天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕业设计专业：应用电子技术教育班级学号：学生姓名：**指导教师：丁学文副教授二○一四年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于单片机的智能饮水机设计intelligent water machine design Based on single chip microcomputer专业班级：应电0912班学生姓名：马静指导教师：丁学文副教授系别：电子工程学院2014年6月摘要现如今，随着科技水平突飞猛进的发展，生活自动化，智能化，机械化已经成为人们发展的必然趋势，计算机技术的发展也进入了一个崭新的时代，而单片机技术也已然成为计算机技术中的一个尤其特别的支派，它的应用领域，应用范围也是越来越宽广。
在实际的应用当中，系统的自动检测与控制的应用系统一般都是由单片机与各种传感器相结合组成实现的。
我们日常生活中传统家用的饮水机都是人为的通过开关键，控制取水，这就限制用户在接水的同时，不得不站在饮水机旁边，注视着接水，控制开关键，防止水溢出水杯，这在某个程度上给用户带来一定的不便。
所以本次设计就在传统的家用的饮水机基础上加入了超声波模块和单片机控制模块，以实现饮水机的自动化，智能化操作。
本次设计的系统能够实现自动的感应杯子，然后取水，当装杯中的水超过一定水位后自动关闭的一系列功能。
该系统使传统饮水机更加自动化，可以应用于传统家用饮水机的生产，社会效应相当明显。
重点是本次设计不仅具有创新意义，还能满足人们自动化智能化的生活需要，所以说这种设计拥有非常高的市场应用价值，潜在的意义非常巨大。
关键词：饮水机；智能化；单片机ABSTRACTNowadays, with the development of science and technology level by leaps and bounds, automation, intelligent, the development of mechanization and the development of computer technology particular tribe, its application field, application scope is alsomore and more broad. In actual application, the system the application of automatic detection and control systems are generally composed of single-chip microcomputer combined with a variety of sensors.Traditional our daily life are artificially through the open key, control water, this limits the user at the same time of receiving water, the water cooler, staring at the water, open the key control, prevent water overflow water glass, it bring some inconvenience to the user in some degree. So this design on the basis of the traditional . The design of the system can realize automatic induction cup, then water, when loading a cup of water after more than a certain level of a series of functions automatically shut down. This system makes the traditional water machine more automated, can be applied to traditional , the social effect is quite obvious. Focuses on the design not only significance, but also can meet the needs of the people's life in the automation of intelligent, so this kind of design value, the meaning of the potential is出水量精度：10mm位置刷新周期：1S工作电压：DC-3.7~5V工作电流：100MA1.4本次设计的工作（1）查阅大量的国内外有关智能饮水机的文献资料，分析一些饮水机的实际结构特点，并且吸取他们的一些优点。
（2）初步拟定智能饮水机的设计方案，并且提出设计的技术指标。
（3）工作原理分析，框图以及单元电路的设计。
（4）系统实现，选择元器件。
