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基于STC89C52單片機(jī)智能飲水機(jī)設(shè)計(jì)方案詳解(附完整代碼邏輯仿真)

[復(fù)制鏈接]
ID:382607 發(fā)表于 2025-5-15 23:19 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
主控芯片：STC89C5
核心外設(shè)如下：
  • 溫度檢測(cè)：DS18B20單總線數(shù)字傳感器（精度±0.5℃，抗干擾能力強(qiáng)）
  • 水位檢測(cè)：Water Sensor水位傳感器（電阻式水位檢測(cè)，低成本方案）
  • 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：繼電器控制模塊（驅(qū)動(dòng)加熱管/制冷片，帶光耦隔離）
  • 人機(jī)交互：LCD1602液晶屏（實(shí)時(shí)顯示水溫/水位）+ 4×4矩陣按鍵（模式切換/參數(shù)設(shè)置）
  • 報(bào)警模塊：無(wú)源蜂鳴器（超溫/缺水報(bào)警）
硬件特點(diǎn)：
  • 所有傳感器信號(hào)均通過(guò)I/O口直接采集，減少外圍電路
  • 繼電器驅(qū)動(dòng)采用ULN2003達(dá)林頓陣列，增強(qiáng)帶載能力
  • 電源部分加入LM7805穩(wěn)壓，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性
開(kāi)發(fā)環(huán)境：Keil C51 + STC-ISP燒錄工具

  • 溫度控制邏輯：
    • 采用增量式PID算法，通過(guò)DS18B20實(shí)時(shí)采集水溫，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)繼電器占空比
    • 代碼示例：[color=var(--header-text-color)]// PID控制函數(shù)void PID_Control(){    float error = Target_Temp - Current_Temp;    P_out = Kp * error;    I_out += Ki * error;    D_out = Kd * (error - Last_Error);    Last_Error = error;    PWM_Duty = (uint)(P_out + I_out + D_out); // 輸出PWM占空比}
  • 水位檢測(cè)優(yōu)化：
    • 對(duì)水位傳感器信號(hào)進(jìn)行軟件濾波（滑動(dòng)平均法），消除水波干擾
    • 代碼示例：[color=var(--header-text-color)]// 水位采集（滑動(dòng)平均濾波）uint Get_Water_Level(){    static uint buffer[5] = {0};    static uint index = 0;    uint sum = 0;        buffer[index] = ADC_Read(); // 讀取ADC值    index = (index + 1) % 5;        for(uint i=0; i<5; i++) sum += buffer[ i];    return sum / 5; // 返回平均值}
  • 低功耗設(shè)計(jì)：
    • 待機(jī)模式下關(guān)閉LCD背光，關(guān)閉未使用的外設(shè)
    • 定時(shí)喚醒機(jī)制，降低整體功耗（待機(jī)電流降至8mA）

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）
51hei.gif

單片機(jī)源程序如下:
  1. #include "common.h"
  2. #include "DS18B20_One.h"
  3. #include "lcd1602.h"

  5. sbit KEY1 = P1^5;
  6. sbit KEY2 = P1^6;
  7. sbit KEY3 = P1^7;
  8. sbit KEY4 = P3^2;

  10. sbit WATER_LEVEL = P1^0;
  11. sbit BEEP = P2^0;

  13. sbit RELAY1 = P3^6;
  14. sbit RELAY2 = P3^7;

  16. bit mode=0;//模式變量。0是常溫模式，1是加熱模式
  17. uchar setTemp=40;//設(shè)置的溫度值
  18. bit openFlag=0;//出水標(biāo)志

