基于單片機(jī)的智能熱水壺設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

目錄內(nèi)容摘要 1關(guān)鍵詞 1第1章緒論 21.1研究背景 21.2研究目的與意義 21.3熱水壺發(fā)展現(xiàn)狀 3第2章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 42.1設(shè)計(jì)總體思路 42.2系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 42.3主要模塊功能簡(jiǎn)介 42.4外部配件材料的選擇 5第3章硬件模塊電路設(shè)計(jì) 63.1硬件組成部分 63.2主要模塊電路設(shè)計(jì) 63.2.1單片機(jī)模塊 63.2.2溫度檢測(cè)模塊 73.2.3液晶顯示模塊 83.2.4按鍵控制模塊 83.2總系統(tǒng)電路 9第4章軟件模塊電路設(shè)計(jì) 104.1設(shè)計(jì)總體思路 104.2燒開水功能設(shè)計(jì)特點(diǎn) 104.3控制程序工作流圖 104.4系統(tǒng)主程序 11第5章系統(tǒng)測(cè)試 125.1硬件部分測(cè)試 125.1.1熱水壺功能測(cè)試 125.1.2系統(tǒng)誤差分析 125.2軟件部分測(cè)試 125.3結(jié)果分析 12結(jié)論 14致謝 15參考文獻(xiàn) 16附錄1電路原理圖與PCB圖 17附錄2系統(tǒng)總程序代碼 19附錄3元器件清單 30附錄4設(shè)計(jì)實(shí)物圖 31[Abstract] 32基于單片機(jī)的智能熱水壺系統(tǒng)設(shè)計(jì)【內(nèi)容摘要】在日常生活中，熱水壺有著十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。熱水壺是結(jié)合用戶的實(shí)際需求和現(xiàn)代社會(huì)需要的一種智能產(chǎn)品，于是本次設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心器件，結(jié)合人性化的理念，最終實(shí)現(xiàn)智能的控制電路和程序設(shè)計(jì)的智能熱水壺。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了日常燒開水功能，以及通過按鍵設(shè)定溫度加熱冷水，達(dá)到設(shè)定溫度后，通過蜂鳴器提醒用戶并自動(dòng)斷電，同時(shí)液晶顯示屏顯示即時(shí)溫度等拓展功能。本設(shè)計(jì)硬件部分由單片機(jī)芯片、溫度檢測(cè)，蜂鳴報(bào)警、液晶顯示等模塊，同時(shí)利用了單片機(jī)的智能性，軟件部分在keiluvision開發(fā)環(huán)境中使用C語言編寫軟件程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水溫的智能控制，其具有生活化、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)；智能；熱水壺；DS18B20；燒水；第1章緒論1.1研究背景近年來，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用研究不斷深入，傳統(tǒng)控制檢測(cè)快速更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的系統(tǒng)中，單片機(jī)通常是作為一個(gè)核心部件，基于具體的硬件結(jié)構(gòu)和應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用特點(diǎn)，并結(jié)合軟件改進(jìn)控制系統(tǒng)，代替復(fù)雜的電子電路或數(shù)字電路，通過軟件控制外圍電路，確保智能化能夠?qū)崿F(xiàn)。單片機(jī)應(yīng)用于范圍廣泛的智能產(chǎn)品中，如智能儀表、實(shí)時(shí)工業(yè)控制、通信設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等，單片機(jī)應(yīng)用在生產(chǎn)中時(shí)，其可以使產(chǎn)品升級(jí)換代，常在產(chǎn)品名前端冠名——“智能”。熱水壺是在日常生活中需要的實(shí)際需求和用戶相關(guān)的現(xiàn)代社會(huì)的產(chǎn)物，是一種單片機(jī)控制的智能產(chǎn)品。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量在逐步增加。近年來，各種智能設(shè)備不斷更新，如智能手機(jī)、智能水壺走進(jìn)我們的生活。由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，安全、智能電水壺在生活中有著廣泛的應(yīng)用。1.2研究目的與意義目前市場(chǎng)上品種繁多的開水壺存在著功能比較單一、不夠完善等不足，所以我們?cè)谄胀ǖ臒畨鼗A(chǔ)上利用所學(xué)單片機(jī)知識(shí)添加了一些方便實(shí)用的功能，如設(shè)溫加熱、蜂鳴提示、顯示即時(shí)溫度的功能，使產(chǎn)品更加人性化，日常使用更加方便。