基于STC89C52的智能飲水機系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)-畢業(yè)論文

文檔均為word文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印摘要飲水機在上世紀90年代興起，隨這百姓的生活水平的提高，越來越多的大小家電開始進去千家萬戶，飲水機作為小家電，熱度也逐年攀升。為了滿足百姓的飲水習(xí)慣和對飲水標準的提高，許多商家在飲水機領(lǐng)域的技術(shù)與資金的投入也越來越多，從實現(xiàn)基礎(chǔ)的水加熱功能到可以實現(xiàn)加熱與制冷效果的多功能飲水機。在社會經(jīng)濟發(fā)展蓬勃的今天，百姓對不再追求基本的生活和生存，而是更多的追求健康。既然有需求，那就有市場，所以我們需要一款能滿足百姓對飲水健康的要求、滿足百姓對飲水多項功能需求、和節(jié)省能源的智能飲水機。但往往如此高端的飲水機的價格也會隨著技術(shù)的投入而變得水漲船高，普通家庭可能不愿意花費這項資金。有需求，就會有市場，因為有人想要價格親民、功能強大的飲水機，所以我設(shè)計了這款飲水機。這款飲水機功能強大但是價格親民，利用單片機來控制加熱電阻的升溫，從而做到來對水進行加熱；在液晶顯示屏中可以向用戶展示一些基本的數(shù)據(jù)（水的溫度、出水量、當前模式等）,這會提升用戶體驗，也讓人機交互變的更加直觀和直接。這款飲水機有自動模式和手動模式兩種使用模式。這款飲水機還具備了許多面對緊急事件的應(yīng)急方法，如：1、水箱沒有水的時候仍然在使用2、水無法加熱3、報警提醒飲水機主人給飲水機加水以保證其該飲水機的安全。應(yīng)急方法會使這款飲水機的安全性大大提高，以保證使用者的安全。關(guān)鍵詞：智能飲水機單片機飲水安全AbstractWaterdispenserrisesinlastcentury90time,alongwiththeimprovementofthelivingstandardofthiscommonpeople,moreandmoresizehomeappliancebeginstogointothousandsofhouseholds,waterdispenserservesassmallhomeappliance,heatalsorisesyearbyyear.Inordertomeetpeople'sdrinkinghabitsanddrinkingwaterstandards,manybusinessesinthefieldofwaterdispensertechnologyandcapitalinvestmentisalsoincreasing,fromtherealizationofbasicwaterheatingfunctiontotherealizationofheatingandcoolingeffectofmulti-functionalwaterdispenser.Today,withthevigorousdevelopmentofsocialeconomy,peoplenolongerpursuethebasiclifeandsurvival,butmorepursuitofhealth.Sincethereisademand,thereisamarket,soweneedawaterfountainthatcanmeetpeople'srequirementsfordrinkingwaterhealth,meetpeople'sdemandfordrinkingwatermultiplefunctions,andsaveenergy.Butthepriceofsuchhigh-endwatercoolersoftenriseswiththetechnology,andfamiliesmaybereluctanttospendthatmoney.Wherethereisdemand,therewillbeamarket,becausetherearepeoplewhowantaffordable,powerfulwaterdispenser,soIdesignedthiswaterdispenser.Thiswaterdispenserispowerfulbutaffordable.ItUSESSCMtocontrolthetemperatureriseoftheheatingresistance,soastoheatthewater.IntheLCDscreen,somebasicdata(watertemperature,wateroutput,currentmode,etc.)canbepresentedtotheuser,whichwillimprovetheuserexperienceandmakethehuman-computerinteractionmoreintuitiveanddirect.Thiswaterfountainhastwomodesofoperation:automaticmodeandmanualmode.Thewaterdispenserisequippedwithanumberofemergencymethods,suchas:1,thewatertankisstillinusewhenthereisnowater;2,thewatercannotbeheated;3,theownerofthewaterdispensershouldbealertedtoaddwatertothewaterdispensertoensurethesafetyofthewaterdispenser.Emergencymeasureswillmakethiswaterdispensermuchsafertoensurethesafetyofusers.Keywords:intelligentdrinkingmachineSCMdrinkingwatersafety目錄TOC\o"1-3"\h\u第一章緒論 11.1課題研究背景以及意義 11.2國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀 11.3論文研究內(nèi)容與目標 11.4論文結(jié)構(gòu)安排 2第二章系統(tǒng)方案構(gòu)思 32.1設(shè)計方案原理設(shè)想 32.2需求分析 32.3系統(tǒng)框圖 42.4系統(tǒng)硬件設(shè)計框架 5第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 63.151單片機最小系統(tǒng) 63.2溫度檢測部分 63.4繼電器控制部分 73.4.1電磁閥控制 83.4.2加熱電阻控制 83.5顯示電路 93.5.1液晶顯示器芯片介紹 93.6液位檢測 113.7報警電路 123.8紅外感應(yīng)電路 12第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 144.1主程序設(shè)計 144.2溫度子程設(shè)計 144.3按鍵子程序設(shè)計 144.4繼電器控制子程序設(shè)計 164.5顯示子程序設(shè)計 17第五章實物功能驗證 195.1整體實物與各類硬件模塊介紹 195.2功能檢驗 205.2.1各類硬件模塊功能檢驗 205.2.3整體功能檢驗 235.3元器件清單 245.4本章小結(jié) 24第六章總結(jié)與展望 25參考文獻 26致謝 27附錄 28第一章緒論1.1課題研究背景以及意義在社會經(jīng)濟發(fā)展蓬勃迅速的當今社會，我們老百姓除了追求追求基本的生活和生存，而是更多的追求健康。在現(xiàn)在智能時代的來臨下，有許多日常用品、電器等都加入了智能化設(shè)計和自動化管理。