
3.1.1单片机的简介 6
3.1.2 单片机主控制电路 7
3.1.3复位电路 8
3.1.4时钟电路 9
3.2温度传感器电路 9
3.2.1 DS18B20温度传感器 9
3.2.2控制采集电路 10
3.2.3显示模块电路 11
3.2.4数码管显示驱动电路 11
3.3 蜂鸣器、发光二极管报警电路 12
3.4 系统的温控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
设置 12
4 系统软件设计 14
4.1程序结构分析 14
4.2系统程序流图 14
4.2.1采集电路流程图 15
4.2.2 读温度子程序流程图 15
5 系统的安装与调试 16
5.1安装步骤 16
5.2 系统的调试 16
6总结 19
参考文献 20
致谢 21
附录 22
附录A 整体电路原理图 22
附录B 元器件清单 23
附录C 部分源程序 24
1绪论
1.1研究的背景及意义
当今社会科学技术发展速度惊人的难以想象，尤其是单片机技术及半导体致冷技术。国内外一些发达国家对这方面都投入了相当大的研究。到了二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，热电制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体制冷器。半导体致冷技术是一项特别有研究意义的技术，在现代工业中将会有极大的用处。
相信人们越来越重视生活饮用水的质量。因此我觉得智能水杯地研究非常有市场。而且智能水杯的问世可以大幅度提高人们对饮用水的需求。对提高人们的生活质量有很大的帮助。而且也可以预防人们的失误而带来的伤害。相信会受到广大群众的喜爱。相信智能温控系统得研究会对很多科技方面有很大的应用[1]！
1.2国内外研究现状和发展趋势
科技发展的越来越快，现在很多的智能化的产品已经来到了我们的身边，尤其是每天和我们息息相关的产品 更是提前进入互联网的大军，智能温控水杯的研究在当代社会也在如火如荼的进行。国外对这款产品的研究逐渐趋于成熟的阶段，我国的研究才刚刚开始并逐渐趋于成熟。智能水杯的研究受到国内外广大研究者的热爱，发展趋势很迅猛。目前研究先进的还是智能水杯内置了陀螺仪、重力传感器、温度传感器、触摸感应器和蓝牙4.0模块，通过蓝牙它可以连接到，它可以跟踪你的喝水情况、提醒你完成每天的喝水任务、给你的健康习惯打分，还可以根据你的体质给出每天的饮水量建议。智能温控系统的发展趋势很迅猛，国内外很多的研究者也都投入了很大的研究精力。相信未来智能温控系统的研究会越来越成功。
1.3本课题的研究内容
所述智能控制系统包括控制芯片，所述控制芯片上连接有显示时间的显示模块、按键模块、报警模块、通讯模块、存储模块；所述显示模块设置在杯体的表面，所述按键模块包括分钟调节按钮、小时调节按钮、应急报警按钮以及信息反馈按钮；所述控制芯片接收到信息反馈按钮的输出信号时发送启动信号给通讯模块，所述通讯模块是将信息发送给控制芯片；所述控制芯片接收到应急报警按钮的输出信号时同时发送启动信号给通讯模块和报警模块，所述通讯模块将“紧急信号”发送给报警系统，所述报警系统开启。
本课题是基于智能水杯温控系统的研究，通过传感器的感应信号和单片机控制电路实现对半导体制冷器的控制，从而实现水杯温度的智能控制。水杯的温度可以根据人的要求进行设定温度，启动系统程序使水温达到或保持所设置的温度值的效果。
信号输入模块：通过温度传感器的检测水杯温度，对温度数据进行放大处理；杯体温度设置相关参数通过按键实现。硬件电路设计：利用51单片机完成硬件电路的控制原理图的设计，实现时间显示、按键设计等功能，并能设定温度的阈值，调节时间；软件程序设计：通过软件程序设计，实现系统的整体控制，完成报警系统、显示等功能。通过温度传感器将温度信号传输到单片机控制温度的调节。控制芯片接收到信息反馈按钮的输出信号时发动启动信号给通讯模块，控制芯片接收到应急报警按钮的输出信号时发送启动信号给通讯模块和报警模块[2]。
2 系统总体设计方案
该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态显示三部分电路组成，下面介绍实现此系统功能的方案。
2.1主控制器模块的选择
方案1：
采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。
方案2：
采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉[3]。
目录
1绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2国内外研究现状和发展趋势 1
1.3本课题的研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1主控制器模块的选择 3
2.2 温度器件的选择 3
2.3按键方案的选择 4
