毕业设计基于单片机的多功能饮水机设计

毕业设计基于单片机的多功能饮水机设计【摘要】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。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。本设计综合单片机、电子技术理论，从实际出发，完善了饮水机的功能。设计方案主要采用数字温度传感器作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器。整个系统实现了加热、对温度上下限的控制和定时加热功能。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。【关键词】：温度采集，主机单元，存储单元，控制ABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnology,computertechnologymicrocontrollertechnologyhasbecomeoneoftheuniquebranch,microcontrollerapplicationfieldofmoreandmorewidely.Thisdesignintelligentwaterdispenserissimplyasingle-chipcombiningsensorapplications.ThesystemdesignintegratedSCMandelectronictechnologytheory,fromlifereality,perfectthefunctionofwaterdispenser.Designscheme,mainlyadoptsdigitaltemperaturesensorDS18B20consistingtemperaturemeasuringsystemasthetestunitandUSESaAT89C52ashostunit,X5045EEPROMasstorageunit,HD7279chiptomanagethekeyboardandscreen.Thewholedesignsystemrealizethreefunctions,namelyheating,forthetemperaturecontroloftheupperandtimingheating.Comparedwiththetraditionalwaterdispenser,asaresultoftheautomaticdetectionandcontrolofelectronicdesigntechnology,canbeachievedfortemperaturemeasurementandcontrol,andhasabroadprospectofapplication.【KEYWORD】:temperaturegathering,thehostunits,storagelocationandcontrol毕业设计目录引言......................................................................1一、总体设计..............................................................1二、硬件设计..............................................................2（一）AT89C52单片机......................................................2（二）温度采集单元........................................................3（三）数据采集的设置、控制单元............................................6（四）人机交互单元........................................................8三、软件设计..............................................................9（一）主程序设计..........................................................9（二）人机接口单元软件...................................................10（三）DS1302的软件设计..................................................11总结.....................................................................13附录一...................................................................13附录二...................................................................13附录三...................................................................13参考文献.................................................................19致谢....................................................................20毕业设计引言随着科技的发展，单片机技术已经渗透到人类生活的方方面面，在家用电器、通讯产品等日用电子设备中都可见到单片机。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，这些饮水机的缺点逐渐暴露出来，主要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，用户不能根据自己的喜好设定温度。第二，能耗较大。在无人使用时，饮水机仍处在开机状态，造成了能源的大量浪费。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。本论文所设计的饮水机是在单片机控制下进行的温度控制，并通过显示器显示温度。对单片机及外围设备为主的系统进行了硬件和软件设计，并在此设计的基础上给出相应的原理图。设计方案中主要采用数字温度传感器DS18B20组成的测温系统作为检测单元，并运用了AT89C52作为主机单元、X5045EEPROM作为存储单元、HD7279芯片来管理键盘和显示器。整个设计系统实现了加热、对温度上下限的控制和定时加热的功能。采用的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。用户可根据自己实际情况来设定不同的温度上限。上电后系统将自动运行，显示的是当前的水温，按一次设定按键可实现温度控制的上限值。温度下限、定时开关机步骤同上相似。用增键、减键、左右键来完成对应的参数设置。一、总体设计多功能饮水机总体框图如图1.1所示。本系统主要由单片机、温度传感器、控制电路、LED显示、键盘、电源电路组成。系统以AT89C52单片机为核心，数字温度传感器将采集到的温度数据送入单片机处理，再将处理好的数据送到HD7279，进行按键和数码管的管理。程序采用E2PROM存储器，可以很容易的实现软件升级，从软件方面提高准确度。同时，可以对加热实现基本的控制，有效防止“千滚水”对身体造成的伤害。图1.1总体框图毕业设计二、硬件设计（一）AT89C52单片机1.AT89C52单片机特点：兼容MCS51指令系统；8k可反复擦写(1000次）FlashROM；32个双向I/O口；256x8bit内部RAM；3个16位可编程定时/计数器中断；时钟频率0-24MHz；2个串行中断；可编程UART串行通道；2个外部中断源；共6个中断源；2个读写中断口线；3级加密位；低功耗空闲和掉电模式；软件设置睡眠和唤醒功能。2.AT89C52的硬件结构(1)数据存储器AT89C52有256个字节的内部RAM，高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。(2)中断系统AT89C52共有6个中断向量：两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。(3)定时器此部分由3个16位可编程定时器：定时器0、定时器1和定时器3组成。(4)串行口P0口：是一组8位漏极开路型双向I/O口，也是地址/数据总线复用口。P1口：是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。P2口：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。P3口：是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。毕业设计3.外部引脚及功能(1)AT89C52各引脚总体介绍（如图2.1所示）图2.1AT89C52引脚配置1)电源引脚VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。2)时钟引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。3)RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平，使单片机复位。4)PSEN程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。5)EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地）。如果加密位LBI被编程，复位时内部会锁存EA端状态。（二）温度采集单元1.温度传感器(1)DS18B20温度传感器的特点本单元选用DS18B20温度传感器来进行温度数据的采集，其特点如下：①单线结构，只需一根信号线和CPU相连。②不需要外部元件，直接输出串行数据。③不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V～5V。毕业设计④测温精度高，测温范围为：-55℃～125℃，在-10℃～85℃范围内，精度为±O.5℃。⑤测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0.0625℃。⑥数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制,9位精度的转换时间为93.75ms,10位精度的转换时间187.5ms,12位精度的转换时间750ms。⑦具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值。⑧可通过报警搜索命令识别哪片DS18820采集的温度超越上、下限。(2)DS18B20内部结构DS18B20主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。①64位光刻ROM:使每一个出厂的DS18820地址序列号都各不相同，这样，就可以实现一根总线上挂接多个DS18820。②温度传感器:完成对温度的测量，输出格式为16位符号扩展的二进制补码。③低温触发器TL、高温触发器TH：用于设置低温、高温的报警数值。DS18820完成一个周期的温度测量后，将测得的温度值和TL、TH相比较，如果小于TL，或大于TH，则表示温度越限，将该器件内的告警标志位置位，并对主机发出的告警搜索命令，作出响应。修改上、下限温度值时，只需使用一个功能命令即可对TL、TH写入。④配置寄存器：R0、R1组成，其值决定温度转换的精度位数、转换时间等。(3)DS18B20与单片机接口电