就拿飲水機來說，已經(jīng)普遍投放使用在許多家庭和辦公場所，在用戶量如此多的情況下，商家自然會提高自己產(chǎn)品的競爭力，所以也讓飲水機朝著自動化、智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在人們對自己的健康越來越重視，但現(xiàn)代社會的水質(zhì)還未得到很大的改善的情況下，所以人們在挑選飲水機時都會選擇更加智能而且安全系數(shù)更高的的飲水機。怎么樣才能做出更智能、更符合用戶需求的飲水機呢？如何保證飲用水的安全呢？為了滿足這一需求，所以我想制作一個智能安全的飲水機。1.2國內(nèi)外研究歷史和現(xiàn)狀飲水機從上世界90年代興起到現(xiàn)在，外表與功能都已經(jīng)改革換代很多次，從第一代的桶裝飲水機，這種飲水機雖然體積小巧，使用方便，但是會由于飲用水會被加熱多次形成“千滾水”，飲用后不利于身體健康。第二代飲水機加入了凈水功能，做到將出水口的水凈化，確保喝到的每一口水都是安全水，缺點是體積略笨重。第三代飲水機結(jié)合了以上兩點，將機器隱藏在壁櫥內(nèi)，實現(xiàn)了體積小巧，飲水安全的兩全方法。其中國外的法國圣帝尼、美國威世頓是著名的外飲水機產(chǎn)品，他們的產(chǎn)品功能很多，其中一下幾點最受消費者喜歡：1、多種沖泡模式（咖啡模式、沏茶模式、沖奶粉模式等）2、內(nèi)置冷熱兩個水箱，根據(jù)用戶所需要的水溫，計算冷熱水比列后將水輸送到出水口3、利用冷水流經(jīng)熱水膽，達到快速獲得溫水且節(jié)省能源的目的4、設(shè)置了多個保護措施，比如在水位過低時停止加熱工作避免燒壞加熱器、出水口只有檢測到被子后才能出水，且出水前有提醒音效等等將目光轉(zhuǎn)回國內(nèi)，國內(nèi)市場的飲水機市場也蓬勃發(fā)展，提出了飲水機的全新概念，比如含有強大凈水能力的飲水機，可以得到更加純凈水的電解水飲水機、可以直接連接飲用水的飲水機……1.3論文研究內(nèi)容與目標以前的飲水機功能過于簡單，只有普通的把水燒開的功能。第二章系統(tǒng)方案構(gòu)思2.1設(shè)計方案原理設(shè)想系統(tǒng)軟件將采用分模塊的設(shè)計方法，所以這款飲水機的軟件設(shè)計部分主要有以下幾個子程序模塊：1、水位采集子程序2、調(diào)節(jié)溫度子程序3、繼電器控制電磁閥、加熱電阻絲子程序4、數(shù)據(jù)顯示子程序這款飲水機將使用C語言開發(fā)來實現(xiàn)。系統(tǒng)硬件將采用以單片機為核心，通過處理按鍵選擇的模式信心、溫度傳感器采集的水溫信息、水位檢測傳感器采集的水位的信息之后，把這些信息顯示在LCD液晶顯示屏上，還會根據(jù)這些信息，判斷飲水機當前是否時安全使用狀態(tài)，比如出現(xiàn)干燒情況后會提示報警聲等。按下不同的按鈕可以切換不同的功能模式，比如按下KEY3可以切換手動模式和自動模式。通過將按下按鍵的一刻來改變按鍵端口的高低電平，將高低電平是做某種模式的開啟，經(jīng)單片機處理后，進入不同的工作模式狀態(tài)。2.2需求分析本飲水機硬件部分由STC89C52單片機、17771顯示電路、溫度傳感器模塊、25399液晶顯示器、26825按鍵設(shè)計、32366液位檢測、29219繼電器控制部分、27492報警電路組成。實現(xiàn)各個硬件之間的連接，以下是我本飲水機系統(tǒng)功能的要求：可以獲得當前模式、水溫和水量等數(shù)據(jù)：使用DS18B20這一款數(shù)字溫度傳感器，實現(xiàn)溫度傳感器模塊對溫度的采集?？梢詫斍澳Ｊ?、水溫和水量等數(shù)據(jù)顯示給用戶，方便用戶了解：采用LCD1602顯示屏模塊實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的顯示，提高用戶體驗，讓人機交互更加方便直觀?？梢垣@得當前飲水桶的水量、防燒干措施：使用了液位傳感器來時刻檢測水位的改變，防干燒措施則是。當單片機檢測到水箱內(nèi)的水位過低時，會啟動蜂鳴器鳴叫和讓LED燈亮起，提醒用戶。