单片机水壶控制系统设计
摘 要本课题设计了一款采用STC89C51单片机来作为内部核心控制器的智能系统，实现了在一些常用场合下烧水智能化的功能，用户可以通过按键灵活地设置目标水温，当开始进行水温加热后水温传感器能够对当前水温进行实时监测并将监测结果通过一个高清晰度的液晶屏显示出来，与此同时将其他一些系统参数显示出来，当检测到实时水温达到目标水温后立即切断加热器开关，当前水温超过目标水温后能够引起报警提示功能。这款智能水壶控制系统的内部核心框架是以STC89C51单片机来作为主控部分并且在这款高性能微处理器的芯片外部还配置了LCD1602点阵屏幕、DS18B20型温度传感器、蜂鸣器和HK4100F继电器等智能模块，通过STC89C51单片机对这些模块电路高效的控制驱动，实现了对智能水壶控制系统外部数据的灵活采集和转换。在整体设计框架方面分为了硬件电路和软件程序两大部分，本课题通过模块设计的方法将智能水壶控制系统的整体部分化繁为简，从而逐一进行设计，最终实现所有功能指标。课题最终对这款系统的设计结果进行了长时间的运行检测，检测过程中出现的所有缺陷问题都进行了优化和改进，实现了非常高的性能。
目录
一、 引言 1
（一） 智能水壶控制系统的发展背景 1
（二） 智能水壶控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能水壶控制系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能水壶控制系统主控电路设计 4
（二） 水壶内水温检测电路设计 5
（三） 水壶液晶显示电路设计 6
（四） 水温超标报警电路设计 7
（五） 加热器控制电路设计 8
（六） 参数设置电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能水壶控制系统的主程序流程设计 10
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 10
（三） 温度检测子程序设计 11
（四） 蜂鸣器子程序设计 12
（五） 继电器驱动子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能水壶控制系统的发展背景
我们经常说的智能水壶控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得智能水壶控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能水壶控制系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能水壶控制系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能水壶控制系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能水壶控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。本文就将在智能水壶控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数智能水壶控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对参数的高清晰显示、高性能的温度检测、蜂鸣式报警和继电器驱动的高性能智能水壶控制系统。
智能水壶控制系统的国内外发展现状
目前国内外的许多企业推出的智能水壶控制系统产品都能够实现工作性能出色、输出结果精度较高的智能水壶控制系统，能够稳定的实现对系统参数的显示、高精度的温度检测、发送报警和继电器驱动，本课题对该系统在国内外的发展现状方面进行了广泛的资料查阅和调研，发现智能水壶控制系统目前在国内已经不需要依赖进口，无论是内部核心技术的研发还是产品的组装，国内都已经形成了一条成熟的产业链，尤其是对于新型智能水壶控制系统的研发方面，国内外的研发者们通过对国际上优秀的设计案例进行学习和归纳，已经完全可以设计出自己的智能水壶控制系统。
本文主要研究内容
本文以“基于单片机水壶控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现高清显示参数、高性能的温度检测、产生报警和继电器控制的智能型STC89C51单片机控制系统，实现了在一些常用场合下烧水智能化的功能，用户可以通过按键灵活地设置目标水温，当开始进行水温加热后水温传感器能够对当前水温进行实时监测并将监测结果通过一个高清晰度的液晶屏显示出来，与此同时将其他一些系统参数显示出来，当检测到实时水温达到目标水温后立即切断加热器开关，当前水温超过目标水温后能够引起报警提示功能，本课题对所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
智能水壶控制系统的方案设计
下面对智能水壶控制系统框架方案的设计思路进行简介，在实现对水壶控制系统运行参数的显示方面，通过图中的LCD1602液晶屏模块来实现，将其通过并行接口与单片机进行连接，实现将采集到的数据显示给用户。在实现对水温的实时快速测量功能上，配置了DS18B20温度传感器电路，能够对采集到的温度数据进行处理、暂存以及以数字形式送入STC89C51单片机内部进行使用。在实现水温超过目标值时的报警功能方面，配置了有源蜂鸣器电路，实现报警功能。在实现加热器的启闭控制方面，设计了继电器控制电路，通过STC89C51单片机的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而水温加热器的灵活启闭；
图1 智能水壶控制系统内部框图设计
系统硬件设计
智能水壶控制系统主控电路设计
STC89C51单片机简介
