现代控制理论大作业智能控温饮水机..doc

智能控温饮水机 （河南科技大学 信息工程学院 河南省 洛阳市 471000） 摘要：普通饮水机都只有一些基本的功能。例如加热、保温。然而，随着人们的物质生活的不断提高，对饮水机的性能要求也不断提高。为了满足人们对饮水机的性能要求。本课题研究智能饮水机控制系统。它主要功能是在温度达到100℃沸腾，并能在0℃～100℃之间以5℃为最小温差进行温度设定。从而得到任意想的水温。非常人性化，它还具有过热保护及防干烧功能等。 随着计算机技术的发展，单片机技术已成为计算机技术中的一个独特的分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制和仪器仪表智能化中扮演着极其重要的角色。过去经常采用模拟电路、数字电路实现的电路系统，现在相当大一部分可以用单片机予以实现，传统的电路设计方法已演变成软件和硬件相结合的设计方法。在实际应用中，单片机经常要与各种传感器相结合组成一定的应用系统，以实现系统的自动检测与控制。本文所设计的智能饮水机就是单片机结合传感器的一个简单应用。该系统设计综合单片机以及电子技术理论，从生活实际出发，完善了饮水机的功能。整个设计系统实现三个功能，即加热、对温度上下限的控制和定时加热。与传统的饮水机相比，由于采用了自动检测和控制的电子设计技术，可较好地实现对水温的测量和控制，具有较广泛的应用前景。 关键字: 智能饮水机 单片机 温度采集 功能设定1.1引言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛, 在很多电子产品中也用到了温度检测和温度控制。 目前广泛使用的饮水机，具有价格低廉，制造简便等优点。但是随着用户长时间使用，这些饮水机功能单一、能耗较大、长时间饮用饮水机的水对健康不利等缺点逐渐暴露出来。 传统的饮水机的局限性一般体现在以下几个方面：第一,功能相对简单。只有简单的温度控制，而且用户还不能自己根据自己的喜好设定温控参数。第二,能耗较大。在没有人使用的时候饮水机也处在开机状态无疑会造成能源的大量浪费，在能源紧缺的今天这个方面亟待解决。第三, 长期饮用饮水机里的水会对健康不利。由于广泛使用的饮水机烧水不能完全沸腾，长期饮用这种水会对身体造成较大的伤害。 本此设计的智能饮水机, 采用DS18B20实现温度采集，经过LED显示, 读数直观、准确。并且程序存储器E2PROM, 可以很容易的实现软件升级, 从软件方面提高仪器精度。同时可以对加热实现基本的控制，从而防止了“千滚水”对身体造成的伤害，满足生活的需求。 1.2 智能饮水机的主体功能 (1)智能饮水机的主体功能： 本课题设计的智能饮水机具有过热保护防干烧、加热至沸腾、设置温度加热、超温报警提示、安全锁定、电动机出水功能等。 (2)智能饮水机的按键功能： ①出水键：控制饮水机出水和停止出水；②加热键：负责控制开始加热和停止加热；③锁定键：按下锁定键，其他按键无效；④切换健：按下后开始设定用户想要的温度；⑤温度设定键：按一下温度增加5℃，温度可在0℃到100℃之间循环。 (3)智能饮水机的显示功能： ①电源灯(绿色)：接通电源，电源灯点亮；②加热指示灯(黄色)：按下加热键，加热指示灯点亮，表示烧水开始工作。再次按下加热键，指示灯熄灭，表示烧水停止；③锁定键指示灯(蓝色)：锁定其他按键功能，灯亮表示其他按键均不可用；④超温报警灯(红色)：灯点亮表示水已经达到设定的加热温度或已沸腾并停止加热；⑤数码管：显示当前水温或用户设定的温度。⑥蜂鸣器：响起后说明水以沸腾并停止加热。 2.1 单片机概念分析 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整的计算机系统。虽然它的大部分功能都集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件（如：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存）。同时集成：通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 2.2 单片机的种类 单片机根据目前发展情况，从不同角度大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。 通用型/专用型  这是按单片机适用范围来区分的。例如，80C51是通用型单片机，它不是为某种专用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。 总线型/非总线型  这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用于扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减少封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。 控制型/家电型  这是