一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制器，所述的控制器由電源供電，所述的控制器的輸入端與溫度傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器相連，控制器的輸出端與液晶顯示裝置、加熱裝置、進(jìn)出水開關(guān)相連，所述的溫度傳感器安裝在飲水機(jī)的水箱內(nèi)，在水箱內(nèi)安裝有加熱裝置，溫度傳感器檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給控制器，控制器控制加熱裝置；所述的紅外傳感器、超聲波傳感器安裝在飲水機(jī)的出水口處，紅外傳感器、超聲波傳感器檢測(cè)出水量，且將信號(hào)發(fā)送給控制器，控制器控制進(jìn)出水開關(guān)。
【專利說(shuō)明】
一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型公開了一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如今飲水機(jī)已經(jīng)非常普遍，極大地方便了人們的生活，但是經(jīng)過(guò)幾年的使用，現(xiàn)在的飲水機(jī)的缺點(diǎn)也顯露出來(lái)，如功能單一、無(wú)用功耗大于有用功耗、反復(fù)煮水等等不健康的缺點(diǎn)，具體如下:
[0003]—、現(xiàn)在普通飲水機(jī)的加熱模塊比較陳舊，無(wú)用功耗大，不節(jié)能，加熱慢，出水溫度不均勻，反復(fù)煮水現(xiàn)象嚴(yán)重。這些缺點(diǎn)在長(zhǎng)時(shí)間使用中暴露出來(lái)，極大危害人的身體健康。
[0004]二、傳統(tǒng)手動(dòng)出水開關(guān)使用不方便。
[0005]三、由于現(xiàn)在的桶裝水并不是很衛(wèi)生，水質(zhì)也不一定放心。而現(xiàn)如今水污染嚴(yán)重，飲水健康是個(gè)大問(wèn)題。而研究表明，中性、偏堿性水(弱堿性)質(zhì)有利于人體吸收。
[0006]四、普通飲水機(jī)幾乎沒(méi)有顯示模塊，使得人們無(wú)法掌握當(dāng)前工作狀態(tài)。
[0007]五、解決出水水溫不均勻的問(wèn)題。現(xiàn)在的飲水機(jī)燒水模塊大多數(shù)不是步進(jìn)式的，其燒水的容量有限，在出水時(shí)會(huì)有部分冷水進(jìn)入，大大降低了其出水水溫。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型公開了一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0010]—種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制器，所述的控制器由電源供電，所述的控制器的輸入端與溫度傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器相連，控制器的輸出端與液晶顯示裝置、加熱裝置、進(jìn)出水開關(guān)相連，所述的溫度傳感器安裝在飲水機(jī)的水箱內(nèi)，在水箱內(nèi)安裝有加熱裝置，溫度傳感器檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給控制器，控制器控制加熱裝置加熱;所述的紅外傳感器、超聲波傳感器安裝在飲水機(jī)的出水口處，紅外傳感器、超聲波傳感器檢測(cè)出水量，且將信號(hào)發(fā)送給控制器，控制器控制進(jìn)出水開關(guān)；
[0011]進(jìn)一步的，在所述的水箱內(nèi)安裝有不銹鋼厚膜加熱管對(duì)水加熱，溫度傳感器檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給控制器，控制器控制不銹鋼厚膜加熱管的驅(qū)動(dòng)電路。
[0012]進(jìn)一步的，所述的控制器還與一個(gè)遙控器無(wú)線通訊。
[0013]進(jìn)一步的，所述的水箱內(nèi)還設(shè)有負(fù)離子凈水裝置。
[0014]進(jìn)一步的，控制器的輸入端還安裝有鍵盤。
[0015]本實(shí)用新型的效果如下:
[0016]加熱功能:采用最新的不銹鋼厚膜加熱管技術(shù)，這種加熱管可以實(shí)現(xiàn)瞬間(1-3秒)加熱的能力，加熱速度極快，而卻在不使用的情況下不需要加熱。由單片機(jī)控制其工作狀態(tài)這種技術(shù)解決了普通飲水機(jī)加熱慢、水溫不均勻、反復(fù)加熱、無(wú)用功耗大的問(wèn)題。
[0017]手動(dòng)開關(guān)功能:利用紅外傳感器、超聲波傳感器，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)容器放在出水口下方時(shí)自動(dòng)出水，水滿時(shí)自動(dòng)停止。
[0018]水質(zhì)凈化功能:采用可更換式的負(fù)離子凈水裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于使用周期長(zhǎng)(平均12個(gè)月更換一次)價(jià)格低廉，對(duì)水質(zhì)改善效果好，符合人體需求。
[0019]液晶顯示功能:加入顯示模塊后，使飲水機(jī)的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)可以得到直觀顯示給人們帶來(lái)現(xiàn)代化生活的享受。
