基于nrf24l01智能咖啡杯加热控制系统设计(附件)【字数：7396】
摘 要本文主要探讨了一个能随时随地给咖啡杯加热的系统的设计方案。系统选择STC89C52单片机作为主控制，通过水量传感器、温度传感器实现咖啡杯内水位及水温检测；通过连接搅拌电机实现其溶液搅拌；通过LCD1602液晶显示器实现咖啡杯内温度显示。当检测到咖啡杯内无水，加热功能将会关闭，装置将会发出报警，同时，报警指示灯也会开启，提醒用户注意。此外系统还利用NRF24L01无线通信技术实现了无线控制，实现远程咖啡的加热，尤其能够满足一些行动不便的特殊用户的需求，具有一定的实用性和推广意义。
目录
一、绪论 1
（一）研究背景 1
（二）主要研究内容 1
二、系统方案设计 1
（一）设计方案 1
（二）功能要求 2
三、硬件电路设计 2
（一）STC89C52单片机最小系统电路 2
（二）LCD1602数据显示电路 3
（三）温度检测电路 3
（四）水位检测电路 4
（五）信号传输指示电路 4
（六）数据调节电路 5
（七）预警电路 5
（八）NRF24L01无线通信电路 6
（九）加热电路 7
（十）搅拌电路 7
四、软件设计 8
（一）发送部分 8
（二）接收部分 8
（三）温度传感检测流程 9
（四）LCD1602数据显示流程 9
五、实物制作与调试 10
（一）实物制作 10
（二）实物调试 11
总 结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录1 电路原理图 19
附录2 实物图 21
附录3 源程序 22
一、绪论
（一）研究背景
随着高效快节奏工作状态的普及，越来越多的职场人士习惯以一杯咖啡开启每天的日常工作。调研显示，60% 的上班族首选咖啡作为工作日饮品；40%的咖啡爱好者表示冲调一杯美味的咖啡确实需要花费15分钟时间，感觉较为麻烦。咖啡的种类很多，不同咖啡的冲调温度有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
不同的要求。例如，雀巢咖啡，最理想的冲泡温度是100摄氏度。而根据医学研究表明，人们饮用水的最佳温度是35到38摄氏度。由此可见，能够方便快捷地获取一杯温度适宜，冲调到位咖啡饮品，对许多咖啡爱好者而言是非常重要的。
现今随着单片机技术的突飞猛进，以单片机来实现检测和控制的实用系统越来越多。根据咖啡杯的市场以及用户所需，设计一款智能的无线咖啡杯控制系统，满足咖啡爱好者的需求，同时还能节给一些特别用户，例如行动不便的人带来快捷与便利，具有一定的创新性和实用价值。
（二）主要研究内容
根据上述分析，本设计拟利用STC89C52单片机为核心完成基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计。系统结合温度传感器、水位传感器实现咖啡杯内水位、水温的控制检测，通过LCD1602显示屏显示咖啡杯内检测到的温度。此外，该系统还将利用NRF24L01无线通信技术实现咖啡杯的远程加热操控，提高了其智能性与便利性。
二、系统方案设计
（一）设计方案
基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统主要由两部分组成：第一部分从机，主要实现机咖啡杯温度的采集、咖啡的搅拌、咖啡的加热功能；第二部分为主机，主要实现远程控制咖啡杯的加热、温度的显示与咖啡杯加热完成的预警。
系统整体设计的设计框图如图21所示。
图21 基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计框图
该系统通过STC89C52单片机作为主控制器，系统中通过水量传感器来检测咖啡杯中是否含有水份，当检测到咖啡杯中含有水份时启动加热电路，加热装置加热给咖啡杯中的水加热，待咖啡杯中的水加热到一定的温度后，使用者可自行关闭加热功能。当检测到咖啡杯内无水人，加热功能将会关闭，装置将会发出报警，同时，报警指示灯也会开启，提醒用户注意，咖啡杯缺水，不能干烧，通过DS18B20温度传感采集加热的温度，并将采集温度在LCD1602液晶显示器中显示。咖啡杯在加热的过程中，搅拌机会进行搅拌，加快咖啡加热煮沸。咖啡杯还附带无线通信功能通过可以实现远程异地远程控制。
（二）功能要求
综上，本系统设计拟实现的主要功能如下：
1.能够实现咖啡杯内水位的判别；
2.能够实时监测咖啡杯内液体温度，并利用无线通信模块实现检测数据的输出；
3.能利用液晶显示模块实现温度数据的显示，显示精度为0.1摄氏度；
6.能通过按键实现温度阈值的设定；
7.能实现咖啡杯的自动加热；
8.当检测到温度达到预警上限时，系统能够停止加热并上发出声光预警提示；
9.能实现咖啡的搅拌功能。
三、硬件电路设计
（一）STC89C52单片机最小系统电路
基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计中，选用单片机STC89C52作为智能咖啡杯加热控制系统驱动器。完成的单片机最小系统电路如图31所示。
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图31 STC89C52单片机最小系统电路
（1）复位电路
系统运行后，VCC电源接入后，主控单片机内的IO端子开始初始化，同时系统内温度传感器、水位检测传感器、LCD1602数显模块、搅拌电机、加热电机的状态均会初始化。复位系统由C1电容、R5电阻、单片机STC89C52构成。系统复位一段时间，进入运行模式。若智能咖啡杯加热控制系统中发出加热的命令，系统不能响应，此时，使用者可按下复位按键S2，重新运行智能咖啡杯加热控制系统，让其进入到工作模式。
（2）时钟电路
