单片机的桶装水自动饮水控制系统【字数：11350】
摘 要单片机（MCU）在智能型家用产品中的使用越来越普遍，温度检测及控制也应用于许多电子产品中。如今，旧式饮水机大多具有结构简单、使用方便的特点。但是，伴随着用户的长期使用，这些旧式饮水机暴露了许多缺点，例如功能单一、长期使用饮水机对身体不健康等问题出现。因此，本课题的主要目的是设计一种基于单片机的桶装水自动饮水控制系统，实现对饮用水水箱水位和水温的实时检测，并可通过LCD显示屏显示它们的具体数据，可通过键盘或开关选择加热或者非加热待机模式，并可任意调整水温的上下限。只要掌握了对水温的控制并将其智能化，在一定层面上，能够合理的利用水资源，防止干烧或者重复沸腾，既安全环保又节能有效的满足人们的多方面需求。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题市场研究现状 1
1.3课题研究的思路以及内容 2
2. 系统结构总体设计 4
2.1系统结构总设计 4
3. 系统的硬件设计 6
3.1单片机最小系统设计 6
3.2控制模块 7
3.2.1按键控制部分 7
3.2.2单片机控制部分 8
3.3温度测量模块 8
3.3.1引脚说明 9
3.3.2原理介绍 9
3.4显示模块 9
3.4.1LCD引脚介绍 10
3.4.2基本时序及初始化 10
3.4.3LCD显示地址 11
3.5电源模块 12
3.6声光报警模块 12
3.7超声波测距模块 13
3.7.1引脚介绍 13
3.7.2主要参数及使用方法 13
3.8加热模块 14
4. 系统的软件设计 16
4.1系统程序流程图 16
4.2按键程序流程图 18
4.3DS18B20流程图 19
4.4超声波测距流程图 20
4.5声光报警流程图 22
5. 系统的调试与问题 24
5.1仿真调试 24
5.2实物调试 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 6. 总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录 32
附录1.仿真图 33
附录2.硬件原理图 34
附录3.实物图 35
附录4.程序代码 36
绪论
1.1课题研究的背景及意义
当前世界的科学技术正在飞速发展，信息技术和单片机技术的应用比以往任何时候都更加广泛。社会也对温度测量提出了更高要求，传感器、温控等词汇逐渐遍布我们的生活，在诸多行业中发挥着重要的作用。如今，微型计算机（单片机）已普遍应用于工业控制系统的各个领域，其中的温测和温控在生产中一直是一个非常重要的环节，也容易出问题。除此之外，温度控制系统的应用和功能也体现在日常各个方面，在酒店、汽车和家庭生活中都会出现。因此，设计出一个理想的温测及温控系统很关键。
“水是生命之源”突出了水的重要性，如何合理的利用水资源，如何任意获取理想水温的水，更是关系到了每一个人。比如你想泡面、泡茶或者想要温水等等，此时需要运用的主要技术就是温度采集。传统的温度采集电路比较复杂。需要进行一系列的工作如采集、放大及滤波等。此法程序复杂，精度欠佳。而目前常用的温度Senor芯片不仅准确度高、功耗低，也具有比传统得传感器更好的线性优化。
本设计就是基于这种现状，基于单片机设计出一种桶装水自动饮用水控制系统。这个系统可以检测饮水机水箱的温度及水位，然后用LCD显示屏实时显示这些数据，既主观又清晰。加热可以通过按键或开关来选择执行，水温的最高值和最低值可以自主设置。各种模式可简单切换，各种数据一目了然。
1.2课题市场研究现状
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图1.1 小型饮水机 图1.2 立式饮水机
饮水机是利用电能对饮用水进行加热和冷却的装置。它最早诞生于美国，于20世纪80年代进入中国。目前市场上常见的饮水机产品主要有饮水机、净水器、软水器等。
按结构可分为立式饮水机和小型饮水机；根据水温分为单冷饮机、单热饮水机、冷饮机。
净水桶是一种专门用于饮水机的自来水过滤装置。根据过滤材料的不同，将净水桶分为活性炭净水桶、陶瓷滤芯净水桶和超滤芯水净化桶，并根据过滤方式将其分为吸附式净水桶和过滤式净水桶。
纯水机是纯水制造机的简称。采用反渗透原理生产的安全系数最高的饮用水产品。其核心技术部件是反渗透膜。将其它过滤元件有机地组织在一起，形成一套完整的水净化系统，各水路组成部分，利用市政管网的自来水生产饮用水。用途：被认为是未来20年世界上最安全的水处理方法。
直饮机是一种纯水机。当纯水机集成了水冷却器的“三温”(制冷、加热、室温)、着陆等功能形式时，据说软水机采用离子树脂交换技术去除水中的钙、镁离子。因为软水器安装在家庭主管道的水表后面，所以家中所有的水都被软化了，这不仅可以满足饮用水和烹饪的需要，而且还可以满足家庭的所有供水设施，彻底解决了因结垢而造成的水设施堵塞问题。例如，热水器、漩涡浴缸、独立加热器等将不再有堵塞和结垢的隐患。软水器不需要改变芯，而是定期用大颗粒的盐来补充盐盒。
1.3课题研究的思路以及内容
在目前生活环境下，人们会产生更多的要求：①不同用途的水，所需要的温度不同，如清洁一类的温水，泡咖啡泡方便面等都需要不同温度的水来满足②饮水机的加热功能是工作在饮水机内部的一个水箱中，但由于不确定因素会导致水箱中的水过低甚至无水，会出现干烧甚至发生火灾等情况③目前市场上的饮水机多数不带有显示屏显示，用户无法直观了解水温等情况
此次课题要求本设计根据全自动饮水机的具体需求，以单片机为控制核心，设计能实现温度设置、加热、停止加热等功能的全自动饮水机控制系统，整个系统可以通过按键来设置加热温度和控制运行模式，并显示当前状态。