[0020]智能遙控功能:飲水機(jī)遙控使用遙控器控制其出水水溫和模式選擇。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖1中:I單片機(jī)，2進(jìn)出水開關(guān)，3紅外傳感器，4超聲波傳感器，5鍵盤，6電源，7溫度傳感器，8加熱裝置，9液晶顯示裝置，11看門狗。
[0023]圖2 AT89C52引腳配置；
[0024]圖3 X5045的引腳圖；
[0025]圖4 X5045與單片機(jī)的接口電路；
[0026]圖5HD7279的引腳；
[0027]圖6AT89C52與HD7279A接口電路；
[0028]圖7 HD7279與LED、鍵盤接口電路；
[0029]圖8 DS18B20與單片機(jī)接口電路；
[0030]圖9DS1302引腳；
[0031]圖10 DS1302與單片機(jī)的接口電路；
[0032]圖11開關(guān)量控制環(huán)節(jié)；
[0033]圖12主程序流程；
[0034]圖13中斷服務(wù)程序流；
[0035]圖14 DS1302流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0037]如圖1所示，一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)I，單片機(jī)I由電源6供電，同時(shí)為各個(gè)傳感器供電，單片機(jī)I的輸入端與溫度傳感器7、紅外傳感器3、超聲波傳感器4、鍵盤5相連，單片機(jī)I的輸出端與液晶顯示裝置9、加熱裝置8、進(jìn)出水開關(guān)2相連，溫度傳感器7安裝在飲水機(jī)的水箱內(nèi)，在水箱內(nèi)安裝有加熱裝置8，溫度傳感器7檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給單片機(jī)I，單片機(jī)控制加熱裝置8;所述的紅外傳感器3、超聲波傳感器4安裝在飲水機(jī)的出水口處，紅外傳感器3、超聲波傳感器4檢測(cè)出水量，且將信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)1，單片機(jī)I控制進(jìn)出水開關(guān)2開或者關(guān)。
[0038]在水箱內(nèi)安裝有不銹鋼厚膜加熱管對(duì)水加熱，溫度傳感器7檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)I控制不銹鋼厚膜加熱管的驅(qū)動(dòng)電路。
[0039]單片機(jī)I還與一個(gè)遙控器無(wú)線通訊。
[0040]水箱內(nèi)還設(shè)有負(fù)離子凈水裝置。
[0041 ]上述裝置采用的具體的部件如下:
[0042]控制器由AT89C52單片機(jī)和相關(guān)的存儲(chǔ)器組成，是控制系統(tǒng)的核心。
[0043]1.單片機(jī)芯片采用AT89C52芯片:完成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過(guò)程、采集方式和報(bào)警過(guò)程的控制，是整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器。
[0044]2.看門狗11采用X5045芯片:看門狗11定時(shí)器防止系統(tǒng)死機(jī)，保證程序正常運(yùn)行；內(nèi)部EEPROM有掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，用于保存各采集通道的報(bào)警上限。
[0045]3.HD7279芯片:管理鍵盤和LED顯示器，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0046]4.溫度傳感器DS18B20:單線數(shù)字溫度傳感器，可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理。
[0047]5.時(shí)鐘芯片DS1302 5:是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5?5.5V。
[0048]6.電源5V電壓:電源給系統(tǒng)各芯片提供工作電壓。
[0049]具體如下:
[0050]多功能飲水機(jī)，采用DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)采集，DS1302時(shí)鐘芯片來(lái)調(diào)整時(shí)間。采用AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)微控制器，實(shí)現(xiàn)與DS1302、DS18B20的控制及對(duì)數(shù)據(jù)的處理顯示。采用HD7279管理鍵盤和顯示器，采用X5045實(shí)現(xiàn)掉電保護(hù)重要參數(shù)功能，看門狗11功能，防止系統(tǒng)死機(jī)。在硬件電路設(shè)計(jì)中主要使用了 DS18B20溫度傳感器，DS1302時(shí)鐘芯片，單片機(jī)AT89C52，鍵盤和顯示器管理芯片HD7279，X5045等。另外，開關(guān)量控制環(huán)節(jié)選用了9012三級(jí)管和固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制。
[0051 ] 1.主板設(shè)計(jì)
[0052]AT89C52、HD7279、X5045和振蕩電路組成了主機(jī)單元，是儀表的核心部分。利用X5045EEPR0M存儲(chǔ)測(cè)量值上下限和開機(jī)、關(guān)機(jī)時(shí)間，并且具有看門狗定時(shí)器功能，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集等過(guò)程的設(shè)置和控制，振蕩電路在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生脈沖信號(hào)，C1、C2為30pf，晶振振蕩頻率為12MHz。