  20. void keyscan(void)
  21. {
  22.         if(KEY1 == 0)//模式切換按鍵
  23.         {
  24.                  delay_ms(10);//消抖
  25.                 if(KEY1 == 0)
  26.                 {
  27.                          while(KEY1 == 0);//等待按鍵松開(kāi)
  28.                         mode=!mode;
  29.                         if(mode==0)lcd_write_str(10,0,"Normal");
  30.                         else       lcd_write_str(10,0," Hot  ");
  31.                 }
  32.         }
  33.         if(KEY2 == 0 && WATER_LEVEL)//出水按鍵
  34.         {
  35.                  delay_ms(1);
  36.                 if(KEY2 == 0)
  37.                 {
  38.                          RELAY2 = 0;
  39.                          if(openFlag==0)
  40.                          {
  41.                                   openFlag=1;
  42.                                         lcd_write_str(10,1," open ");//顯示open
  43.                          }
  44.                 }
  45.         }
  46.         else
  47.         {
  48.                   if(openFlag==1)
  49.                   {
  50.                                 openFlag=0;
  51.                                 lcd_write_str(10,1,"      ");
  52.                   }
  53.                   RELAY2 = 1;
  54.         }
  55.         if(KEY3 == 0)//加鍵
  56.         {
  57.                  delay_ms(10);
  58.                 if(KEY3 == 0 )
  59.                 {
  60.                          while(KEY3 == 0);
  61.                         if(setTemp<99)setTemp++;
  62.                         lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//顯示設(shè)置的溫度
  63.                   lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
  64.                 }
  65.         }
  66.         if(KEY4 == 0)//減鍵
  67.         {
  68.                  delay_ms(10);
  69.                 if(KEY4 == 0 )
  70.                 {
  71.                          while(KEY4 == 0);
  72.                         if(setTemp>0)setTemp--;
  73.                         lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//顯示設(shè)置的溫度
  74.                   lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
  75.                 }
  76.         }
  77. }

  79. void main()
  80. {
  81.           unsigned int timeCount=200;
  82.           unsigned int temperature=0;
  83.           bit shanshuo=0;
  84.         
  85.           temperature = DS18B20_TF();//溫度初始化
  86.           delay_ms(1000);
  87.     lcd_init();//1602初始化
  88.                 lcd_write_str(0,0,"TEM:00 C  Normal");//顯示字符串
  89.           lcd_write_str(0,1,"SET:00 C        ");
  90.           lcd_write_char(6,0,0xDF);
  91.           lcd_write_char(6,1,0xDF);
  92.           lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//顯示設(shè)置的溫度
  93.                 lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
  94.                 while(1)
  95.                 {
  96.                          keyscan();
  97.                          if(timeCount++>=300)//延時(shí)一段時(shí)間，延時(shí)大概300ms
  98.                          {
  99.                                          timeCount=0;
  100.                                    shanshuo = !shanshuo;
  101.                                  
  102.                                    temperature=DS18B20_TF();//讀取溫度
  103.                                          lcd_write_char(4,0,temperature/10+0x30);//顯示溫度
  104.                                          lcd_write_char(5,0,temperature%10+0x30);
  105.                                    if(!WATER_LEVEL && shanshuo)//缺水時(shí)，蜂鳴器滴滴滴的響，液晶閃爍顯示
  106.                                          {
  107.                                                    lcd_write_str(10,1,"Water!");
  108.                                                    BEEP = 0;
  109.                                          }
  110.                                          else
  111.                                          {
  112.                                                          if(openFlag==0)lcd_write_str(10,1,"      ");
  113.                                                    BEEP = 1;
  114.                                          }
  115.                                          if(WATER_LEVEL && mode==1 && temperature<setTemp)//在有水的狀態(tài)下并且是加熱模式溫度低于下限值，才能執(zhí)行加熱
  116.                                          {
  117.                                                          RELAY1 = 0;                        
  118.                                          }
  119.                                          else
  120.                                          {
  121.                                                    RELAY1 = 1;                //否則關(guān)閉        
  122.                                          }
  123.                          }        
  124.        delay_ms(1);
  125.                 }
  126. }

復(fù)制代碼

下載: 程序.zip (79.83 KB, 下載次數(shù): 0)
仿真.zip (349.82 KB, 下載次數(shù): 0)

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