通過簡單操作，切換多種功能模式：飲水機模式（自動模式、手動模式、自定義模式）的選擇和飲水機水溫設(shè)置可以利用按下重置按鈕實現(xiàn)。用戶可以通過按下重置按鈕，選擇不同的模式、水溫和出水量（出水量默認為200ml），滿足用戶不同的需求。檢測到出水口處有杯子（物體）后，才能出水：使用電磁式繼電器控制它里面的常閉觸點和常開觸點，在檢測到杯子后，線圈有電流經(jīng)過，吸引彈簧取消彈簧的壓力讓閥口打開來。6、有自動模式和手動模式（檢測到杯子后，按下即可出水）：通過按鍵的按下步驟來設(shè)置不同模式的按鍵邏輯。通過主芯片與各類傳感器的共同協(xié)調(diào)合作，本款飲水的功能才能更好的完善。通過分析了飲水機的功能后，我將對本飲水機系統(tǒng)進行大概的框架描畫。本飲水機整體設(shè)計思路如圖2.1圖2.1飲水機整體設(shè)計2.3系統(tǒng)框圖當飲水機開機運行時，各類的傳感器和模塊也在運行，比如液位檢測在檢測水位，計算出水位高度；溫度傳感器模塊檢測溫度，確保加熱電阻模塊是否工作；按鍵模塊選擇當前的沖泡模式（沏茶模式、泡茶模式）后，確定水溫的最高溫。報警模塊在水位過低時，停止加熱功能后響起報警音并亮起警示燈；電磁閥控制出水口的。為了實現(xiàn)上述需求，構(gòu)建的系統(tǒng)框圖，如圖2.2所示：圖2.2系統(tǒng)框圖2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計框架圖2.4系統(tǒng)硬件設(shè)計框架第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.151單片機最小系統(tǒng)由STC89C52單片機的使用說明書可以知道，這款單片機類型具有高性能、低功耗的特點。這款單片機可以用來制作很多功能，因此可以適用于不同的項目。晶振電路和復(fù)位電路組成本單片機的最小系統(tǒng)，復(fù)位功能可以讓單片機回復(fù)到初始狀態(tài)，晶振則可以產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖信號，其中，復(fù)位電路如圖3.1.1所示。圖3.1.1復(fù)位電路單片機復(fù)位過程中，在復(fù)位端口會出現(xiàn)高電平信號且多于2個或者2個以上的機器周期。使用11M晶振可以計算出標準的波特率，9600。晶振電路圖如下圖3.1.2所示。圖3.1.2晶振電路原理圖3.2溫度檢測部分飲水機十分重要的一個功能就是檢測水是否沸騰（或者達到預(yù)設(shè)溫度），因此，使用一個溫度傳感器當作一個是否決定加熱的開關(guān)就變得尤為重要，再加上要讓飲水機具有智能的效果，那進行水溫的調(diào)節(jié)就必不可少，因此我沒有選擇傳統(tǒng)的溫度傳感器，而是選擇了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它具有直接得到被檢測物體（氣態(tài)、液態(tài)）的溫度，而且可以通過簡單的代碼設(shè)置，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。這款溫度傳感器的讀入或者輸出，只需要一根單線接口，這是十分方便的。使用DS18B20可以是整個系統(tǒng)簡單和可靠，也提高用戶的使用體驗。由使用說明書可知，DS18B20檢測溫度范圍為-55°~125℃，且可以提供較高精度的數(shù)值，可以正好滿足設(shè)計的要求并且價格比較實惠，所以這個設(shè)計所采用的是DS18B20為溫度檢測部分為核心裝置。因為該傳感器的輸出電路較小，所以需要加上一個4.7k以上的上拉電阻，從而確保數(shù)據(jù)傳輸。溫度檢測電路如圖3.2所示。圖3.2溫度檢測電路原理圖3.3按鍵設(shè)計按下KEY1可以進入自動模式，在此模式下，可以通過KEY2、KEY3鍵可以對水溫的上限和下限進行設(shè)置，同時也可以為KEY4的手動模式這兩種模式中，對出水量進行設(shè)定（200ml-500ml），兩種模式用戶自己選擇，KEY5為出水鍵。