（5）绘制原理图，列元器件的清单，分析有关数据。
（6）完成系统硬件部分设计和制作并进行软硬件调试。
（7）结论。
2.设计要求分析以及方案确定2.1 设计要求分析首先，硬件设计上，传统家用饮水机在加热体中设置了温度传感器，因为它要在加热体检测出水温并且能够实时的显示在OLED上，并且要能用单片机将温度传感器的数据传送给OLED显示模块。
再者为了防止饮水机中没水，但系统仍处于加热状态下的情况发生，还要在加热体中加入水位测量的装置，也就是说能够对饮水机中的水进行粗略的测量，也就是有水还是没水，不需定量的准确的测量水位，因此可以采用相对简单点的设计，这样也能减少设计的成本。
按照设计要求，分析一下设计要求的核心内容。
本次设计的智能饮水机装置是以智能控制为核心，所以我们根据我们的实际情况，选择一个不仅能满足我们设计要求的又能降低设计成本的一款合适的单片机。
考虑到成本等有关问题，温度传感器的选择也有一定的局限性，我们既要考虑到它与所选单片机能够相互通信，又要能够自动进行模数转换的，因为如果传感器可以实现模数转换的功能，这不仅可以在较大程度上降低设计成本，满足我们的需要，还大大的简化了设计的过程，给我们提供诸多便利。
关于显示电路部分，考虑用户使用便利性，综合考虑各种利弊，以及设计的简便性，OLED显示器和LCD显示器都满足我们的要求。
但是在如今的各种显示设计当中，OLED显示器似乎更受使用者欢迎。
最后，在软件设计上，主要是系统控制部分的主程序，加上三个按键的循环检测部分，温度检测子程序以及其他程序等等。
在这过程当中，尽可能的将程序流程做的简洁实用。
2.2 方案的确定通过对设计要求的分析论证，我们可以初步拟定下设计方案的雏形，即以单片机为控制核心，外围围绕着传感器，电源稳压电路，加热控制器和键盘显示电路等等。
通过软件的编程完成对各硬件的控制和通信，进而实现对加热器的控制，然后才能实现设计的总体要求，达成设计指标。
本次设计，核心控制部件我们选择的是STC12C5608AD 单片机。
完全能够满足设计要求并且还能够节省设计成本。
我们选用自身就具有模数转换功能的数字温度传感器DS18B20，DS18B20易于和STC12C5608AD单片机进行通信以及数据交换，而且数字温度传感器DS18B20 的市场普及率非常高，价格也适中，综合考虑，所以我们选择采用DS18B20。
显示电路部分，我们选择OLED显示器，OLED虽然有一定的弊端，其发光的亮度不高但是在本次设计中完全可以实现用户在夜间使用的需要，这一方面是普通LCD 显示器所不能相比较的，所以在此我们采用OLED显示器作为显示部分。
3.整体电路的设计3.1 电路组成以及工作原理3.1.1电路的组成整个硬件部分是由主控电路、电源稳压电路、过零检测电路和输出控制电路组成组成。
电路主控系统是通过单片机控制，其中也包括对其他功能电路的控制，然后通过软件设计部分来实现预定的功能；传感器部分选择采用DS18B20作为检测子系统，主要是针对饮水机中水温的检测然后将结果送给单片机，单片机进行处理，通过OLED显示出来；超声波模块主要是感应有无杯子，测距等；为了确保饮水机能正常的工作，必要的电能需不间断的提供，所以稳压电源部分是饮水机必不可少的环节。
本次设计的饮水机系统是由STC12C5608AD 单片机，温度传感器DS18B20，键盘电路，OLED显示电路，以及输出控制电路等组成。
单片机：是该系统的中枢神经，能够完成控制监控系统数据的采集过程、采集方式。
它是整个系统的核心处理器，首先单片机要把温度传感器DS18B20检测到的当前水温与预定设置的温度进行比较，如果不等于预先设定的水温，就输出信号控制加热器，直到当前显示的水温与设定的水温保持一致，从而实现温度控制，同一时间将温度数据传输给OLED显示器。
温度传感器DS18B20：是自行的进行模数转换，从而变换成单片机能够使用的数字数据，它精确度高，抗干扰的能力强，这种传感器在实际生产应用中有着非常宽广的前景。
键盘电路：用户通过键盘设置想要的水温，键盘电路是与单片机进行通信，然后再将控制信号传送给STC单片机，对用户设定的温度与温度传感器所提供的水温数据进行比较，检测是否等于用户设定值，再决定是否继续或停止加热。
显示电路：实时地显示加热体内的当前水温，还要显示用户设定的水温，这就要求多位显示，在满足水温显示的条件下还要对饮水机状态进行显示，显示饮水机处于加热状态还是停止状态等等。
3.1.2系统组成框图图3—1 系统的组成框图3.2单元电路的设计以及元器件的选择3.2.1主控制单元主控制电路是以单片机为核心的控制电路。
我们在这里就选用STC12C5608AD 系列单片机。
STC12C5608AD 系列单片机是由宏晶科技生产的单片机，本系列单片机具有单时钟机器周期(1T)，高速低功耗超强抗干扰的新特点，能够完全兼容传统的8051指令代码,但是速度却比传统的8051快8-12倍。
图3—2 STC12C5608AD单片机3.2.2温度采集单元本次设计选择DS18B20温度传感器作为温度采集元件。
DS18B20能完成模数转换器的功能，即能够直接将被测的温度转化为串行数字信号，以供单片机处理，它与传统的热敏电阻相比还有很多特点，例如微型化、低功率、高性能、抗干扰能力强等优点。
通过软件编程，DS18B20能够实现9~12位的温度读数。