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，智能新產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，比如數(shù)碼相機(jī)、平板電腦等一系列的新鮮的事物，人們的日常生活中也發(fā)生了極大的變化。本設(shè)計(jì)以探究智能新產(chǎn)品工作原理為出發(fā)點(diǎn)，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款智能熱水壺，設(shè)計(jì)過程考查了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，包括以前學(xué)過的關(guān)于單片機(jī)編程與應(yīng)用、電裝實(shí)習(xí)等的知識(shí)，同時(shí)我對(duì)當(dāng)前的電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)有了一定的了解，實(shí)際動(dòng)手能力和模擬實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)能力也得到了鍛煉，對(duì)應(yīng)屆大學(xué)生日后工作能力的培養(yǎng)具有重要的意義。本次設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我理解工程技術(shù)的工作中需要的整體觀和經(jīng)濟(jì)觀，同時(shí)提高掌握設(shè)計(jì)的各種方案以及技術(shù)指標(biāo)、資料收集、技術(shù)文獻(xiàn)，分析計(jì)算，描繪電路圖及撰寫論文等能力。1.3熱水壺發(fā)展現(xiàn)狀電熱水壺在中國(guó)的發(fā)展史上雖然短暫，發(fā)展速度卻很快。在早期的中國(guó)，電熱水壺很早就開始了工業(yè)生產(chǎn)，但其主要面向出口。電熱水壺具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加熱快、節(jié)約能源、操作方便、安全實(shí)用、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率開始快速增長(zhǎng)，市場(chǎng)增長(zhǎng)率超過50%。隨著電熱水壺產(chǎn)品消費(fèi)者的意識(shí)不斷提高，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)電熱水壺的容量有明顯的提升。其次，雖然飲水機(jī)在我國(guó)的普及率很高，但由于飲水機(jī)體積大，重復(fù)加熱，存在二次污染的問題，于是提供了電水壺產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)[1]。第2章設(shè)計(jì)方案概述2.1總體設(shè)計(jì)思路本次智能熱水壺的設(shè)計(jì)方案利用單片機(jī)軟件系統(tǒng)為工作環(huán)境，不僅實(shí)現(xiàn)基本的燒開水以及燒開后斷電功能，并且結(jié)合按鍵控制溫度的設(shè)定，可加熱冷水至指定溫度，蜂鳴器報(bào)警，隨后熱水壺?cái)嚯?，同時(shí)液晶顯示屏顯示即時(shí)溫度。2.2系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖初步確定電路系統(tǒng)由以下模塊組成，電路系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。加熱裝置-繼電器蜂鳴報(bào)警器液晶顯示-LM160L溫度檢測(cè)-DS18B20電源供電按鍵控制ST89C52RC單加熱裝置-繼電器蜂鳴報(bào)警器液晶顯示-LM160L溫度檢測(cè)-DS18B20電源供電按鍵控制ST89C52RC單片機(jī)圖2-1電路系統(tǒng)框圖2.3主要模塊電路功能簡(jiǎn)介1、單片機(jī)模塊作為智能熱水壺設(shè)計(jì)的控制中心，單片機(jī)用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)熱水壺系統(tǒng)的運(yùn)作，如液晶屏上的溫度顯示、接收傳感器中的溫度信號(hào)以及按鍵信號(hào)、LED上顯示溫度等[2]。2、溫度檢測(cè)模塊周期性采集溫度信號(hào)，判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)溫度，傳送至單片機(jī)內(nèi)處理。3、液晶顯示模塊顯示水壺內(nèi)熱水的即時(shí)溫度，便于用戶隨時(shí)掌控溫度變化。4、控制按鍵模塊三個(gè)獨(dú)立按鍵組成一個(gè)獨(dú)立鍵盤，連接單片機(jī)的I/O端口，對(duì)單片機(jī)輸入控制信號(hào)，用于設(shè)溫加熱模式時(shí)控制設(shè)定溫度的加或減，以及單片機(jī)的啟動(dòng)與停止。模式設(shè)定由一個(gè)獨(dú)立按鍵組成，當(dāng)按下按鍵，液晶顯示屏右下角顯示“1”，即為燒開水模式；再次按下按鍵，液晶顯示屏右下角顯示“2”，即為設(shè)溫加熱模式；顯示“0”為停止加熱狀態(tài)。