設(shè)計原理如圖3.3所示。圖3.3按鍵模塊3.4繼電器控制部分繼電器，簡單來說，它就是可以實現(xiàn)，通過較小的電流控制去控制教大電流的保護流控開關(guān)，既可以提高安全性，又方便?，F(xiàn)在市面上由許多的類型的繼電器，是和本款飲水機的繼電器類型是電磁式繼電器，由電磁式繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，這種類型的繼電器的組成是觸點和線圈兩部分.它的工作原理是，當電流流經(jīng)這個線圈時，會使線圈產(chǎn)生磁力因此與觸電碰在一起，所以電流可以控制觸點的斷開和閉合，這樣就能實現(xiàn)常開觸點使電路導(dǎo)通，從而達到控制的功能。使用這種類型的繼電器，就可以讓VCC（5V）的電壓去控制電磁閥的開啟與閉合、以及大功率（3KW）的加熱電阻絲了。因為這個電路由大功率的加熱電阻絲存在，所以，所以選擇是和該電路的電阻器的型號與參數(shù)就變得十分有必要，比如最大流經(jīng)電流、最大電壓等，選擇錯誤可能會到之繼電器甚至整個系統(tǒng)的安全。3.4.1電磁閥控制電磁閥的使用，會讓整個系統(tǒng)的安全行得到加強。當水箱中的水被加熱到用戶所設(shè)置的溫度范圍時（即在溫度上下限內(nèi)），就會檢測出口稅是否防止了障礙物（水杯），只有檢測到出水口由障礙物（水杯）時，系統(tǒng)才會讓電磁閥開啟，讓水泵從水箱中進行抽取水到出水口。如果出水口沒有水，電磁閥就會在關(guān)閉狀態(tài)，這樣就保證了對出水口的控制，也保證了滾燙的熱水不會被隨意流出。電磁閥，我們知道它由電磁來控制開啟和閉合，也就是控制內(nèi)部的常開觸口和常閉觸口，當由電流流經(jīng)線圈時，被線圈圍繞的鐵芯就會產(chǎn)生磁性，從而將處在常閉觸口的開關(guān)吸引到離鐵芯更近的常開觸口，這樣就實現(xiàn)了常開觸口的吸合，達到電磁閥打開，并且在手動模式下，電磁閥的額定工作電壓之內(nèi)，電磁閥的閥門打開的幅度越大，相同的，鐵芯的磁性越強。因為這個電磁閥系使用供電電壓為12V，所以這個電路會十分節(jié)約成本，而且降低了真?zhèn)€電路的設(shè)計難度。因為電磁式的繼電器可以實現(xiàn)較小的電流對教大的電流的控制，這壓根既可以提高安全性，設(shè)計上又方便。如圖3.4.13.4.2加熱電阻控制因為飲水機最初始也是最重要的功能就是加熱水，因此，飲水機的最主要部件（芯片除外）就是加熱部分了。由焦耳定理可知，電阻發(fā)熱的熱量等于電阻阻值和流經(jīng)電阻的電流大小的平方的乘積，即Q=RI2。而加熱電阻絲的發(fā)熱原理都是焦耳定律，所以電阻絲的功率都比較大，并且大功率電阻絲使用的電壓為220V的交流電，我們都知道，當電壓大于等于37V時，就可以危害人生安全，并且如此高壓也由可能會損壞整個電路系統(tǒng)，所以只要有一點點的參數(shù)和類型上的選擇不恰當，就會對電路甚至人體造成損傷。因為我想繼續(xù)使用電磁式繼電器來控制加熱電阻，為了預(yù)防安全事故的發(fā)生，所以我就必須慎重選擇繼電器的類型和參數(shù)。我選擇的是大功率電磁式繼電器，讓它能夠以因為弱電控制強電的模式，以10A的電流去控制220V的大功率從電子器件，這樣可以保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。經(jīng)過不斷的摸索和測試，我選擇了3000W的加熱電阻絲。因為這個飲水機需要快速升溫功能，所以熱水箱里的水不要太多，并且通過軟件，可以避免將水箱里的多次沸騰，避免多次被煮沸的水被人喝下影響健康。原理圖如圖3.4.2所示。圖3.4.1閥門控制電路圖3.4.2電阻絲的控制電路3.5顯示電路3.5.1液晶顯示器芯片介紹考慮到需要顯示的數(shù)值是溫度和濕度這兩個，且數(shù)值不會太大，所以只需要能夠顯示1-2行的、屏幕稍小的顯示器就能夠滿足這個需求。