智能廚寶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、    智能廚寶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    徐艷摘要：本文介紹了智能廚寶控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)。其中硬件電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度和水位傳感器的數(shù)據(jù)采集電路、1602液晶顯示電路、繼電器開關(guān)控制電路、遙控電路、報(bào)警電路和按鍵設(shè)置電路組成。軟件由c語言實(shí)現(xiàn)加熱時(shí)間的設(shè)定，按鍵控制，水溫控制以及紅外控制等功能。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度；水位；紅外；繼電器：tp311 ：a ：1009-3044（2016）33-0203-021系統(tǒng)簡介廚寶是指廚房使用的小型熱水器，市面上現(xiàn)成的產(chǎn)品的動(dòng)輒也要好幾百，而且功能不全，本文所設(shè)計(jì)的智能廚寶控制系統(tǒng)，不僅功能齊全，而且電路簡單，

2、制作成本低。本系統(tǒng)由硬件部分與軟件部分構(gòu)成，硬件部分由單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵、1602液晶顯示器、蜂鳴器以及水位水溫傳感器構(gòu)成。軟件采用c語言編程可以完成加熱時(shí)間的設(shè)定，按鍵控制，水溫的控制以及紅外控制的功能。為了讓本智能廚寶系統(tǒng)擁有更加好的移植性，四個(gè)獨(dú)立按鍵通過單片機(jī)的p1口掃描查詢，各自執(zhí)行“設(shè)置”、“+”、“-”、“確認(rèn)”功能。除此之外，本系統(tǒng)還使用了紅外遙控的功能，提高了系統(tǒng)的操控性和安全性。2系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)的硬件以stc89c51單片機(jī)為核心，主要有七部分組成：單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度和水位傳感器的數(shù)據(jù)采集電路、1602液晶顯示電路、繼電器開關(guān)控制電路、遙控電路、報(bào)警電路和按鍵設(shè)置電路

3、。2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)stc89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)由stc89c51單片機(jī)及其外圍電路組成，外圍電路包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路兩部分，是本系統(tǒng)的控制核心。圖1所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)。2.2 按鍵電路本設(shè)計(jì)的按鍵采用獨(dú)立式按鍵，是直接用i/o口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根i/o口線，每個(gè)按鍵的工作不會影響其它i/o口線的狀態(tài)。按鍵輸入均采用低電平有效，此外，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，i/o口線有確定的高電平。當(dāng)i/o口線內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路不可接上拉電阻。獨(dú)立式按鍵的軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)。獨(dú)立式按鍵連接如圖2所示。圖中從左至右按鍵功能依次為“設(shè)置”、“加”、“減”、“確認(rèn)”

4、。2.3 報(bào)警電路當(dāng)溫度超過上限或是無水空燒該電路就會通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提示水溫過高或者無水空燒需要注意安全。三極管的主要作用是驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的發(fā)聲。單片機(jī)的io口的輸出不足以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器使之發(fā)出聲響，所以我們采用三極管的放大驅(qū)動(dòng)了電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音。圖3為報(bào)警電路。2.4溫度檢測電路采用溫度傳感器ds18b20采集電熱水器的實(shí)時(shí)溫度， 提供給stc89c51的p2.2口作為數(shù)據(jù)輸入。如圖2-4所示ds18b20的2腳dq為數(shù)字信號輸入/輸出端；1腳gnd為電源地；3腳vdd為外接供電電源輸入端。當(dāng)傳感器工作時(shí)，如果水溫超過60（上限溫度可設(shè)置），將溫度傳給單片機(jī)，蜂鳴器報(bào)警，并斷電；

5、如果水溫低于30（下限溫度可設(shè)置），熱水器開始工作，加熱指示燈亮。2.5 紅外接收模塊2.5.1 紅外接收電路紅外傳感器接收到紅外信號經(jīng)1838t處理后輸出輸給單片機(jī)p1.0口，tel0表示接stc89c51的是p1.0口，通過對p1.0電平的判斷，實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)外圍電路的控制，如電磁閥控制水閥電路，液晶顯示淋浴時(shí)間等。紅外采集電路如圖5所示。2.5.2 紅外發(fā)射電路紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。圖6為紅外遙控器外觀圖。在圖中“c”為設(shè)置按鍵，可以對溫度與加熱時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，“+”

6、、“-”分別對應(yīng)獨(dú)立式按鍵的加功能和減功能，中間的“播放”按鍵為確定功能按鍵。2.6 水位檢測模塊水位檢測模塊選用水位檢測傳感器water sensor，和單片機(jī)的接口如圖7所示。2.7 1602液晶顯示模塊在本系統(tǒng)中，用lcd液晶屏來構(gòu)成顯示部分，主要用于計(jì)時(shí)時(shí)間和定時(shí)時(shí)間的顯示。根據(jù)1062lcd的工作原理，設(shè)計(jì)單片機(jī)與1062lcd的接口電路如圖8所示。2.8 繼電器控制電路繼電器在本設(shè)計(jì)中有兩個(gè)用途：作為進(jìn)水泵工作的開關(guān)和加熱棒的開關(guān)作用，單片機(jī)根據(jù)程序給出一個(gè)電信號經(jīng)過三極管的放大給繼電器內(nèi)的線圈一個(gè)電流達(dá)到開關(guān)控制的目的，圖9是繼電器驅(qū)動(dòng)模塊的接線圖。3軟件設(shè)計(jì)3.1 程序設(shè)計(jì)思路

7、軟件設(shè)計(jì)由主程序、鍵掃描子程序及若干功能模塊子程序組成。其中主控制器子程序包括a/d轉(zhuǎn)換子程序（水位、水溫）、鍵盤處理及顯示子程序、加熱控制子程序（使用輸出比較功能）、漏電保護(hù)子程序等組成。主程序要先初始化系統(tǒng)的工作參數(shù)，主要是單片機(jī)的定時(shí)器、cop模塊、a/d轉(zhuǎn)換、端口、鍵中斷等的工作模式參數(shù)設(shè)定，系統(tǒng)主程序循環(huán)調(diào)用各個(gè)功能模塊子程序，對相關(guān)事件的處理依靠標(biāo)志位和判斷標(biāo)志位實(shí)現(xiàn)。3.2 程序總體流程框圖圖10中表示此步驟只執(zhí)行一次。4結(jié)論本設(shè)計(jì)采用stc89c51作為智能廚寶系統(tǒng)的控制芯片，考慮到制作成本及智能性和通用性，選用isp在線編程接口、鍵盤模塊、指示燈顯示模塊、水溫、水位檢測模塊、報(bào)警輸出等模塊，最終軟硬件都實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的功能要求，證明該設(shè)計(jì)方案是可行的。圖11為完成后的硬件實(shí)物圖。參考文獻(xiàn)：1 付家才.單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014：42-45.2 沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)m.北京：電子工業(yè)出版社，2008：30-35.3 李建事，陳