5、加熱裝置模塊用于加熱水壺中的水，使水達(dá)到設(shè)定的溫度。6、蜂鳴器模塊當(dāng)冷水加熱到指定溫度時(shí)發(fā)出報(bào)警聲提示用戶。7、電源模塊用于給整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供電。2.4外部配件材料的選擇本熱水壺采用220V200W的制式，水壺的選用優(yōu)先考慮耐高溫的合金材料，繼電器連接加熱片來加熱壺底來實(shí)現(xiàn)燒水。在水壺底部和加熱片上都涂上一層導(dǎo)熱膠，使冷水受熱均勻、加熱的速度更快，減少等待時(shí)間。水壺蓋上開孔一個(gè)邊長(zhǎng)約為40mm的方洞，便于放入測(cè)溫探頭、散去蒸汽，避免暴沸。硬件模塊電路設(shè)計(jì)3.1硬件組成部分確定了本次設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)的功能后，針對(duì)燒開水、加熱冷水、顯示溫度的功能，設(shè)計(jì)的硬件部分主要由單片機(jī)模塊、溫度控制模塊、液晶顯示模塊、按鍵控制模塊構(gòu)成。3.2主要模塊電路設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)模塊相比于普通的微型計(jì)算機(jī)，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制能力強(qiáng)，可靠性高，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，磁屏蔽能力強(qiáng)，適合在惡劣環(huán)境下工作，以及低電壓，低功耗，性價(jià)比較高，開發(fā)周期短等。其中，STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種CMOS8位微控制器。STC89C52使用MCS-51內(nèi)核，但做了許多改進(jìn)使芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，由于靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案[3]。STC89C52RC芯片如圖3-1所示。圖3-1STC89C52RC芯片STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，其具有以下功能：

8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。STC89C52也可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件，還可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選[4]。本次設(shè)計(jì)采用STC89C52RC型號(hào)單片機(jī)，且單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，在MCS-51電路外接晶體以及電容C4和C5組成并聯(lián)諧振電路且構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，接在放大器的反饋回路中，向內(nèi)部電路提供震蕩時(shí)鐘。在本次設(shè)計(jì)中晶體選擇1.2MHz頻率，而電容C4和C5的選擇為30pF的典型值。單片機(jī)中的復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位的方式。3.2.2溫度控制模塊比較熱電偶溫度傳感器，它的實(shí)現(xiàn)過程為：靠光敏電阻檢測(cè)光照的大小，光照的大小改變電阻的大小，再給電阻一個(gè)外加電壓，就改變了電壓的大小，再用轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)電壓的變化并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，隨后傳到單片機(jī)上作一定的處理后去控制相應(yīng)的數(shù)碼管來顯示當(dāng)時(shí)的溫度。而對(duì)DS18B20來說過程則簡(jiǎn)單許多，熱電偶電阻傳感器一直到單片機(jī)之前的部分都可以用一個(gè)DS18B20來代替，從而真正的實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化[5]。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是DS18B20溫度傳感器，DS18B20是美國(guó)達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的一款產(chǎn)品，是一線式數(shù)字化傳感器。工作電源可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。低功耗、微型化、抗干擾能力很強(qiáng)，可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字讀數(shù)方式，便于與微處理器進(jìn)行接口。