所以我選擇了LCD1602這款液晶顯示器，通過它的使用說明書可以得知，它的屏幕可以顯示2行數(shù)據(jù)，每行可以顯示16個符號、字母或者數(shù)字它體積小巧，功耗較低，數(shù)據(jù)顯示效果較好，又剛好可以滿足設(shè)計的需要，是一款非常實用的液晶顯示設(shè)備。LCD1602有16個引腳，它的引腳介紹如表3.5.1.1：表3.5.1.1LCD1602引腳表介紹由說明書可知，LCD1602液晶顯示器工作電壓為3.5~5V，它與單片機一樣，它的內(nèi)部設(shè)計也有復(fù)位電路。因為它是專門對數(shù)據(jù)的顯示的硬件，所以它可以清空屏幕、可以對光標進行移動等一系列操作。為了能夠調(diào)節(jié)顯示屏的顯示亮度，我還為它連接了一個外部的調(diào)節(jié)電位器。單片機通過連接他的內(nèi)部的存儲器（儲存數(shù)據(jù)），我們就可以通過單片機來控制屏幕的顯示。LCD1602顯示屏一共有16個引腳，通過改變RS、RW的值，我們就可以控制單片機對它的讀寫，它的工作狀態(tài)如表3.5.1.2表3.5.1.2LCD工作狀態(tài)介紹LCD1602液晶顯示器只有當它的忙標志位為低電平（00）時才表示可以執(zhí)行指令。LCD1602的原理圖如圖3.5.1，其顯示程序流程圖如圖3.5.2圖3.5.1LCD1602液晶顯示器圖3.5.2LCD液晶顯示器工作流程3.6液位檢測干燒是每個飲水機都要避免的情況，所以液位傳感器的存在除了告知用當前的水量外，最重要的任務(wù)還是預(yù)防無水干燒。在無水干燒的情況下，會讓點熱電阻過熱而損壞，并且會造成較大的安全隱患。一開始我使用水位檢測的辦法就是使用兩個導(dǎo)線直接放入水箱之中，如果兩個導(dǎo)線完全浸沒在液體水平表面上的時候，兩根導(dǎo)線之間接通，隨后導(dǎo)通I/0口就可以檢測到相對應(yīng)的電信號。這樣來說，雖然廉價簡單，但是可靠性、穩(wěn)定性和安全性缺失，不能算是明智的方法。因此我放棄了一開始的方法，選擇了使用穩(wěn)定性更好，而且用起來也非常方便的光電式液位傳感器。通過查找資料，我看到了這樣一款型號為XKC-W001-NPN的水位傳感器，這個傳感器使用的原理是紅外光電效應(yīng)，因為液體的顏色、透明度和含有雜質(zhì)都不一樣，這就對水位檢測傳感器的要求就高了，而紅外光電可以對使用這個可以對許多上述不同的液體都可以進行檢測。在這個傳感器中，它有可以發(fā)射紅外線的紅外發(fā)射頭，在通上電后，就可以向檢測方向發(fā)射紅外線，假若在檢測方向紅外線沒有碰到液體，紅外線則不做任何反應(yīng)，但是如果檢測方向有液體時，紅外線在觸碰到液體后就會返回，紅外線接收頭就能就收到這縷返回的紅外線，接收到后，傳感器的輸出管腳的高低電平就會改變，從而實現(xiàn)由紅外線（光）信號轉(zhuǎn)換為電信后輸出到單片機。由也為傳感器的接線圖可知，XKC-W001-NPN的水位傳感器有四個端口，其中紅線接VCC(5V電源)，白線與紅線相連，且它們之間還加入了一個負載電阻（10K），這是為了放大輸出信號的微弱電流而加入的上拉電阻。液位傳感器如圖3.6.1所示水位檢測的原理圖如圖3.6.2圖3.6.1液位傳感器典型接線圖圖3.6.2水位檢測原理圖3.7報警電路無源蜂鳴器，是整個報警電路中最重要的部分，因為報警的聲音就是由它發(fā)出來的。無源蜂鳴器它內(nèi)沒有自帶振動源，所以想要它發(fā)出聲音，就要使用2KHz-5KHz的矩形波去驅(qū)動它，簡單來說，只要流經(jīng)它的電流越大，那么它的響度就會越大。也可以用不同赫茲的矩形波去讓它發(fā)出不同的音調(diào)，從而唱歌。 因為要增大流經(jīng)蜂鳴器的電流，所以我使用的三極管型號是S8550PNP型，這個放大倍數(shù)可以讓蜂鳴器發(fā)出的聲音較大。為了避免流經(jīng)三極管的電流太大導(dǎo)致被燒壞，我使用了一個1K的電阻。