[0053]1.1AT89C52 單片機(jī)
[0054]AT89C52單片機(jī)是ATMEL公司20實(shí)際90年代初期推出的增強(qiáng)型單片機(jī)，它完全兼容標(biāo)準(zhǔn)型的AT89C51，并在AT89C51的基礎(chǔ)上增加了 128B的片內(nèi)RAM，4KBFlash存儲(chǔ)器，T2定時(shí)器等功能。
[0055](I)外部引腳及功能:AT89C52與AT89C51的引腳一樣，也有PDIP，PICC，TQFP等多種封裝形式。如圖2，引腳的區(qū)別是由于增加了定時(shí)器2而引起的。有區(qū)別的只有P1.0，P1.1兩個(gè)引腳，這兩個(gè)引腳在不使用定時(shí)器2時(shí)仍可作為靜態(tài)I/O接口使用，在單片機(jī)使用定時(shí)器2時(shí)，P1.0，P1.1還可能承擔(dān)著外部記數(shù)脈沖輸入，外部觸發(fā)信號(hào)輸入，可編程方波輸出等功會(huì)K。
[0056](2)內(nèi)部增強(qiáng)功能單元:AT89C52的內(nèi)部功能完全兼容AT89C51的功能，而且在AT89C51的基礎(chǔ)上增加了 128B的片內(nèi)RAM，4KBFlash存儲(chǔ)器，T2定時(shí)器等功能。關(guān)于新增加的4KBFlash存儲(chǔ)器，只是AT89C52片內(nèi)ROM地址分配變成為0000H-1FFFH，其使用方法與AT89C51 的一樣。
[0057]1.2存儲(chǔ)單元
[0058]X5045是單片機(jī)系統(tǒng)電路的一個(gè)輔助芯片，它將復(fù)位，電壓檢測(cè)，看門狗定時(shí)器和塊鎖保護(hù)的串行EEPROM功能集合成一個(gè)芯片內(nèi)；采用SPI串行外設(shè)接口方式，降低了系統(tǒng)成本并減少了對(duì)電路板空間的要求，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0059]1.2.1.X5045 的功能介紹
[0060](I)上電復(fù)位，當(dāng)器件通電并超過(guò)VCC壓時(shí)，X5045內(nèi)部的復(fù)位電路將會(huì)提供一個(gè)約為200ms的復(fù)位脈沖讓微處理器能夠正常復(fù)位。
[0061](2)看門狗定時(shí)器，看門狗定時(shí)器對(duì)微處理器提供了一個(gè)因外界干擾而引起程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)保護(hù)的功能。X5045內(nèi)部的一個(gè)控制寄存器中有兩位可編程位決定了定時(shí)周期的長(zhǎng)短。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)如果沒(méi)有對(duì)X5045進(jìn)行訪問(wèn)，看門狗定時(shí)器以RESET信號(hào)作為輸出響應(yīng)，即變?yōu)楦唠娖剑訒r(shí)約200ms以后RESET由高電平變?yōu)榈碗娖健?CS的下降沿復(fù)位看門狗定時(shí)器。
[0062](3)低電壓檢測(cè)，工作過(guò)程中X5045監(jiān)測(cè)電源電壓下降并電源電壓跌落到VCC壓以下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，復(fù)位脈沖保持有效直到電源電壓降IV以下。如果電源電壓在降落到門限電壓后上升，則在電源電壓超過(guò)門限電壓后延時(shí)約200ms，復(fù)位信號(hào)消失，使得微處理器可以繼續(xù)工作。(4)串行EEPROM存儲(chǔ)器，X5045的存儲(chǔ)器部分是具有Xicor公司的鎖保護(hù)CMOS 4KB串行E2PR0M。它被組織8位的結(jié)構(gòu)，由一個(gè)四線構(gòu)成的SPI總線方式進(jìn)行操作，一次最多可寫16B。
[0063]1.2.235045的引腳與定義:
[0064](I)SO串行數(shù)據(jù)輸出端。數(shù)據(jù)在SCK的下降沿輸出到SO上。
[0065](2)SI串行數(shù)據(jù)輸入端。所有操作命令、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)在此引腳上輸入，SI線上輸入的數(shù)據(jù)在SCK的上升沿被鎖存。
[0066](3)SCK串行時(shí)鐘輸入端，控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
[0067](4)/CS芯片選擇輸入端(片選)。當(dāng)CS/為低電平時(shí)，X25045能工作。CS/的電平變化將復(fù)位看門狗定時(shí)器。
[0068](5)VCC 電源電壓。
[0069](6)/WP寫保護(hù)輸入端，當(dāng)WP/為低電平時(shí)，對(duì)芯片的寫操作被禁止，其他功能仍正常C=WP/為高電平時(shí)，寫操作允許，其他功能仍然正常。
[0070](7)/RESET復(fù)位輸入端，漏極開路輸出方式，高電平有效。用于電源檢測(cè)和看門狗超時(shí)輸出。
[0071](8)GND 電源地。
[0072]1.2.3X5045與單片機(jī)的接口電路