電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來比較容易,幾乎適用于所有類型的單片機(jī)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。[6]DS18B20引腳圖以及內(nèi)部系統(tǒng)框圖如圖3-2、3-3所示。圖3-2DS18B20引腳圖圖3-3DS18B20內(nèi)部系統(tǒng)框圖3.2.3液晶顯示模塊本次設(shè)計(jì)采用的液晶顯示屏為L(zhǎng)M016L，除了PROTEUS中016沒有顯示調(diào)亮度的兩個(gè)端口，它與LCD1602具有相同的原理。它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，因此可相當(dāng)于32個(gè)LED數(shù)碼管，而且比數(shù)碼管顯示的信息還多。采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比[7]。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示屏具有以下優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低，在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

液晶顯示屏、LCD1602管腳分布圖如圖3-4、3-5所示。圖3-4液晶顯示屏圖3-5LCD1602管腳分布圖3.2.4按鍵控制電路三個(gè)按鍵構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立鍵盤，一端分別接單片機(jī)的P0.5、P0.6和P0.7口，另一端接地。通過單片機(jī)的掃描查詢，判斷按鍵是否按下，當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，P0口輸入為高電平，反之則為低電平[8]。3.2.5電源供電電路由于本設(shè)計(jì)的模塊都采用直流+5V供電，于是直接采用三端穩(wěn)壓器供電，省去了復(fù)雜的電源變壓電路。再考慮到單片機(jī)和液晶顯示屏的功耗，使用電池供電比較費(fèi)電，并且電流也達(dá)不到要求，所以也直接用三端穩(wěn)壓器供電，電流大、電壓穩(wěn)定。3.3總系統(tǒng)電路總系統(tǒng)電路原理圖以及PCB圖詳見附錄1。第四章軟件模塊電路設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)總體思路本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)系統(tǒng)固件，基于keiluVision4開發(fā)環(huán)境，使用C語言編寫程序[9]。程序需要實(shí)現(xiàn)以下需求：1、一般熱水壺都具有的燒開水功能。2、指定溫度加熱冷水。切換模式后，按下加或減按鍵調(diào)節(jié)需要設(shè)定的溫度，到水溫到達(dá)指定溫度后熱水壺自動(dòng)斷電。3、LM016L液晶顯示屏上顯示即時(shí)溫度、設(shè)定溫度以及工作模式。4.2燒開水功能設(shè)計(jì)特點(diǎn)由于不同的地域氣壓差異，當(dāng)溫度達(dá)到100度時(shí)，水不一定能燒開，甚至在海拔較高的地區(qū)水不能加熱到100度。于是本設(shè)計(jì)中相應(yīng)的在溫度控制模塊中采用周期性采樣溫度的方式，每10s保存一次溫度值，通過每次的采樣進(jìn)行比較進(jìn)而尋找水溫的最大值，如果沒有更大的水溫值，則水達(dá)到沸點(diǎn)，若溫度穩(wěn)定持續(xù)超過3分鐘，并且水溫超過80度，此時(shí)可判斷水燒開了，隨后熱水壺自動(dòng)斷開電源。程序執(zhí)行采用定時(shí)器中斷方式，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度[10]。4.3控制程序工作流圖根據(jù)設(shè)計(jì)的思路和目標(biāo)功能，確立了軟件的工作流圖?？刂瞥绦蚬ぷ髁鲌D如圖4-1所示。圖4-1控制程序工作流圖4.4系統(tǒng)主程序系統(tǒng)主程序代碼詳見附錄2。

第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1硬件部分測(cè)試本設(shè)計(jì)首先在ProtelAltiumDesignerSummer09軟件上繪制出原理圖，并且完成PCB的設(shè)計(jì)，之后送至電路板制版工廠完成主控雙面電路板的制作，自行動(dòng)手完成元器件的焊接和測(cè)試。焊接過程需要謹(jǐn)慎認(rèn)真的態(tài)度，先焊好主控芯片，最后焊接其它元器件，焊接結(jié)束后用萬用表歐姆檔對(duì)照原理圖進(jìn)行電路檢測(cè)，檢測(cè)其導(dǎo)通情況以及是否有短路或虛焊現(xiàn)象并及時(shí)修正。確保一切正常后，下載測(cè)試程序檢測(cè)主控核心板是否能正常工作，經(jīng)檢測(cè)，主控核心板能達(dá)到預(yù)期的工作效果，可以作為本系統(tǒng)的主控部件。5.1.1熱水壺功能測(cè)試在水壺內(nèi)盛上大約100ml的冷水，放置在涂上一層導(dǎo)熱膠的加熱板上，將1個(gè)DS18B20溫度傳感器探頭放進(jìn)水中用于檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，再將程序下載至主控板內(nèi)后接通電源，選擇“1”模式開始燒水，觀察并記錄如下：1.