如圖3.7所示。圖3.7蜂鳴器報警電路3.8紅外感應(yīng)電路紅外感應(yīng)電路是用來感應(yīng)是否有杯子的，紅外線傳感器模塊可以很好的適應(yīng)外界環(huán)境的光纖，它有一個紅外線發(fā)射器和一個紅外線接收器組成。當檢測防線有杯子時，會先確認當前模式時自動模式還是手動模式，確定在手動模式后，隨后綠色指示燈會亮起后方能出水。可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離。如圖3.8所示。圖3.8紅外感應(yīng)原理圖第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計通過程序進行對不同的按鍵設(shè)置，讓用戶可以通過按下不同的按鍵進入不同的子程序，實現(xiàn)對各功能的控制。系統(tǒng)主流圖如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.2溫度子程序設(shè)計DS18B20溫度傳感器測溫時得到的二進制數(shù)據(jù)讓單片機轉(zhuǎn)換成十進制后發(fā)送到LCD1602液晶顯示器上。溫度檢測子程序設(shè)計流程圖如圖4.2.1。4.3按鍵子程序設(shè)計本設(shè)計使用了五個按鍵來控制系統(tǒng)進入何種模式，每種模式的判定由Flag的數(shù)值決定，選擇不用的按鈕組合會改變這個值。程序流程圖如圖4.3.1所示。圖4.2.1溫度檢測流程圖圖4.3.1按鍵子程序流程圖設(shè)計按鍵程序時，我設(shè)置了一個按鍵1，按鍵1是進入溫度閾值設(shè)置的按鍵，進入溫度閾值設(shè)置時，會默認開始調(diào)整溫度上限，再按一下按鍵1可以調(diào)整溫度下限，這時候按按鍵2增加增加溫度，按按鍵3減少溫度。在自動模式的主界面時，按下按鍵2增加自動出水量，按下按鍵3減少自動出水量。按下按鍵4可以切換自動模式和手動模式。若紅外感應(yīng)未感應(yīng)到水杯的存在，自動模式和手動模式下按按鍵5都無法打開水泵，若感應(yīng)到了水杯存在，自動模式下會按照預(yù)設(shè)值加水，手動模式下按下多久水泵就工作多久。按鈕模塊一般會增加防抖動模式，防抖模式的設(shè)計原理為，在判斷按下按鍵后，延遲一定時間，再進行一次是否按下按鈕的判斷。這種方法是放置誤觸，防抖動模式流程圖如圖4.3.2圖4.3.2防抖動/防誤觸模式流程圖4.4繼電器控制子程序設(shè)計這個子程序主要用于控制飲水機加熱與出水。其主要功能在于控制繼電器的開關(guān)。當水溫低于我們預(yù)設(shè)的水溫下限的時候，控制閉合加熱繼電器開關(guān)進行加熱，在高于預(yù)設(shè)水溫上限或水箱無水時斷開。在感應(yīng)到杯子的情況下，按下按鍵5，控制閉合水泵繼電器開關(guān)進行出水，出水完畢或松開按鍵時斷開。繼電器控制電熱絲、電磁閥的流程圖，如圖4.4所示4.5顯示子程序設(shè)計這個顯示的部分用的LCD1602，LCD1602自帶文字庫，使用方便。并且能用串行數(shù)據(jù)的傳輸和并行數(shù)據(jù)的傳輸。顯示子程序所用的是LCD1602并行數(shù)據(jù)傳輸方式。單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)進入LCD1602，當寫入所顯示數(shù)據(jù)就會寫入數(shù)據(jù)所相應(yīng)的ASCLL碼或者文字庫里自帶的文字，但是寫入命令卻是直接更改LCD1602內(nèi)部寄存器里的參數(shù)。其顯示程序流程圖如圖4.5：圖4.4繼電器控制流程圖圖4.5顯示器流程圖第五章實物功能驗證5.1整體實物與各類硬件模塊介紹圖5.1.1整體實物圖圖5.1.2水位檢測模塊、溫度傳感器模塊、電磁閥模塊圖5.1.3加熱電阻模塊與紅外感應(yīng)模塊圖5.1.4按鍵模塊、顯示屏和蜂鳴器模塊5.2功能檢驗5.2.1各類硬件模塊功能檢驗將代碼成功燒錄后，以下硬件模塊的功能檢測如下：1、溫度傳感器：可以正確檢測水溫檢測方法：向水箱分別倒入多個不同水溫的水，檢測溫度傳感器是否能正常工作，如下圖表格所示。