[0073]如圖4所示，89C52的Pl.0、P1.UPl.2,Pl.3腳分別與X5045的片選端I腳(/CS)、串行輸入2腳(S0)、串行時(shí)鐘6腳(SCK)和串行輸出5腳(SI)相連，二者的RESET引腳相連。Pl.0作為芯片選擇輸入端(片選)負(fù)責(zé)X25045是否選通，當(dāng)89C52訪問(wèn)X25045時(shí)將/CS置低電平。/CS信號(hào)一般不通過(guò)P2口選通，因?yàn)镻2口工作于地址總線時(shí)，其輸出是脈沖方式，呈現(xiàn)高電平，不能保證片選持續(xù)有效，也就不能對(duì)其進(jìn)行任何操作。在這里不使用/WP信號(hào)，直接接+5V。
[0074]5045與單片機(jī)引腳連接和相關(guān)地址的分配如下:
[0075](1)/CS:片選端，低電平有效，與Pl.0相連；
[0076](2)0^:串行時(shí)鐘輸入端，與？1.2相連；
[0077](3)SO:串行數(shù)據(jù)輸出端，與Pl.1相連；
[0078](4)S1:串行數(shù)據(jù)輸入端，與P1.3相連;RESET:
[0079 ] (5)復(fù)位端，與單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET相連。
[0080] 2.人機(jī)接口單元
[0081 ] HD7279是管理鍵盤和LED顯示器的專用智能控制芯片，該芯片采用串行接口方式，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰極LED數(shù)碼管或者64位獨(dú)立LED發(fā)光二極管，同時(shí)能對(duì)多達(dá)8X8的鍵盤矩陣進(jìn)行監(jiān)視，具有自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)并識(shí)別按鍵代碼的功能。從而可以提高CHJ的工作效率，同時(shí)其串行接口方式又可以簡(jiǎn)化(PU接口電路的設(shè)計(jì)。
[0082]2.1.HD7279 的主要特點(diǎn):
[0083](I)與CPU間采用串行接口方式，僅占用4根端口線；
[0084](2)內(nèi)部含有譯碼器，可直接接收BCD碼或16進(jìn)制碼，同時(shí)具有兩種譯碼器方式，實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管位尋址和段尋址，消隱和閃爍性等多種控制指令，編程靈活；
[0085](3)循環(huán)左移和循環(huán)右移指令；內(nèi)部含有驅(qū)動(dòng)器，無(wú)需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng)LED;
[0086](4)具有極聯(lián)功能，可方便的實(shí)現(xiàn)多于8位顯示或多于64鍵的鍵盤接口 ；
[0087](5)具有自動(dòng)消除抖動(dòng)并識(shí)別按鍵鍵值的功能。
[0088]HD7279的引腳說(shuō)明:
[0089]HD7279為28引腳標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式封裝(DIP)，單一的+5V供電，其引腳排列如圖5所不O
[0090]DIG0-DIG7分別為8個(gè)LED數(shù)碼管的位驅(qū)動(dòng)輸出端。SA-SG分別為L(zhǎng)ED數(shù)碼管的A-G的輸出端。DP為小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)輸出端。HD7279與微處理器僅需4條接口線，其中非CS為片選信號(hào)(低電平有效)1C引腳用于連接HD7279的外接振蕩元件，其典型值為R= 1.5千歐，C =15pF。非RESET為復(fù)位端。該端由低電平變成高電平并且保持25ms即復(fù)位結(jié)束。通常，該端接+5V即可。
[0091]2.2.AT89C52 與 HD7279接口
[0092]本實(shí)用新型采用5按鍵和8個(gè)LED顯示，所用的是HD7279串行接口 8位LED數(shù)碼管及64鍵盤智能控制芯片。HD7279與微處理器僅需4條接口線。在設(shè)計(jì)中將/CS接Pl.4，CLK接Pl.5, DATA接Pl.6，/KEY接Pl.7，當(dāng)Pl.4清零時(shí)，選中HD7279，可對(duì)其作相應(yīng)的操作。
[0093]如圖6所示，89052的？1.4、卩1.5、？1.6、卩1.7分別與!107279厶的6腳(/^5)、7腳(CLOCK)、8腳(DATA)和9腳(/KEY)相連。Pl.4作為片選線，負(fù)責(zé)HD7279A是否選通，是8位準(zhǔn)雙向I/O口，可帶4個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)89C52訪問(wèn)HD7279A(寫入指令、顯示數(shù)據(jù)、位地址、段地址或讀出鍵值)時(shí)，將/CS置低電平。DATA為串行數(shù)據(jù)，當(dāng)89C52向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，DATA為輸入端；當(dāng)89C52從HD7279A讀入數(shù)據(jù)時(shí)，DATA為輸出端。CLK為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)寫入HD7 279A或從HD7 279A中讀出數(shù)據(jù)。KEY為按鍵信號(hào)輸出端，在無(wú)鍵按下時(shí)為高電平，有鍵按下時(shí)為低電平，并一直保持到按鍵釋放為止。
[0094]7279與單片機(jī)引腳連接和相關(guān)地址的分配如下:
[0095](1)/CS:片選端，低電平有效，與Pl.4相連；
[0096](2)0^:串行時(shí)鐘輸入端，與？1.5相連；