2.4显示方案的选择 4
2.5电源方案的选择 5
2.6系统总体设计框图 5
3系统硬件电路设计 6
3.1单片机控制电路 6
3.1.1单片机的简介 6
3.1.2 单片机主控制电路 7
3.1.3复位电路 8
3.1.4时钟电路 9
3.2温度传感器电路 9
3.2.1 DS18B20温度传感器 9
3.2.2控制采集电路 10
3.2.3显示模块电路 11
3.2.4数码管显示驱动电路 11
3.3 蜂鸣器、发光二极管报警电路 12
3.4 系统的温控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
设置 12
4 系统软件设计 14
4.1程序结构分析 14
4.2系统程序流图 14
4.2.1采集电路流程图 15
4.2.2 读温度子程序流程图 15
5 系统的安装与调试 16
5.1安装步骤 16
5.2 系统的调试 16
6总结 19
参考文献 20
致谢 21
附录 22
附录A 整体电路原理图 22
附录B 元器件清单 23
附录C 部分源程序 24
1绪论
1.1研究的背景及意义
当今社会科学技术发展速度惊人的难以想象，尤其是单片机技术及半导体致冷技术。国内外一些发达国家对这方面都投入了相当大的研究。到了二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，热电制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在国防、工业、农业、医疗和日常生活等领域获得应用，大到可以做核潜艇的空调，小到可以用来冷却红外线探测器的探头，因此通常又把热电制冷器称为半导体制冷器。半导体致冷技术是一项特别有研究意义的技术，在现代工业中将会有极大的用处。
相信人们越来越重视生活饮用水的质量。因此我觉得智能水杯地研究非常有市场。而且智能水杯的问世可以大幅度提高人们对饮用水的需求。对提高人们的生活质量有很大的帮助。而且也可以预防人们的失误而带来的伤害。相信会受到广大群众的喜爱。相信智能温控系统得研究会对很多科技方面有很大的应用[1]！
1.2国内外研究现状和发展趋势
科技发展的越来越快，现在很多的智能化的产品已经来到了我们的身边，尤其是每天和我们息息相关的产品 更是提前进入互联网的大军，智能温控水杯的研究在当代社会也在如火如荼的进行。国外对这款产品的研究逐渐趋于成熟的阶段，我国的研究才刚刚开始并逐渐趋于成熟。智能水杯的研究受到国内外广大研究者的热爱，发展趋势很迅猛。目前研究先进的还是智能水杯内置了陀螺仪、重力传感器、温度传感器、触摸感应器和蓝牙4.0模块，通过蓝牙它可以连接到，它可以跟踪你的喝水情况、提醒你完成每天的喝水任务、给你的健康习惯打分，还可以根据你的体质给出每天的饮水量建议。智能温控系统的发展趋势很迅猛，国内外很多的研究者也都投入了很大的研究精力。相信未来智能温控系统的研究会越来越成功。
1.3本课题的研究内容
所述智能控制系统包括控制芯片，所述控制芯片上连接有显示时间的显示模块、按键模块、报警模块、通讯模块、存储模块；所述显示模块设置在杯体的表面，所述按键模块包括分钟调节按钮、小时调节按钮、应急报警按钮以及信息反馈按钮；所述控制芯片接收到信息反馈按钮的输出信号时发送启动信号给通讯模块，所述通讯模块是将信息发送给控制芯片；所述控制芯片接收到应急报警按钮的输出信号时同时发送启动信号给通讯模块和报警模块，所述通讯模块将“紧急信号”发送给报警系统，所述报警系统开启。
本课题是基于智能水杯温控系统的研究，通过传感器的感应信号和单片机控制电路实现对半导体制冷器的控制，从而实现水杯温度的智能控制。水杯的温度可以根据人的要求进行设定温度，启动系统程序使水温达到或保持所设置的温度值的效果。
信号输入模块：通过温度传感器的检测水杯温度，对温度数据进行放大处理；杯体温度设置相关参数通过按键实现。硬件电路设计：利用51单片机完成硬件电路的控制原理图的设计，实现时间显示、按键设计等功能，并能设定温度的阈值，调节时间；软件程序设计：通过软件程序设计，实现系统的整体控制，完成报警系统、显示等功能。通过温度传感器将温度信号传输到单片机控制温度的调节。控制芯片接收到信息反馈按钮的输出信号时发动启动信号给通讯模块，控制芯片接收到应急报警按钮的输出信号时发送启动信号给通讯模块和报警模块[2]。
2 系统总体设计方案
该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态显示三部分电路组成，下面介绍实现此系统功能的方案。
2.1主控制器模块的选择
方案1：
采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。
方案2：
采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉[3]。
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