倒入水箱的水溫（單位：℃）傳感器檢測的溫度（單位：℃）302740386057706810096表5.2.1溫度傳感器感應(yīng)溫度誤差表結(jié)果：這個溫度傳感器能誤差在2-4℃的情況下，檢測到水溫。2、水位檢測模塊：水箱無水時蜂鳴器報警且LED點亮，斷開加熱電阻絲的繼電器，水箱有水時加熱電阻絲正常工作。檢測方法：分別將檢測模塊置空或者插入水中圖5.2.1水位檢測模塊碰水與否時繼電器的工作狀態(tài)結(jié)果：水位檢測模塊能靈敏識別水，且識別的最低水位約為4mm。3、加熱電阻模塊：在水溫低于設(shè)定溫度下限時，可以加熱水箱里的水，加熱到水溫上限后停止加熱。檢測方法：將電阻模塊置于較少水的水箱中，檢測水箱溫度是否上升；將溫度上限設(shè)置高1-2℃。圖5.2.2加熱電阻模塊加熱水結(jié)果：水箱溫度會上升，升高到上限時會停止加熱4、紅外線模塊：當檢測方向有障礙物時（水杯），左邊LED亮起，否則就按下檢測方法：用障礙物（手）阻擋。圖5.2.3檢測出紅外線模塊結(jié)果：紅外線模塊能夠靈敏識別障礙物5、電磁閥模塊：當按下KEY5后，可以出水，出水量為200ml-500ml（自動模式）和水位量（手動模式）檢測方法：水泵的運轉(zhuǎn)時間，標準情況為100ml/s.圖5.2.4出水量范圍結(jié)果：能夠正?？焖俪鏊?。6、按鍵模塊：自動模式、手動模式、數(shù)值加減、出水鍵檢測方法：逐個檢測圖5.2.5逐個按鍵檢測結(jié)構(gòu)：每個按鍵的功能都正常7、LCD顯示器模塊：各項數(shù)據(jù)顯示檢測方法：查看顯示器是否正常顯示。圖5.2.6顯示器顯示的數(shù)據(jù)結(jié)果：顯示器數(shù)據(jù)、字母顯示正常5.2.3整體功能檢驗經(jīng)過檢測，本款飲水機能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，有以下幾個：1、基礎(chǔ)功能：水的加熱、調(diào)節(jié)設(shè)置水溫、調(diào)節(jié)設(shè)置出水量、出水2、檢測功能：水溫檢測、水位檢測、水杯檢測3、顯示功能：操作提示、數(shù)據(jù)顯示5.3元器件清單表5.3元器件清單表5.4本章小結(jié)本章主要介紹了實物的整體圖和每個硬件模塊的部分圖，還檢測了每個硬件模塊的功能是否正常和完整，確定了本飲水機的功能。第六章總結(jié)與展望經(jīng)過慢慢思考和摸索，也克服了許多困難，我的整個作品的才慢慢的飽滿起來，主要有如下幾方面的提高：

首先，我掌握了基本的數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計的知識，學(xué)會了怎么分解復(fù)雜的設(shè)計題目為多個小步驟。通過思考、研究和調(diào)查，設(shè)計初步的計劃；選擇元器件的參數(shù)、模擬仿真電路，慢慢摸索；并通過不斷的試錯和調(diào)試，不斷分析每次試驗的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在電路測試中，往往需要很多時間和耐心去去慢慢排除遇到的問題，深刻體會到“牽一發(fā)而動全身”，也知道在以后的學(xué)習(xí)中，要理論與實踐兩手抓，才能較為順利的完成制作的過程。最后，最重要的是共同學(xué)習(xí)的能力，與同學(xué)交流所遇到的問題，互相學(xué)習(xí)，共同進步。這篇文章的工作是完成了智能飲水機的設(shè)計與制作，它能夠提供多種工作模式和自定義模式，以滿足用戶不同的需求。在未來，人們對智能電器的需求會越來越高，它讓人們的生活更加方便和快捷，更具科技性。我相信，在未來智能時代的不斷普及下，家電的智能化會越來越高。通過制作智能飲水機的過程中，思考