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基于AT89C52单片机的智能饮水机的设计与开发

范文

刘建男孙美琪

摘要：目前，大多学校、大型工厂等大型场所所使用的传统的饮水机大多都只有基本的加热功能。随着社会的发展，科技的进步，人们生活质量不断提高，对饮水机性能的要求也不单单只是加热而已。所以我们从实际生活出发，设计了一款基于AT89C52单片机[2]为主要芯片的多功能饮水机，采用DS18B20实现温度采集，过滤器采用总馨进口名牌逆渗透（RO）膜，应用多重过滤技术有效滤除水中的悬浮颗粒、重金属、细菌等。再结合相关传感器技术，实现温度水位的显示与控制防止千沸、安全锁等功能。

关键词：智能饮水机;AT89C52单片机;温度采集

1 绪论

“水乃生命之源”这句话足以看出水的重要性。随着科技的发展为了让水更好的利用到人类的生活中，饮水机这个词渐渐流行起来，慢慢的应用到生活中。现在，在人工智能的推动下人们希望饮水机能向着更多功能化、智能化的方向发展。传统饮水机工作的弊端与局限性也暴露出来。首先功能简单，不能根据温度改变工作状态，能耗大，无人时也处于开机状态，在能源短缺的今天急需得到解决，其次长期使用饮水机中未烧开或反复加热的水将对人体健康造成很大危害，还有长时间使用后，饮水机内部造成大量污垢，清洗起来十分困难等等这些问题。

基于上述问题我们研制了一款环保型智能饮水机，是专门针对饮水人数较多的公共场所如学校、工厂、医院而设计的高新技术节能产品。它可以在水烧开后进行保温处理，防止水被反复加热[3]形成千滚水对人体健康造成危害。还设有水量自动控制[3]模块，无需人为看守，就可实现自动斟满自动断开。以上这些功能能够更加满足中国人饮水的要求，具有健康、安全、环保等特点，便利的服务更能温暖在外游子的心。所以在科技高速发展的今天，它的出现是必然的。

2 设计概述及目的

为了有效解决上述问题，本文拟设计的智能饮水有如下主要功能：

（1）极致过滤：过滤器采用台湾十大品牌“总馨”它采用进口名牌逆渗透（RO）膜，运用目前国际上先进的逆渗透技术工艺设备纯水。五级过滤，综合发挥各滤芯的有效作用，清除原水中的泥沙、悬浮物、胶体、有机物、重金属、可溶性固体、细菌、病毒、热源和其他有害杂质，仅保留水分子、溶解氧等有益物质。

（2）温度控制：外部采用三档口水龙头，分别有冷水，热水，自定义三种选择。为防止热水不足时，机器自动加入冷水造成混合，进而导致热水温度降低，本机内部采用双内胆装置，轮流工作，保证热水温度，在水烧开后，保温系统自动工作，可以保证长时间保持温度适中，避免加热系统重复加热对人体造成危害。同时拥有水温控制系统，能设置自己想饮用的温度。

（3）水量控制：分为智能取水[4]与人为控制两类。① 智能取水：通过传感器扫描容器高度，然后传感器将数据传输给芯片处理，芯片再控制由电磁铁控制的防水装置进行出水，接着另一组传感器测水位，反馈到芯片，再根据编好的程序确认，当水位达到高度的85%，停止出水。② 人为控制：智能饮水机显示面板上有选择出水量的按钮，出水量（以ml为单位），当选择此功能时机器自动处理数据。这样可以解决无人看守时水满溢出造成资源不必要的浪费（如果选项中没有想要的水量可以按一键锁定立即停止出水）。

（4）自动清理：机器结合红外线检测系统，[1]每隔一段时间在室内无人时自动进行。另外，机器为可拆卸式，各个部件在防护罩的保护下都可以保证拆卸隔菌，所以，如若使用时间较长，需要整体大面积清理，也支持人为拆卸清理。

（5）環保节能。①应用新型的热能交换回收技术，水烧开100度后经过热交换器降温成温开水确保每一滴水都是开水，还可以大量节省电费开支。②特设红外线传感器扫描容器是否被拿走，如果检测到被移动拿走，机器紧急停止出水，防止水资源浪费。

3 智能饮水机模块分析与设计

智能饮水机的系统框图如下图所示，包括下列几个主要组成部分：

主控芯片：AT89C52。本产品采用AT89C52作为主控芯片，该芯片是一种低功耗，高性能CMOS工艺的8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。其通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU为系统提供高灵活、超有效的解决方案。

温度检测：DS18B20单线数字温度传感器，可直接将被测温度转化为串行数字信号，供单片机处理。

水量控制：由流量传感器、流量定量控制仪、电磁阀和计时控制器等装置组成。系统采用先进的温度跟踪、密度补偿的计量方法，确保液体在计量过程中由于温度变化造成的计量误差，精度始终控制在千分之二以内。

数码显示：由LED数码管、LED液晶显示屏、温度传感器构成。

系统框图

4 总结

本设计是制作一个基于STC89S52单片机的智能饮水机，与传统的饮水机相比有更人性化的智能的设计在原有的基础技术之上结合DS18B20传感器，流量传感器，流量定量控制仪，LED数码管温度传感器等技术，从智能控制角度出发达到不仅限于把水烧到沸腾还可以实现温度控制、水量控制、一键锁定等拥有更好用户体验的智能饮水机。

参考文献：

[1]赵杰，谢文娣.基于多传感器的智能饮水机设计[J].科技经济导刊，2018（11）.

[2]杨崇海.基于单片机的智能饮水机系统[J].科技风，2017（11）：17.

[3]梅梦瑶.浅谈多功能的智能饮水机[J].电子测试，2018（12）.

[4]彭永杰，龙洋，吴熹.数字式智能饮水机的系统设计[J].重庆电力高等专科学校学报，2015（2）：41-43.

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