獨(dú)立按鍵設(shè)定工作模式，在液晶顯示屏上正常顯示實(shí)時(shí)水溫和工作模式。2.大約10分鐘后，水燒開，蜂鳴器報(bào)警，顯示屏上顯示“Boiling”，隨后斷電。重復(fù)測(cè)燒開水時(shí)的溫度和所用時(shí)間5次，得到的結(jié)果如表5-1所示：12345開水溫度/度99.5199.4999.5299.5199.50所用時(shí)間9分58秒9分56秒9分58秒9分57秒9分58秒重新在水壺內(nèi)盛上大約100ml的冷水，重復(fù)燒開水前的準(zhǔn)備步驟，接通電源，按兩下模式按鍵，選擇“2”模式，起始水溫為26.41度，再通過溫度加減按鍵調(diào)節(jié)設(shè)定溫度，設(shè)定50度后，等待大約5分鐘后到達(dá)設(shè)定溫度，蜂鳴器報(bào)警，隨后斷電。重復(fù)測(cè)設(shè)定溫度50度時(shí)的實(shí)際斷電溫度和所用時(shí)間5次，得到的結(jié)果如表5-2所示：12345實(shí)際溫度/度51.2250.9951.1851.2351.21所用時(shí)間4分44秒4分40秒4分41秒4分42秒4分45秒5.1.2系統(tǒng)誤差分析分析整個(gè)測(cè)試過程，總結(jié)出有幾點(diǎn)誤差：1.溫度檢測(cè)引起的誤差。本設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)中存在的誤差是在可以接受的范圍內(nèi)的，由于DS18B20本身存在一定的系統(tǒng)誤差，以及檢測(cè)過程中溫度環(huán)境不均勻、水流滾動(dòng)影響等因素，因此設(shè)計(jì)采用周期采樣溫度的方法測(cè)定溫度。2.繼電器引起的誤差。隨著繼電器對(duì)電熱管的加熱，水溫升高，電流流經(jīng)SSR減小，因此交流的負(fù)載增加干擾信號(hào)也就不足為奇，SSR誤導(dǎo)通。3.電壓波動(dòng)引起的誤差。5.2軟件部分測(cè)試本設(shè)計(jì)使用C語言在keiluvision開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行編程，該軟件兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，編譯過程中對(duì)于出錯(cuò)的地方給出清楚的位置，方便開發(fā)者改進(jìn)錯(cuò)誤。在編程的基礎(chǔ)上，整個(gè)調(diào)試的工作包括工程的建立和函數(shù)的調(diào)用，檢查包含的頭文件是否正確，分模塊檢查，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求檢查初始化程序，以及優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)。經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試后，確定系統(tǒng)能夠正常工作，系統(tǒng)功能得到了良好的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的軟件部分測(cè)試完成。5.3結(jié)果分析經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)的硬件以及軟件部分的反復(fù)測(cè)試，在兩種功能模式下，系統(tǒng)各模塊都能夠正常工作。總體來說，這些功能的實(shí)現(xiàn)達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)題目上的要求，并且本設(shè)計(jì)的外形設(shè)計(jì)提高了安全性和靈活性，具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)用等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的成本較低，便于進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，投入日常生活中使用，從這個(gè)角度來說，本設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用意義。結(jié)論

通過硬件和軟件的設(shè)計(jì)，我制作了智能熱水壺，本次設(shè)計(jì)的各項(xiàng)目標(biāo)功能都已實(shí)現(xiàn)，包括用燒開水、按鍵設(shè)置溫度、指定溫度加熱冷水、達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)斷電等。通過這次設(shè)計(jì)，自己努力學(xué)習(xí)、認(rèn)真設(shè)計(jì)，從搜集資料、分析和確定方案，我學(xué)習(xí)到了電路板的制作與程序的編寫等操作技能，通過單片機(jī)編程和焊接電路板等實(shí)踐方面的學(xué)習(xí)積累了自己的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。