飲水機智能溫度控制系統

龔丹丹　史文麗

摘 要：現在的水溫控制系統多采用模擬溫度傳感器、A/D轉換器及單片機組成的傳輸系統。這種系統安裝復雜，成本也高不說，它的反復加熱系統對我們的飲水質量也大打折扣，本文針對AT89C51單片機為控制核心，采用典型大慣性的PID閉環控制裝置，自動控溫，使其保持溫度恒定。

關鍵詞：AT89C51單片機；溫度控制；DS18B20

基于單片機的飲水機溫度控制系統設計，是通過溫度傳感器和單片機對飲水機的智能控制，以解決傳統控制水溫對電力資源和水資源的浪費，同時又使飲用水達到飲用的標準。溫度過高或者是過低，都會使水資源失去應有的作用，也喪失了很多營養物質，從而同時造成了電力資源和水資源的巨大浪費，特別是在當前的全球能源極度匱乏，而國家倡導節約水資源的情況下，我們更應該掌握好對水溫的控制，才能把身邊的水電資源更好的利用起來，這同樣也是對自己的負責。

1 項目背景

隨著人們對飲水機的需求變高的同時，我們自然而然的對飲水質量問題就產生了更多的關注，而現在的飲水設備大多都沒有自動控溫系統，有的只是自動加熱，但是水的礦物質等營養成分在反復加熱的過程中就大大的流失了，基于這個問題，本文給出了合理的軟件設計來解決。基于單片機飲水機的溫度智能控制系統，可以智能的實時檢測飲水機水箱的水溫，當水溫低于設定的溫度時，飲水機將加熱水箱中的水，當高于設定的時候，飲水機將對水箱中的水停止加溫。這樣既節約了能源又為人們的使用提供了便捷。

2 設計部分

⑴系統方案設計。本論文設計了一種以AT89C51單片機為核心部件，采用DS18B20的高精度數據采集系統，這個系統的最大有點在于可以實時檢測飲水機水箱的水溫，并且可以通過數碼管顯示（也即3位LED數碼管）飲水機水箱水溫度數，而且可以預防二次加熱。系統的電路設計主要由以下幾部分組成：①控制部分主芯片采用單片機AT89C51；②顯示部分采用3位LED數碼管以動態掃描方式實現溫度顯示；③溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器；④加熱控制部分采用繼電器電路；⑤時鐘電路；⑥復位電路；⑦按鍵輸入這部分就不用說了，這個是必不可少的。在這里就不再贅述。

⑵系統軟件設計。系統的軟件設計本人主要采用C語言，對單片機的各項功能用編程來實現。主程序對模塊進行初始化，而后調用讀溫度、處理溫度、顯示、繼電器電路，用的是循環查詢方式來顯示和控制溫度。

1）系統主程序流程圖。本軟件設計采用循環查詢來處理各個模塊，溫度是緩慢變化量，所以可以滿足性能要求。程序流程：當你選擇了打開飲水機之后，程序內部進行初始化操作，將數據傳送給DS18B20系統，系統調用數據來處理子程序，繼而顯示子程序，最后是繼電器控制子程序，但是飲水機沒有停止工作，只要沒有給它結束命令，它會在繼電器控制子程序語句執行完之后繼續初始化操作，然后循環進行。如圖1所示

2）讀取DS18B20溫度模塊子程序。每次對DS18B20操作時多要按照DS18B20中的協議進行。初始化DS18B20→發ROM功能命令→發存儲器操作命令→處理數據。程序流程圖如圖2

3）數據處理子程序。由于DS18B20轉換后的代碼并不是實際的溫度值，所以要進行數據處理。首先程序判斷當前飲水機內水溫是否為零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補碼，需要對其低八位取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度復制到單片機的RAM中，里面已經是溫度值的Hex碼了，然后轉換Hex碼到BCD碼，分別把小數位，個位，十位的BCD碼存入RAM中。

3 總結

本設計在元器件選擇上盡量做到使硬件電路簡單，充分利用軟件編程來彌補元器件精度不足的缺點。完成了以AT89C51單片機為核心的溫度控制系統的設計。整個系統實現了多項功能，其中包括：溫度采集部分、顯示部分、驅動部分等，基本實現了設計任務的要求，并且電路簡單，功能全，易于控制操作，還能擴展很多功能。同時，由于時間及個人能力有限的問題，本系統的設計還存在很多不足和需要改進的地方，如：采集部分的誤差較大，控制算法還需進一步完善等。

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