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智能厨宝控制系统设计

范文

徐艳

摘要：本文介绍了智能厨宝控制系统的硬件与软件设计。其中硬件电路由单片机最小系统、温度和水位传感器的数据采集电路、1602液晶显示电路、继电器开关控制电路、遥控电路、报警电路和按键设置电路组成。软件由C语言实现加热时间的设定，按键控制，水温控制以及红外控制等功能。

关键词：单片机；温度；水位；红外；继电器

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0203-02

1系统简介

厨宝是指厨房使用的小型热水器，市面上现成的产品的动辄也要好几百，而且功能不全，本文所设计的智能厨宝控制系统，不仅功能齐全，而且电路简单，制作成本低。

本系统由硬件部分与软件部分构成，硬件部分由单片机最小系统、按键、1602液晶显示器、蜂鸣器以及水位水温传感器构成。软件采用C语言编程可以完成加热时间的设定，按键控制，水温的控制以及红外控制的功能。为了让本智能厨宝系统拥有更加好的移植性，四个独立按键通过单片机的P1口扫描查询，各自执行“设置”、“+”、“-”、“确认”功能。除此之外，本系统还使用了红外遥控的功能，提高了系统的操控性和安全性。

2系统硬件电路

系统的硬件以STC89C51单片机为核心，主要有七部分组成：单片机最小系统、温度和水位传感器的数据采集电路、1602液晶显示电路、继电器开关控制电路、遥控电路、报警电路和按键设置电路。

2.1单片机最小系统

STC89C51单片机最小系统由STC89C51单片机及其外围电路组成，外围电路包括时钟电路和复位电路两部分，是本系统的控制核心。图1所示为单片机最小系统。

2.2 按键电路

本设计的按键采用独立式按键，是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。

按键输入均采用低电平有效，此外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。当I/O口线内部有上拉电阻时，外电路不可接上拉电阻。独立式按键的软件常采用查询式结构。独立式按键连接如图2所示。

图中从左至右按键功能依次为“设置”、“加”、“减”、“确认”。

2.3 报警电路

当温度超过上限或是无水空烧该电路就会通过蜂鸣器发出报警，提示水温过高或者无水空烧需要注意安全。

三极管的主要作用是驱动蜂鸣器的发声。单片机的IO口的输出不足以驱动蜂鸣器使之发出声响，所以我们采用三极管的放大驱动了电流，从而可以让蜂鸣器发出声音。图3为报警电路。

2.4温度检测电路

采用温度传感器DS18B20采集电热水器的实时温度，提供给STC89C51的P2.2口作为数据输入。

如图2-4所示DS18B20的2腳DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。

当传感器工作时，如果水温超过60℃（上限温度可设置），将温度传给单片机，蜂鸣器报警，并断电；如果水温低于30℃（下限温度可设置），热水器开始工作，加热指示灯亮。

2.5 红外接收模块

2.5.1 红外接收电路

红外传感器接收到红外信号经1838T处理后输出输给单片机P1.0口，TEL0表示接STC89C51的是P1.0口，通过对P1.0电平的判断，实现对单片机外围电路的控制，如电磁阀控制水阀电路，液晶显示淋浴时间等。红外采集电路如图5所示。

2.5.2 红外发射电路

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。图6为红外遥控器外观图。

在图中“C”为设置按键，可以对温度与加热时间进行设置，“+”、“-”分别对应独立式按键的加功能和减功能，中间的“播放”按键为确定功能按键。

2.6 水位检测模块

水位检测模块选用水位检测传感器water sensor，和单片机的接口如图7所示。

2.7 1602液晶显示模块

在本系统中，用LCD液晶屏来构成显示部分，主要用于计时时间和定时时间的显示。根据1062LCD的工作原理，设计单片机与1062LCD的接口电路如图8所示。

2.8 继电器控制电路

继电器在本设计中有两个用途：作为进水泵工作的开关和加热棒的开关作用，单片机根据程序给出一个电信号经过三极管的放大给继电器内的线圈一个电流达到开关控制的目的，图9是继电器驱动模块的接线图。

3软件设计

3.1 程序设计思路

软件设计由主程序、键扫描子程序及若干功能模块子程序组成。其中主控制器子程序包括A/D转换子程序（水位、水温）、键盘处理及显示子程序、加热控制子程序（使用输出比较功能）、漏电保护子程序等组成。主程序要先初始化系统的工作参数，主要是单片机的定时器、COP模块、A/D转换、端口、键中断等的工作模式参数设定，系统主程序循环调用各个功能模块子程序，对相关事件的处理依靠标志位和判断标志位实现。

3.2 程序总体流程框图

图10中①表示此步骤只执行一次。

4结论

本设计采用STC89C51作为智能厨宝系统的控制芯片，考虑到制作成本及智能性和通用性，选用ISP在线编程接口、键盘模块、指示灯显示模块、水温、水位检测模块、报警输出等模块，最终软硬件都实现了设计的功能要求，证明该设计方案是可行的。图11为完成后的硬件实物图。

参考文献：

[1] 付家才.单片机控制工程实践技术[M].北京：化学工业出版社，2014：42-45.

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[3] 李建事，陈刚.家用电器单片机控制系统的制作与检修[M].上海：上海交通大学出版社，2010：22-30.

[4] 孟伟，方世威，宋杰，等.基于单片机的智能家用热水器控制系统设计[J].微型机与应用，2011，30（21）：32-36.

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