[0097](3)DATA:串行數(shù)據(jù)輸出/輸入端，與Pl.6相連；
[0098](4)KEY:按鍵有效信息端，與Pl.7相連；
[0099]實(shí)際應(yīng)用電路中(具體見附圖主板原理圖)，8只下拉電阻和8只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。在本實(shí)用新型中，我選用了 100K的下拉電阻，1K的位選電阻。
[0100]100K/10K = 10滿足比例關(guān)系
[0101]在不影響顯示的前提下，下拉電阻應(yīng)盡可能地取較小的值，這樣可以提高鍵盤部分的抗干擾能力。
[0102]2.3.HD7279 與鍵盤接口
[0103]利用HD7279的10腳作為行線，18腳一22腳作為列線組成5鍵的鍵盤，完成對(duì)鍵盤的譯碼和鍵值分別為20!1、18!1、10!1、08!1、00!1。根據(jù)鍵值就可以確定是哪個(gè)鍵按下。
[0104]2.4.HD7279 與 LED 數(shù)碼管接口
[0105]HD7279A是的串行控制芯片，能同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰極LED數(shù)碼管，在這里我們只用到了 8位共陰極LED數(shù)碼管。HD7279A是動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示方式。HD7279A的10腳一17腳分別與8位1^數(shù)碼管的8、廠6、(1、(3、13、&、(1?段相連，18腳--25腳為1^數(shù)碼管的位驅(qū)動(dòng)輸出端，負(fù)責(zé)1^每一位的亮與滅，如圖7所示。
[0106]2.副板設(shè)計(jì)
[0107]本次副版設(shè)計(jì)選用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集元件、DS1302時(shí)鐘芯片副版的核心單元。同時(shí)選用9012ΡΝΡ型三極管和固態(tài)繼電器作為開關(guān)量環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制。
[0108]2.1溫度采集單元
[0109]本實(shí)用新型選用DS18B20溫度傳感器作為溫度采集元件。DS18B20是由美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器芯片。與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同，DS18B20可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)，以供單片機(jī)處理，它還具有微型化、低功率、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)編程，DS18B20可以實(shí)現(xiàn)9?12位的溫度讀數(shù)。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從微處理器到DS18B20僅需連接一條信號(hào)線和地線。讀、寫和執(zhí)行溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。
[0110]DS18B20可用引腳只有三個(gè)。引腳功能和接線方法隨芯片采用的供電方式不同而不同。DS18B20有兩種供電方式，寄生電源模式和外部電源模式。工作于寄生電源模式時(shí)，VDD和GND都與地相接，DS18B20從數(shù)據(jù)線上供電。當(dāng)總線為高電平時(shí)，DS18B20從總線上供電，同時(shí)內(nèi)部電容充電，當(dāng)總線變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，電容放電為DS18B20供電JQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端;GND為電源地;VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地)。
[0111]芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)
[0112]DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:64位光刻R0M、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。
[0113]光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光亥_M的排列是:開始8位是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。
[0114]DS18B20與單片機(jī)接口電路，如圖8，DQ為溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸入/輸出端，接到單片機(jī)的P2.0 口。GND接地，VCC接電源。
[0115]時(shí)鐘單元DS1302是DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5?5.5VAS1302采用三線接口，與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)間數(shù)據(jù)或RAM數(shù)據(jù)。DSl302內(nèi)部有一個(gè)31 X 8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM存儲(chǔ)器。
