单片机的车载饮水控制系统设计
摘 要本课题对当前大量车载饮水机相关产品的普遍性能做了一个总体调查后发现，在使用性能以及产品成本方面还有一段很大的空间可以上升，尤其是在功率消耗方面，因此本文选用了AT89C51单片机来作为控制器芯片，结合了DS18B20温度传感器、LCD1602液晶屏以及继电器等核心器件，设计了一款可以实现饮水水温快速检测、液晶显示、温度设置、水温加热以及声音提示等功能的车载饮水机控制系统，在软件上使用了C语言进行程序代码编写，经过了大量的仿真测试得出系统中软硬件实现了良好的兼容，并且系统实现了课题预期确立的所有功能指标。将这款车载饮水机控制系统投入批量生产，可以改善市场上现有产品的总体性能，并能够快速赢得消费用户的青睐。
目录
一、 引言 1
（一） 车载饮水机控制系统的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） LCD1602型液晶简介 4
（四） DS18B20传感器概述 5
（五） 有源蜂鸣器介绍 6
（六） HK4100FDC5V继电器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 车载饮水机系统的系统结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 9
1. 时钟电路 9
2. 复位电路 9
（三） 液晶电路设计 10
（四） 饮水水温检测电路设计 10
（五） 声音提示电路设计 11
（六） 加热器启闭电路设计 12
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 车载饮水机系统的软件工作流程设计 14
（二） 液晶显示流程设计 15
（三） 饮水水温检测工作流程设计 16
（四） 加热器启闭控制流程图设计 17
五、 仿真系统设计 18
（一） Proteus软件仿真 18
（二） 系统仿真 19
总
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结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 程序 25
引言
车载饮水机控制系统的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的车载饮水机控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大的提升了家庭轿车以及一些旅行车的车上体验度，不仅满足了现代人们对于豪华轿车的不断追求与向往，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。车载饮水机控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，车载饮水机控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款车载饮水机电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，车载饮水机控制系统的典型特点是饮水机系统与轿车内部配饰不搭配，相互独立的特点使得轿车内部不够美观大方，并且此时的饮水机功能简单仅仅能够实现水温加热功能，这种早期的车载饮水机电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上车载饮水机系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个车载饮水机控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给车载饮水机控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的车载饮水机控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，水温快速检测以及保温等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用车载饮水机控制系统。本次毕业设计就将以车载饮水机控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的车载饮水机电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为还不能大面积的集成在轿车，这是因为环保理念在人们心中扎根发芽，使得家庭轿车越来越趋向紧凑化方向设计，这使得汽车内部空间变得非常小，从而非常不利于车载饮水机的普及化，而在一些高级轿车或者旅行轿车中，车载饮水机是一种必备设施，这些饮水机控制系统在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统车载饮水机系统的发展基础上，设计出一款能够实现车载饮水机功能的智能车载饮水机控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对车载饮水机系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对车载饮水机控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
在车载饮水机的功能指标设计上，本课题将采用AT89C51单片机作为主控芯片，将在其片外设计复位电路和晶振电路，从而实现AT89C51单片机最小系统的设计，通过该最小系统实现对DS18B20水温传感器、LCD1602液晶屏、继电器以及蜂鸣器等模块的驱动。单片机将通过驱动DS18B20水温传感器对饮水机内饮水进行温度的实时准确测量，并且通过驱动LCD1602液晶屏对水温进行高清晰度显示，同时通过驱动继电器实现加热器的启闭，实现对饮水进行加热。
目录
一、 引言 1
（一） 车载饮水机控制系统的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控单片机的对比与选择 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） LCD1602型液晶简介 4
（四） DS18B20传感器概述 5
（五） 有源蜂鸣器介绍 6
（六） HK4100FDC5V继电器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 车载饮水机系统的系统结构框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 9
1. 时钟电路 9
2. 复位电路 9
（三） 液晶电路设计 10
（四） 饮水水温检测电路设计 10
（五） 声音提示电路设计 11
（六） 加热器启闭电路设计 12
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 车载饮水机系统的软件工作流程设计 14
（二） 液晶显示流程设计 15
（三） 饮水水温检测工作流程设计 16
（四） 加热器启闭控制流程图设计 17
五、 仿真系统设计 18
（一） Proteus软件仿真 18
（二） 系统仿真 19
总
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
结 21
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 程序 25
引言
车载饮水机控制系统的发展背景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的车载饮水机控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大的提升了家庭轿车以及一些旅行车的车上体验度，不仅满足了现代人们对于豪华轿车的不断追求与向往，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。车载饮水机控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，车载饮水机控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款车载饮水机电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，车载饮水机控制系统的典型特点是饮水机系统与轿车内部配饰不搭配，相互独立的特点使得轿车内部不够美观大方，并且此时的饮水机功能简单仅仅能够实现水温加热功能，这种早期的车载饮水机电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上车载饮水机系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个车载饮水机控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给车载饮水机控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的车载饮水机控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，水温快速检测以及保温等功能的实现变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用车载饮水机控制系统。本次毕业设计就将以车载饮水机控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的车载饮水机电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为还不能大面积的集成在轿车，这是因为环保理念在人们心中扎根发芽，使得家庭轿车越来越趋向紧凑化方向设计，这使得汽车内部空间变得非常小，从而非常不利于车载饮水机的普及化，而在一些高级轿车或者旅行轿车中，车载饮水机是一种必备设施，这些饮水机控制系统在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统车载饮水机系统的发展基础上，设计出一款能够实现车载饮水机功能的智能车载饮水机控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对车载饮水机系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章主要在硬件电路的设计基础上，使用了Proteus 7.8仿真软件对车载饮水机控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现。
在车载饮水机的功能指标设计上，本课题将采用AT89C51单片机作为主控芯片，将在其片外设计复位电路和晶振电路，从而实现AT89C51单片机最小系统的设计，通过该最小系统实现对DS18B20水温传感器、LCD1602液晶屏、继电器以及蜂鸣器等模块的驱动。单片机将通过驱动DS18B20水温传感器对饮水机内饮水进行温度的实时准确测量，并且通过驱动LCD1602液晶屏对水温进行高清晰度显示，同时通过驱动继电器实现加热器的启闭，实现对饮水进行加热。
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