在此期間，我充分的鍛煉了我的自學(xué)能力，明白了學(xué)習(xí)生活中要有不輕言放棄的毅力。同時(shí)也領(lǐng)悟到不要在乎作品完成得是否完美，重要的是自己所學(xué)的在實(shí)踐中如何應(yīng)用以及怎樣應(yīng)用到最好。本次設(shè)計(jì)的硬件模塊電路部分比較簡(jiǎn)單，大部分熱水壺功能是由軟件程序?qū)崿F(xiàn)。在編程過程中，我重新復(fù)習(xí)了許多匯編語言的編程技巧，最終編寫的程序更加靈活；另外我還學(xué)習(xí)了代碼的優(yōu)化技巧，逐漸養(yǎng)成了良好的編程習(xí)慣，寫出了高質(zhì)量的程序代碼，為今后的學(xué)習(xí)工作打下了良好的基礎(chǔ)。致謝經(jīng)過三個(gè)月的忙碌和工作，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)難免有許多考慮不周和制作不好的地方，如果沒有導(dǎo)師的指導(dǎo)與督促，以及一起制作設(shè)計(jì)的同學(xué)們支持，要去完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難上加難的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師。她平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，從設(shè)計(jì)方案的確定和修改、中期檢查指導(dǎo)、后期完善修改、論文的規(guī)范修改等方面都給予了我耐心的指導(dǎo)。其次還要感謝所有幫助過我的老師，感謝電子工程學(xué)院所提供的實(shí)驗(yàn)室，在焊接和調(diào)試電路時(shí)給我們帶來了極大的方便。在這里，我要再一次對(duì)我的導(dǎo)師以及電子工程學(xué)院的全體老師們表示深深的謝意，在你們的支持與幫助下我順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]中國(guó)行業(yè)研究網(wǎng).電水壺發(fā)展的三大趨勢(shì),2007.[2]吉林工程技術(shù)師范學(xué)院.智能水壺.2009.[3]周鵬.基于STC89C52單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).現(xiàn)代電子技術(shù),2012.[4]STC89C51RC單片機(jī)官方技術(shù)資料．STC官網(wǎng)[5]南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院.一個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度傳感網(wǎng)絡(luò)并用數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì),2013.[6]王歡,王忠慶,岳利維.基于STC89C52RC單片機(jī)的溫度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2011.[7]趙亮.跟我學(xué)51單片機(jī)(七)——LCD1602液晶顯示模塊.2011.[8]吉小輝,陳育中.電水壺自動(dòng)斷電控制器的研究與設(shè)計(jì).電子設(shè)計(jì)工程,2013.[9]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)(第二版).清華大學(xué)出版社，1999.[10]薛江玉,張鵬,冀鵬,宋玉倩.基于單片機(jī)的智能燒水壺,2011.附錄1電路原理圖、PCB圖附錄2系統(tǒng)主程序代碼【main.c】include<reg52.h>#include"STC89C52RC.h"#include"Lm016l.h"#include"DS18B20.h"#defineTIMER0TIMEH 0x3C#defineTIMER0TIMEL 0xB0#defineHEATON 0#defineHEATOFF 1#defineBUZZERON 0#defineBUZZEROFF 1#defineSETTEMPUPLMT 100#defineSETTEMPDOWNLMT 30sbitBuzzer=P3^7;sbitKeyMode=P0^5;sbitKeyUp=P0^6;sbitKeyDown=P0^7;sbitHeat=P3^6; //加熱控制sbitReserve=P2^3;sbitBackLight=P4^3;//測(cè)試用sbitTest1=P3^2;sbitTest2=P3^3;sbitTest3=P3^4;sbitTest4=P3^5;//定義幾個(gè)全局變量unsignedchartimeflag;intRlTemp; //這里定義為int比較時(shí)也用int型比較intsvRlTemp; //保存一次溫度值intpvTemp; //前兩秒的溫度值intMaxTemp; //用于尋找最大溫度值//*************************************************************//*初始化定時(shí)器0這里設(shè)置50ms定時(shí)//*************************************************************voidConfigTimer0(){ TMOD|=0x01; TH0=TIMER0TIMEH; // TL0=TIMER0TIMEL; ET0=1; // TR0=1; // EA=1;}voidSysInit(){ InitLCDLm016l(); InitDs18b20(); ConfigTimer0();}voiddelay(unsignedintx){ unsignedinty; for(;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}/*voidGetAndDisplay(){ stt=GetDs18b20Temperature(&temp); if(stt) WriteLm016lString(0,0,"error"); else { Integer2String(temp,str); WriteLm016lString(0,0,str); fttp=Ds18b20Convert2Temperature(temp); n=Float2String(fttp,2,str); WriteLm016lString(0,1,str); WriteLm016lChar(n,1,0x08); //這里0x08為第一個(gè)自造字符 }}*/unsignedintabs(inta,intb){ unsignedintrlt; if(a>=b)rlt=a-b; elserlt=b-a; returnrlt;}//*************************************************************//*判斷水是否開了//*************************************************************unsignedcharIsWaterBoiling(){ staticunsignedcharstb=0;// if(abs(RlTemp,pvTemp)<=4) //小于+-0.25度// {// stb++;// }// else// {// stb=0;// } //換種方式判斷:找最大值如果沒有更大的值則到達(dá)沸點(diǎn) if(RlTemp>MaxTemp){MaxTemp=RlTemp;stb=0;} else{stb++;} //判斷 if((stb>=120)&&(RlTemp>1280)) { //如果溫度穩(wěn)定持續(xù)超過3min,并且水溫超過80度,則認(rèn)為水開了 stb=0; return1; } else return0;}voidBuzzerLight(unsignedcharn){ for(;n>0;n--) { Buzzer=BUZZERON; delay(50); Buzzer=BUZZEROFF; delay(30); }}//*************************************************************//*初始化定時(shí)器0這里設(shè)置50ms定時(shí)//*************************************************************voidmain(){ inttemp; floatfttp; unsignedcharstt; unsignedcharstr[16]; unsignedchari,n; unsignedcharmode; unsignedcharsettp; intsettpint; unsignedcharblflag=0; SysInit(); // i=0; settp=50; settpint=settp; settpint<<=4; WriteLm016lChar(15,1,mode+'0'); GetDs18b20Temperature(&temp); while(1) { //采集溫度 if(timeflag&0x01) { timeflag&=0xfe; Test1=~Test1; stt=GetDs18b20Temperature(&temp); if(stt) { //WriteLm016lString(0,0,"NoDs18b20"); } else { //保存溫度 i++; if(i>=10)//每10s保存一次溫度值 { i=0; pvTemp=temp; } svRlTemp=RlTemp; //這里不需要了 RlTemp=temp; } } //顯示 if(stt) WriteLm016lString(0,0,"NoDs18b20"); else { n=String2StringArray("T=\0",str); fttp=Ds18b20Convert2Temperature(temp); n+=Float2String(fttp,2,&str[n]); str[n]=0x08;n+=1; n+=String2StringArray("\0",&str[n]); //清除后面字符 WriteLm016lString(0,0,str); // WriteLm016lChar(n,0,0x08); //這里0x08為第一個(gè)自造字符 } // if(mode==0x02) { //顯示設(shè)定溫度值 n=String2StringArray("Set=",str); n+=Integer2String(settp,&str[n]); str[n]=0x08;n+=1; n+=String2StringArray("\0",&str[n]); //清除后面字符 