[0116]如圖9，為DS1302的引腳排列圖，其中Vccl為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vccl或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vccl+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vccl時(shí)，DS1302由Vccl供電。)(1和乂2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能:首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器;其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc彡2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。
[0117]DS1302與單片機(jī)的接口電路如圖10，腳RST是復(fù)位端，接到89C52的P2.4引腳。GND引腳接地，VCC接電源。SCLK是串行時(shí)鐘輸入端，接到89C52的P2.5引腳。I/O是數(shù)據(jù)輸入/輸出端，接到單片機(jī)的P2.3 口，Xl、X2是32.768MHz晶振輸入/輸出端。
[0118]本實(shí)用新型開關(guān)量控制環(huán)節(jié)選用了9012三極管和固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制。如圖11所示。
[0119]9012PNP型三極管應(yīng)用廣泛，在收音機(jī)等常用家電中可以經(jīng)?？匆娝纳碛?。9012三極管在此作為開關(guān)量環(huán)節(jié)，起到了放大電流的作用，與固態(tài)繼電器結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了開關(guān)的作用。
[0120]此次選用的固態(tài)繼電器是百特公司的產(chǎn)品，該型號(hào)的固態(tài)繼電器是直流輸入控制，交流過(guò)零導(dǎo)通，過(guò)零關(guān)斷輸出型無(wú)觸點(diǎn)繼電器。它常用與控制電路的導(dǎo)通和斷開，是控制一般家用電器，如電動(dòng)機(jī)、加熱器、白熾燈的首選器件。
[0121]軟件設(shè)計(jì)
[0122]主程序設(shè)計(jì)
[0123]程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，控制時(shí)序采用時(shí)間觸發(fā)的時(shí)間片輪詢調(diào)度法，Is為一個(gè)控制周期，分為20個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片為50ms，將所有的任務(wù)分配在各時(shí)間片完成，主程序僅完成初始化，然后進(jìn)入休眠狀態(tài)。50ms定時(shí)采用89C52內(nèi)部定時(shí)器O，工作在方式I，由于晶振為12MHz，I個(gè)機(jī)器周期為I微秒，所以Tl預(yù)裝初始值= 65536-50000 = 15536 = 3CB0H。X5045看門狗定時(shí)器周期設(shè)置為200ms，寫入狀態(tài)寄存器常數(shù)STATUS_REG = 20H。
[0124]主程序和中斷程序流程圖
[0125]主程序主要完成系統(tǒng)的初始化功能流程圖如圖12所示，其中包括內(nèi)部變量清零、看門狗定時(shí)器初始化、鍵盤/顯不芯片初始化、時(shí)鐘芯片初始化，完成初始化功能后，系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，可減少功耗和提高抗干擾能力，由各種中斷喚醒，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后，重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，系統(tǒng)的各任務(wù)在TO中斷服務(wù)程序中執(zhí)行，中斷服務(wù)程序流程圖如圖13所不O
[0126]DS1302的軟件設(shè)計(jì)
[0127]采用DS1302作為記錄測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)記錄，其軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，時(shí)間記錄準(zhǔn)確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時(shí)記錄的盲目性，給連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量、控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行及檢查都來(lái)了很大的方便，可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的測(cè)控系統(tǒng)中。圖14為DSl 302流程圖。
[0128]DS18B20的軟件設(shè)計(jì)
[0129]DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，如果出現(xiàn)序列混亂，1-WIRE器件將不響應(yīng)主機(jī)，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。根據(jù)DS18B20的協(xié)議規(guī)定，微控制器控制DS18B20完成溫度的轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)以下4個(gè)步驟:
