摘 要本次毕业设计配置了一种智能型的智能电水壶控制系统，使用了具有强大控制性能的STC89C51单片机来担任这种系统的主控部分，在主控器件的强大控制作用下，实现了对壶中水温的快速实时检测并且能够将检测到的实时水温值显示在液晶屏上提供给用户观看，与此同时用户可以通过手机蓝牙APP软件对水温进行无线操控。本课题对智能电水壶系统的软件设计，主要采用C程序语言编写软件程序，将程序代码烧写到STC89C51单片机芯片之后，通过主控芯片实现对每一个系统硬件的操控，以此将每一项功能进行展现。本课题选用了较为科学的设计方法，通过模块划分的方式将整个硬件系统划分为STC89C51单片机最小系统部分、参数显示电路、温度传感器电路、报警信号生成电路、HC-05蓝牙电路和继电器驱动电路等，将每一个模块电路的接口进行引出并根据连接关系进行对接，最终实现这个系统的硬件框架。本次毕业设计经过了对这款智能电水壶系统的多次验证和改进，最终实现了一种高端的电子系统，适合推向市面进行大范围推广，能够卓有成效的降低类似系统的设计成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能电水壶的发展背景 1
（二） 智能电水壶的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能电水壶的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶屏简介 4
（四） DS18B20温测器件简介 4
（五） 有源蜂鸣器简介 4
（六） 蓝牙模块简介 5
（七） 继电器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 液晶屏显示电路设计 8
（三） 水温采集电路设计 8
（四） 蜂鸣器电路设计 9
（五） HC05蓝牙电路设计 9
（六） 加热器驱动电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 智能电水壶的主程序流程设计 12
（二） 显示屏驱动子程序流程设计 12
（三） 水温采集子程序流程设计 13

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（四） 报警子程序设计 14
（五） 无线数据收发子程序设计 14
（六） 加热器驱动子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 17
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能电水壶的发展背景
本次论文以智能电水壶作为研究目标，提出了“基于蓝牙无线通信的智能电水壶控制系统设计”的课题，通过多个不同层面的设计，将使得最终研发成果契合每一项初期功能需求，在对这个系统进行设计之前，这里首先需要对其历史上发展过程进行重点的阐述，通过对这类控制系统在各个历史时期特点进行归纳，从而能够总结出其各项优点和所存在的不足，通过这类多角度分析，为了能够更加完善的制定本课题的设计指标的目的。按照时间的发展方向，首先需要说的是出现在市面上最早的一种智能电水壶系统，要是参照实现的指标功能来看，由于这种类型的智能电水壶功能太过单一，而且其内部实现方法以模拟电子为主，过于单一的架构和工作性能使它尚不能被称作是一种电子控制系统，而随着科学技术的飞速发展，在上世纪七八十年代前后，大量的主控核心微处理器进入市面，技术人员意识到通过这类新型的微型控制器可以实现对智能电水壶的控制，由此该全面数字型的智能电水壶控制系统正式进入市场，开启了智能型智能电水壶的雏形局面，该类型的智能电水壶在近十年间获得了不断地改进和优化，由于使用者对该控制系统的相关产品的供求数量特别大，因此技术人员特别重视对该器件的开发和升级。
智能电水壶的国内外发展现状
现如今国际上都投入了大量的精力来对新型智能电水壶进行研发，大多数厂家开始全面使用以ARM处理器担任内部核心的微型控制器来作为智能电水壶的主控核心，由于这在一定程度上保证了智能电水壶最后展现给使用者的高级体验，对于海量数据的运算处理速度是确保智能电水壶工作性能的关键，所以以前的八位或十六位微型控制器基本上已经不再具有更多的市场价值，智能电水壶的发展在朝着高速化、高度智能化以及嵌入式化方向发展。
本文主要研究内容
经过课题上一部分对该款智能电水壶控制系统的历史以及现状的简略描述，接下来将开始进行研发工作，通过对国内外相关文献的大量调研，能够发现当今市场上智能电水壶系统的类似产品种类很多，本课题结合了大量优秀的设计方案，制订了本课题的设计内容：
1、实现将智能电水壶系统的参数显示功能，能够较高的清晰度将重要参数反馈给使用者；
2、实现数字温度数据的快速获取，通过STC89C51单片机的控制，使得DS18B20温度传感器能够实现稳定的温度采集；
3、配置报警信号输出电路，通过有源蜂鸣器的工作，STC89C51单片机实现对蜂鸣器工作的控制，从而实现报警信号的输出；
4、配置蓝牙无线通信电路，能够使得智能电水壶系统按照蓝牙3.0版本进行无线数据通信，实现STC89C51单片机与HC05型蓝牙模块之间的数据接口；
5、设计继电器启闭控制电路，通过STC89C51单片机普通GPIO管脚的驱动控制，实现对后级电路的启闭控制；
方案设计及元器件选择
智能电水壶的方案设计
为了能够更加清晰的对该款智能电水壶控制系统的配置方案进行描述，设计了图中的结构框图，可以看到整个智能电水壶系统被合理性的划分成了多个功能电路模块，包含了STC89C51单片机最小系统、LCD1602显示电路、DS18B20温度传感器电路、蜂鸣器报警电路、HC05蓝牙通信电路和继电器驱动电路等部分，其中STC89C51单片机当作核心部分微处理器，实现了对各个功能电路的驱动控制，从而使得各个电路正常启动。为了实现实现对壶中水温以及目标水温值等数据的清晰液晶显示效果，并且可以实现快速的显示内容更新速度，配置了下图中的LCD1602液晶屏显示器部分；为了实现对采集到的温度数据进行处理、暂存以及以数字形式送入STC89C51单片机内部进行使用，配置了图中的DS18B20温度传感器电路；为了能够实现对水温的报警，设计了图中的蜂鸣器电路；为了能够实现通过手机蓝牙APP软件对水温进行无线操控，设计了单片机对蓝牙传感器的驱动电路；为了实现对水温的控制，设计了加热器控制电路。


图21 智能电水壶内部框图设计

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