运行过程中，单片机内部时钟会一直工作，提供基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计的执行程序的机器周期。在时钟电路中，采用12MHz的晶振可以产生1us的机器周期。同时在12MHz的晶振的2个引脚端口并联了2个30pf的电容，可以保证基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计的时钟更加准确。
目录
一、绪论 1
（一）研究背景 1
（二）主要研究内容 1
二、系统方案设计 1
（一）设计方案 1
（二）功能要求 2
三、硬件电路设计 2
（一）STC89C52单片机最小系统电路 2
（二）LCD1602数据显示电路 3
（三）温度检测电路 3
（四）水位检测电路 4
（五）信号传输指示电路 4
（六）数据调节电路 5
（七）预警电路 5
（八）NRF24L01无线通信电路 6
（九）加热电路 7
（十）搅拌电路 7
四、软件设计 8
（一）发送部分 8
（二）接收部分 8
（三）温度传感检测流程 9
（四）LCD1602数据显示流程 9
五、实物制作与调试 10
（一）实物制作 10
（二）实物调试 11
总 结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录1 电路原理图 19
附录2 实物图 21
附录3 源程序 22
一、绪论
（一）研究背景
随着高效快节奏工作状态的普及，越来越多的职场人士习惯以一杯咖啡开启每天的日常工作。调研显示，60% 的上班族首选咖啡作为工作日饮品；40%的咖啡爱好者表示冲调一杯美味的咖啡确实需要花费15分钟时间，感觉较为麻烦。咖啡的种类很多，不同咖啡的冲调温度有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
不同的要求。例如，雀巢咖啡，最理想的冲泡温度是100摄氏度。而根据医学研究表明，人们饮用水的最佳温度是35到38摄氏度。由此可见，能够方便快捷地获取一杯温度适宜，冲调到位咖啡饮品，对许多咖啡爱好者而言是非常重要的。
现今随着单片机技术的突飞猛进，以单片机来实现检测和控制的实用系统越来越多。根据咖啡杯的市场以及用户所需，设计一款智能的无线咖啡杯控制系统，满足咖啡爱好者的需求，同时还能节给一些特别用户，例如行动不便的人带来快捷与便利，具有一定的创新性和实用价值。
（二）主要研究内容
根据上述分析，本设计拟利用STC89C52单片机为核心完成基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计。系统结合温度传感器、水位传感器实现咖啡杯内水位、水温的控制检测，通过LCD1602显示屏显示咖啡杯内检测到的温度。此外，该系统还将利用NRF24L01无线通信技术实现咖啡杯的远程加热操控，提高了其智能性与便利性。
二、系统方案设计
（一）设计方案
基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统主要由两部分组成：第一部分从机，主要实现机咖啡杯温度的采集、咖啡的搅拌、咖啡的加热功能；第二部分为主机，主要实现远程控制咖啡杯的加热、温度的显示与咖啡杯加热完成的预警。
系统整体设计的设计框图如图21所示。
图21 基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计框图
该系统通过STC89C52单片机作为主控制器，系统中通过水量传感器来检测咖啡杯中是否含有水份，当检测到咖啡杯中含有水份时启动加热电路，加热装置加热给咖啡杯中的水加热，待咖啡杯中的水加热到一定的温度后，使用者可自行关闭加热功能。当检测到咖啡杯内无水人，加热功能将会关闭，装置将会发出报警，同时，报警指示灯也会开启，提醒用户注意，咖啡杯缺水，不能干烧，通过DS18B20温度传感采集加热的温度，并将采集温度在LCD1602液晶显示器中显示。咖啡杯在加热的过程中，搅拌机会进行搅拌，加快咖啡加热煮沸。咖啡杯还附带无线通信功能通过可以实现远程异地远程控制。
（二）功能要求
综上，本系统设计拟实现的主要功能如下：
1.能够实现咖啡杯内水位的判别；
2.能够实时监测咖啡杯内液体温度，并利用无线通信模块实现检测数据的输出；
3.能利用液晶显示模块实现温度数据的显示，显示精度为0.1摄氏度；
6.能通过按键实现温度阈值的设定；
7.能实现咖啡杯的自动加热；
8.当检测到温度达到预警上限时，系统能够停止加热并上发出声光预警提示；
9.能实现咖啡的搅拌功能。
三、硬件电路设计
（一）STC89C52单片机最小系统电路
基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计中，选用单片机STC89C52作为智能咖啡杯加热控制系统驱动器。完成的单片机最小系统电路如图31所示。
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图31 STC89C52单片机最小系统电路
（1）复位电路
系统运行后，VCC电源接入后，主控单片机内的IO端子开始初始化，同时系统内温度传感器、水位检测传感器、LCD1602数显模块、搅拌电机、加热电机的状态均会初始化。复位系统由C1电容、R5电阻、单片机STC89C52构成。系统复位一段时间，进入运行模式。若智能咖啡杯加热控制系统中发出加热的命令，系统不能响应，此时，使用者可按下复位按键S2，重新运行智能咖啡杯加热控制系统，让其进入到工作模式。
（2）时钟电路
运行过程中，单片机内部时钟会一直工作，提供基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计的执行程序的机器周期。在时钟电路中，采用12MHz的晶振可以产生1us的机器周期。同时在12MHz的晶振的2个引脚端口并联了2个30pf的电容，可以保证基于NRF24L01智能咖啡杯加热控制系统设计的时钟更加准确。
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