STC89C51单片机芯片能够在0~40MHz之间的时钟频率输入下实现稳定的指令执行，可以发现它的最高时钟输入可以达到很高频率，这样就能够保证STC89C51单片机芯片高速的执行指令和数据的运算，实现对智能水壶控制系统的快速稳定控制，另外它能够实现在0时钟频率下的低功耗工作，在不需要高速运行智能水壶控制系统时，可以将时钟频率降低到0Hz，使得系统功耗大幅度降低。本课题对于主控微处理器的需求要满足能够具有丰富的GPIO管脚、丰富的内部功能模块以及内存容量要适当大，考虑了目前市面上一些高性价比的单片机芯片来看，STC89C51单片机是一款非常适合的选择。
图2 单片机芯片
目录
一、 引言 1
（一） 智能水壶控制系统的发展背景 1
（二） 智能水壶控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能水壶控制系统的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能水壶控制系统主控电路设计 4
（二） 水壶内水温检测电路设计 5
（三） 水壶液晶显示电路设计 6
（四） 水温超标报警电路设计 7
（五） 加热器控制电路设计 8
（六） 参数设置电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 智能水壶控制系统的主程序流程设计 10
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 10
（三） 温度检测子程序设计 11
（四） 蜂鸣器子程序设计 12
（五） 继电器驱动子程序设计 13
五、 实物制作与安装 15
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能水壶控制系统的发展背景
我们经常说的智能水壶控制系统指的是一种通过单片机等微处理器芯片的强大控制作用而实现的微型智能系统，它的实现是微处理器生产技术飞速发展后的一个产物，目前市面上大多数厂商研发的微型处理器都在朝着微型化、高速化和智能化方向发展，这为许多种类型微型系统的发展提供了方向，同时也使得智能水壶控制系统的发展越来越快速、性能越来越高。
智能水壶控制系统的核心部分是其内部的主控微处理器，它在系统中的作用主要是用来对片外的功能模块提供驱动，使得每个芯片或者传感器能够表现出正常功能，在智能水壶控制系统的发展背景中，最早的系统大多数采用了模拟电路架构，微处理器控制的概念较少，那时的数字电路以及控制系统的思想还没有得到普及，智能水壶控制系统只能够通过大量的模拟电路来实现，因此最终的表现形态较为单一，智能化元素较少。而当微处理器技术得到普及之后，智能化的智能水壶控制系统得到实现，人们可以将心中所想通过C语言等程序代码进行转换并烧录到微处理器芯片中，使得微处理器按照人们的预想控制进行工作，最终将表现出非常智能的表现。本文就将在智能水壶控制系统的发展基础上，提出了可以通过STC89C51单片机来作为主控核心，结合目前市面上大多数智能水壶控制系统产品所表现出的常见功能以及优缺点，本课题将实现这些产品的优点并且避开常见缺点，实现一款能够实现对参数的高清晰显示、高性能的温度检测、蜂鸣式报警和继电器驱动的高性能智能水壶控制系统。
智能水壶控制系统的国内外发展现状
目前国内外的许多企业推出的智能水壶控制系统产品都能够实现工作性能出色、输出结果精度较高的智能水壶控制系统，能够稳定的实现对系统参数的显示、高精度的温度检测、发送报警和继电器驱动，本课题对该系统在国内外的发展现状方面进行了广泛的资料查阅和调研，发现智能水壶控制系统目前在国内已经不需要依赖进口，无论是内部核心技术的研发还是产品的组装，国内都已经形成了一条成熟的产业链，尤其是对于新型智能水壶控制系统的研发方面，国内外的研发者们通过对国际上优秀的设计案例进行学习和归纳，已经完全可以设计出自己的智能水壶控制系统。
本文主要研究内容
本文以“基于单片机水壶控制系统设计”作为研究课题，设计了一款能够实现高清显示参数、高性能的温度检测、产生报警和继电器控制的智能型STC89C51单片机控制系统，实现了在一些常用场合下烧水智能化的功能，用户可以通过按键灵活地设置目标水温，当开始进行水温加热后水温传感器能够对当前水温进行实时监测并将监测结果通过一个高清晰度的液晶屏显示出来，与此同时将其他一些系统参数显示出来，当检测到实时水温达到目标水温后立即切断加热器开关，当前水温超过目标水温后能够引起报警提示功能，本课题对所有的预期功能指标都得到了实现，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
智能水壶控制系统的方案设计
下面对智能水壶控制系统框架方案的设计思路进行简介，在实现对水壶控制系统运行参数的显示方面，通过图中的LCD1602液晶屏模块来实现，将其通过并行接口与单片机进行连接，实现将采集到的数据显示给用户。在实现对水温的实时快速测量功能上，配置了DS18B20温度传感器电路，能够对采集到的温度数据进行处理、暂存以及以数字形式送入STC89C51单片机内部进行使用。在实现水温超过目标值时的报警功能方面，配置了有源蜂鸣器电路，实现报警功能。在实现加热器的启闭控制方面，设计了继电器控制电路，通过STC89C51单片机的管脚控制实现继电器内部触头的闭合和断开，从而水温加热器的灵活启闭；
图1 智能水壶控制系统内部框图设计
系统硬件设计
智能水壶控制系统主控电路设计
STC89C51单片机简介
STC89C51单片机芯片能够在0~40MHz之间的时钟频率输入下实现稳定的指令执行，可以发现它的最高时钟输入可以达到很高频率，这样就能够保证STC89C51单片机芯片高速的执行指令和数据的运算，实现对智能水壶控制系统的快速稳定控制，另外它能够实现在0时钟频率下的低功耗工作，在不需要高速运行智能水壶控制系统时，可以将时钟频率降低到0Hz，使得系统功耗大幅度降低。本课题对于主控微处理器的需求要满足能够具有丰富的GPIO管脚、丰富的内部功能模块以及内存容量要适当大，考虑了目前市面上一些高性价比的单片机芯片来看，STC89C51单片机是一款非常适合的选择。
图2 单片机芯片
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/130.html