[0130](I)每次讀寫前對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位初始化。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500ms，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16ms?60ms左右，然后發(fā)出60ms?240ms的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)后表示復(fù)位成功。
[0131](2)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0132]系統(tǒng)調(diào)試大體上分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。兩者之間不能完全分開，時(shí)間進(jìn)度上硬件調(diào)試稍微先于軟件調(diào)試。硬件和軟件要相互配合、匹配，調(diào)試時(shí)可能發(fā)生一些功能交互的問(wèn)題。
[0133]在本實(shí)用新型中首先軟件進(jìn)行調(diào)試，尋找程序中的語(yǔ)法和邏輯錯(cuò)誤。然后把程序?qū)懭胄酒校瑧?yīng)用到電路板上，看程序是否能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
[0134]系統(tǒng)軟件調(diào)試
[0135]由于本系統(tǒng)是分模塊進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的，所以本系統(tǒng)調(diào)試時(shí)先分模塊進(jìn)行調(diào)試。在軟件在各個(gè)子程序模塊調(diào)試都正確后，將相互有關(guān)系的模塊逐塊組合起來(lái)加以調(diào)試，以解決在程序模塊連接中可能出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤。對(duì)所有程序模塊的整體組合是在系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試中進(jìn)行的。由于各個(gè)程序模塊通過(guò)調(diào)試已排除了內(nèi)部錯(cuò)誤，所有軟件總體調(diào)試的錯(cuò)誤就大大減少了，而調(diào)試成功的可能性也大大提高了。
[0136]本次調(diào)試的模塊主要分為鍵盤顯示程序，DS18B20程序、DS1302三部分。先將它們寫入星研集成環(huán)境軟件運(yùn)行、修改直至沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，然后將鍵盤顯示程序通過(guò)譯碼器寫入芯片。根據(jù)看其是否能夠完成預(yù)定的功能，如能，測(cè)試通過(guò)，否則，修改并反復(fù)測(cè)試直到通過(guò)。最后再將程序綜合在一起，結(jié)合硬件進(jìn)行調(diào)試，直至實(shí)現(xiàn)預(yù)想功能。
[0137]本新型的軟件程序都是采用的現(xiàn)有程序，因此，不涉及程序本身的改進(jìn)。
[0138]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，包括控制器，所述的控制器由電源供電，其特征在于:所述的控制器的輸入端與溫度傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器相連，控制器的輸出端與液晶顯示裝置、加熱裝置、進(jìn)出水開關(guān)相連，所述的溫度傳感器安裝在飲水機(jī)的水箱內(nèi)，在水箱內(nèi)安裝有加熱裝置，溫度傳感器檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給控制器，控制器控制加熱裝置;所述的紅外傳感器、超聲波傳感器安裝在飲水機(jī)的出水口處，紅外傳感器、超聲波傳感器檢測(cè)出水量，且將信號(hào)發(fā)送給控制器，控制器控制進(jìn)出水開關(guān)。2.如權(quán)利要求1所述的多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的水箱內(nèi)安裝有不銹鋼厚膜加熱管對(duì)水加熱，溫度傳感器檢測(cè)水箱內(nèi)的溫度，并將檢測(cè)信號(hào)發(fā)給控制器，控制器控制不銹鋼厚膜加熱管的驅(qū)動(dòng)電路。3.如權(quán)利要求1所述的多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制器還與一個(gè)遙控器無(wú)線通訊。4.如權(quán)利要求1所述的多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的水箱內(nèi)還設(shè)有負(fù)離子凈水裝置。5.如權(quán)利要求1所述的多功能飲水機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:控制器的輸入端還安裝有鍵盤。
【文檔編號(hào)】A47J31/46GK205625638SQ201620261886
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】張書萌
【申請(qǐng)人】張書萌