智能饮水机控制系统设计

唐奇 姜姗* 沈阳工学院 信息与控制学院

相比于传统的饮水机，由于加入了自动检测和控制的功能，所以可以实现对水温的更好的控制和测量，具有更广范围利用可能性。

1 主控器的选择

方案一：采用STC系列的52单片机。STC89C52的功能十分强大，优点：价格实惠，有许多的源程序资源，技术成果还是相对比较成熟的。缺点： 微控制器的缓慢操作，使用多传感器，使一个长的操作时间，在芯片上较少的存储空间，不能使用数据采集的功能。

方案二：采用MSP430系列的单片机，使用方便，比较好上手。缺点是难度较大，不适合新手，在网上很难找到一些资源。

根据此次设计的方案与构想，结合实际情况选择方案一。

2 温度传感器的选择

温度传感器是整个系统的主要部分，要检测实时温度，然后传送到单片机上处理。这就要求传感器反应时间短，构造简单，功耗小。为此查找资料，设计了以下方案：

方案一：采用IRTP300MS，它是一种使用红外传感器的测温探头，在生产过程中，工厂已经提前校准好了，所以使用起来较为方便，用途较为广泛，精度也比较高。这种传感器不受外在因素的影响，可以在恶劣的环境中使用。

方案二：采用DS18B20，它是一种单线直插型的传感器，这个传感器的体积较小， DS18B20对比其它温度传感器有很大的测量范围，所以运用范围还 是比较广泛的。

3 液位传感器的选择

为了体现智能饮水机，本次设计加入了一个功能，水位检测，主要是防止饮水机 在缺水的状态下，继续加热，有防干烧的功能。

GXY-Ⅱ-A型光纤液位传感器一种光强度调制型开关传感器。用于检测使用检测的光纤传输载波信号的红外光源装置到光纤探头，经由光纤集成到光电变换器的信号传输装置的设计，并连接到所述信号处理电路的电缆感测头；能在有限的空间内，非常灵活和易于使用。它适用于所有类型的清洁低粘度非结晶液面测量；特别适合在易燃、易爆或高温等场合中应用。

4 数据传输模块的选择

要实现在手机上实现实时监控，则必须需要把有一些实时数据从单片机发送到手机终端，所以在设计中要加入一个无线传输模块。

方案一：蓝牙(Bluetooth)模块，这次用的型号是HC-05，有无线传输的功能，能够在20米的范围内收发数据。使用蓝牙技术能够方便的在短距离内实现与手机、电脑等一 些具有蓝牙模块的终端实现数据的传送。而且也能够成功通过这些设备与因特网Internet之间进行通信，让我们在使用各种设备的时候能够方便的交换数据，省去了没有数据线，没有无线网的烦恼。

方案二：SIM900A技术。SIM900A模块集成了很多的技术功能，模块很小，采取SMT技术进行封装，收发信号强度很强，很少出现无信号服务的情况，可以内置客户应用程序。可广泛用于定位，智能无线通信，远程监控，智能家居，智能使用报警和其他突发方向。

对根据这次设计要求和方案，采用的是方案一。

5 显示模块的选择

本次设计要显示实时温度值和水位状态，所以可以选择一个显示屏，用来显示这次设计的数据。

采用LCD12864，它的内部设计十分独特，可以显示中文字体，它的分辨 率是128×64，包含了国家一级、二级简化的中文字符点阵图。它还包含了两种不同点 ASCII字符：8192个16*16，128个16*8。低功率，低电压，这是第二个特征。作为与矩阵LCD模块相比，无论是从硬件设计还是软件设计来说都比较简洁，并且比同类型的液晶显示模块要便宜的多。

6 系统最终方案的确定

本系统以STC89C52为主控芯片，利用DS18B20温度传感器测量水温，浮球式开关传感器测量水位，温度和水位值可在液晶显示屏上实时显示。另外可以自由设置温度的上下限，当温度低于设定值，水位高于设定值，开始加热；到达温度设定的上限后，或者是水位低于设定值停止加热。蓝牙与手机相连接，可传送实时温度和水位状态给手机，手机可以控制加热阀的通断。

系统结构图如下图所示：

图 1 系统设计方案图

7 小结

主要探讨了主控制器、温度模块、水位检测模块和数据传输模块的选择。此章就是先前的准备工作，在各个模块设计的时候，查找资料，设计不同的方案，确定最终的设计方案。

[1]李勋，刘源.单片机使用教程(第二版)[M]. 北京:北京航空航天大学出版社，2006.

[2]李林功，吴飞青，王兵，丁晓.单片机原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2007.8.