本课题有以下四个部分：
①总结构设计：认真研读毕设的课题要求，先大体明确好需要用到的元件，例如温控要用到温度传感器，显示要用到显示屏等。确定好元件后，以单片机为中心来绘制总结构框图，部分元件需要双向通讯，电源供电等需要提前考虑。
目 录
1. 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题市场研究现状 1
1.3课题研究的思路以及内容 2
2. 系统结构总体设计 4
2.1系统结构总设计 4
3. 系统的硬件设计 6
3.1单片机最小系统设计 6
3.2控制模块 7
3.2.1按键控制部分 7
3.2.2单片机控制部分 8
3.3温度测量模块 8
3.3.1引脚说明 9
3.3.2原理介绍 9
3.4显示模块 9
3.4.1LCD引脚介绍 10
3.4.2基本时序及初始化 10
3.4.3LCD显示地址 11
3.5电源模块 12
3.6声光报警模块 12
3.7超声波测距模块 13
3.7.1引脚介绍 13
3.7.2主要参数及使用方法 13
3.8加热模块 14
4. 系统的软件设计 16
4.1系统程序流程图 16
4.2按键程序流程图 18
4.3DS18B20流程图 19
4.4超声波测距流程图 20
4.5声光报警流程图 22
5. 系统的调试与问题 24
5.1仿真调试 24
5.2实物调试 27
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 6. 总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录 32
附录1.仿真图 33
附录2.硬件原理图 34
附录3.实物图 35
附录4.程序代码 36
绪论
1.1课题研究的背景及意义
当前世界的科学技术正在飞速发展，信息技术和单片机技术的应用比以往任何时候都更加广泛。社会也对温度测量提出了更高要求，传感器、温控等词汇逐渐遍布我们的生活，在诸多行业中发挥着重要的作用。如今，微型计算机（单片机）已普遍应用于工业控制系统的各个领域，其中的温测和温控在生产中一直是一个非常重要的环节，也容易出问题。除此之外，温度控制系统的应用和功能也体现在日常各个方面，在酒店、汽车和家庭生活中都会出现。因此，设计出一个理想的温测及温控系统很关键。
“水是生命之源”突出了水的重要性，如何合理的利用水资源，如何任意获取理想水温的水，更是关系到了每一个人。比如你想泡面、泡茶或者想要温水等等，此时需要运用的主要技术就是温度采集。传统的温度采集电路比较复杂。需要进行一系列的工作如采集、放大及滤波等。此法程序复杂，精度欠佳。而目前常用的温度Senor芯片不仅准确度高、功耗低，也具有比传统得传感器更好的线性优化。
本设计就是基于这种现状，基于单片机设计出一种桶装水自动饮用水控制系统。这个系统可以检测饮水机水箱的温度及水位，然后用LCD显示屏实时显示这些数据，既主观又清晰。加热可以通过按键或开关来选择执行，水温的最高值和最低值可以自主设置。各种模式可简单切换，各种数据一目了然。
1.2课题市场研究现状
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图1.1 小型饮水机 图1.2 立式饮水机
饮水机是利用电能对饮用水进行加热和冷却的装置。它最早诞生于美国，于20世纪80年代进入中国。目前市场上常见的饮水机产品主要有饮水机、净水器、软水器等。
按结构可分为立式饮水机和小型饮水机；根据水温分为单冷饮机、单热饮水机、冷饮机。
净水桶是一种专门用于饮水机的自来水过滤装置。根据过滤材料的不同，将净水桶分为活性炭净水桶、陶瓷滤芯净水桶和超滤芯水净化桶，并根据过滤方式将其分为吸附式净水桶和过滤式净水桶。
纯水机是纯水制造机的简称。采用反渗透原理生产的安全系数最高的饮用水产品。其核心技术部件是反渗透膜。将其它过滤元件有机地组织在一起，形成一套完整的水净化系统，各水路组成部分，利用市政管网的自来水生产饮用水。用途：被认为是未来20年世界上最安全的水处理方法。
直饮机是一种纯水机。当纯水机集成了水冷却器的“三温”(制冷、加热、室温)、着陆等功能形式时，据说软水机采用离子树脂交换技术去除水中的钙、镁离子。因为软水器安装在家庭主管道的水表后面，所以家中所有的水都被软化了，这不仅可以满足饮用水和烹饪的需要，而且还可以满足家庭的所有供水设施，彻底解决了因结垢而造成的水设施堵塞问题。例如，热水器、漩涡浴缸、独立加热器等将不再有堵塞和结垢的隐患。软水器不需要改变芯，而是定期用大颗粒的盐来补充盐盒。
1.3课题研究的思路以及内容
在目前生活环境下，人们会产生更多的要求：①不同用途的水，所需要的温度不同，如清洁一类的温水，泡咖啡泡方便面等都需要不同温度的水来满足②饮水机的加热功能是工作在饮水机内部的一个水箱中，但由于不确定因素会导致水箱中的水过低甚至无水，会出现干烧甚至发生火灾等情况③目前市场上的饮水机多数不带有显示屏显示，用户无法直观了解水温等情况
此次课题要求本设计根据全自动饮水机的具体需求，以单片机为控制核心，设计能实现温度设置、加热、停止加热等功能的全自动饮水机控制系统，整个系统可以通过按键来设置加热温度和控制运行模式，并显示当前状态。
本课题有以下四个部分：
①总结构设计：认真研读毕设的课题要求，先大体明确好需要用到的元件，例如温控要用到温度传感器，显示要用到显示屏等。确定好元件后，以单片机为中心来绘制总结构框图，部分元件需要双向通讯，电源供电等需要提前考虑。
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