WriteLm016lString(0,1,str); // WriteLm016lChar(n,1,0x08); } //模式切換 switch(mode) { case0x00: //關(guān)閉模式 Heat=HEATOFF;Buzzer=BUZZEROFF; blflag=0;MaxTemp=0; break; case0x01: //燒開水模式 if(timeflag&0x02) //共用1s定時(shí) { timeflag&=0xfd; Test2=~Test2; if(blflag) { // Buzzer=BUZZERON; Heat=HEATOFF; BuzzerLight(3); WriteLm016lString(0,1,"Boiling"); } else { Heat=HEATON; blflag=IsWaterBoiling(); } } break; case0x02: //指定加熱模式 if(timeflag&0x04) { timeflag&=0xfb; Test3=~Test3; if(RlTemp>settpint) { Heat=HEATOFF; // Buzzer=BUZZERON; BuzzerLight(3); } else { Heat=HEATON; Buzzer=BUZZEROFF; } } break; default: mode=0; break; } //按鍵監(jiān)測(cè) if(!KeyMode) { delay(10); while(!KeyMode); //等待釋放 if(!stt) mode++; //如果18b20不存在則不能切換模式 if(mode>2)mode=0; // String2StringArray("",str); WriteLm016lString(0,1,str); // WriteLm016lChar(15,1,mode+'0'); } if(!KeyUp) { delay(10); while(!KeyUp); //等待釋放 settp++; if(settp>SETTEMPUPLMT)settp=SETTEMPDOWNLMT; settpint=settp; settpint<<=4; } if(!KeyDown) { delay(10); while(!KeyDown); //等待釋放 settp--; if(settp<SETTEMPDOWNLMT)settp=SETTEMPUPLMT; settpint=settp; settpint<<=4; } }}//***********************************************//定時(shí)器0中斷函數(shù)//***********************************************voidTimer0ISR(void)interrupt1 { staticunsignedchartick=0; TH0=TIMER0TIMEH; // TL0=TIMER0TIMEL; tick++; if(tick>=20) //1s { tick=0; timeflag=0xff; //1s采集一次溫度 Test4=~Test4; }}附錄3元器件清單附錄4設(shè)計(jì)實(shí)物圖SmartkettledesignbasedonMCUAuthor:SuYaLi[Abstract]Indailylife,ahotwaterbottlehasaverybroadfieldofapplication.Hotwaterisakindofintelligentproductsandtheactualneedsofthemodernsocietywiththeneedsofusers,sothedesignofasingle-chipmicrocomputerasthecoredevice,combinedwiththeconceptofhumanity,theultimaterealizationofintelligentkettlecontrolcircuitandprogramdesignoftheintelligent.Thedesignandimplementationofthedailyfunctionofboilingwater,andsetthetemperatureofheatingandcoolingthroughthebutton,afterreachingthesettemperature,thebuzzertoalerttheuserandautomaticallycutoffthepowersupply,andLCDdisplayreal-timetemperatureexpansionfunction.Thehardwaredesignofthesinglechip,temperaturedetection,buzzeralarm,liquidcrystaldisplaymodule,andtheuseofintelligentMCU,thesoftwareprogramusingClanguageinkeiluVisiondevelopmentenvironment,toachievetheintelligenttemperaturecontrol,itslife,practicality.[keyword]SCM;intelligent;DS18B20;boilingwaterkettle;基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x