【摘要】
温度控制在日常生活中都起着非常重要的作用，过低的温度或过高的温度都会给我们的生活带来不便，随着现在人们生活的提高，人们越来越重视身体健康，和日常饮食，我们喝水也讲究，现在人们一般喜欢喝开水，而现在人们一般使用饮水机喝开水，我设计的一种饮水机可以调节饮水机保温温度，可以让人们喝道健康任意温度的水。
本次设计为一个基于单片机的饮水机的温度控制系统，通过显示器显示水箱水温度，键盘或开关进行加热或者制冷，可以设置水温上下限，当温度超过设定值时有示警功能。
【摘要】 3
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关键字:单片机；温度控制；水温显示；示警
引言 4
一、系统原理设计 4
（一）设计思想 4
（二）系统框图 4
二、硬件设计 5
(一)AT89C51 5
1单片机最小系统 5
（二）电路设计 6
1时钟电路 6
2复位电路 7
3温度采集电路设计 7
4显示电路设计 8
5独立键盘设计 9
6报警电路设计 10
三、软件实现 12
四、总结 13
五、致谢 14
六、参考文献 14
七、附录 15
（一）总电路图 15
（二）程序 15
引言
本课题设计饮水机温度控制系统是为了使水保持一定温度，方便人们饮用。该温度控制系统是使用DS18B20对温度进行采集，以AT89C51单片机为核心控制器件，控制固态继电器对加热管加热从而达到对温度的控制。本系统是由饮水机、单片机、控制器、温度报警、独立键盘等组成。使温度在低于95℃前自动加热，高于95℃时自动报警，然后通过键盘调节温度上下限，使温度显示在1602显示器上（温度精度检测为±1℃）。
一、系统原理设计
（一）设计思想
此次的设计先从硬件设计上着手。按照设计要求，此饮水机具有温度上下限调节，温度显示，和超过温度上限报警。这就要求电路带有独立按键，1602液晶显示，由于了DS18B20，它是数字温度传感器，本设计所使用的51单片机内部带有AD转换模块，所以不需要把模拟量转换为数字量，这样既节省了成本，又使设计更加方便。
DS18B20经过初始化后，再按照要求在转换完成后，可在它的温度寄存器中读取现在的温度。而且DS18B20有门限温度警报值，一旦温度超过了其值自动提供报警信号，这样就可以用这样性质来控制饮水机的上限温度一旦超过了其值读18B20就可知道，很是方便。
（二）系统框图
系统框图设计如图1所示：
图1 饮水机温度控制硬件电路图
系统工作原理：上图要想达到设计要求及1，能测得饮水机现在的温度，则可以从DS18B20中读取这样可以得到饮水现在的温度，然后比较一下看看是否在正常情况，如果没达到温度上限，继续加热达到测保温，如果超过这报警，通过键盘调节温度上限，下限，然会通过1602显示温度现在温度。
二、硬件设计
(一)AT89C51
AT89C51是一种带8K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
鉴于AT89C51单片机所具有的特性及本设计控制的复杂性和兼顾显示、报警、键盘控制等较高要求，本设计选用的中心控制器为AT89C51单片机。
1单片机最小系统
单片机最小系统如图2所示，本单片机最小系统由主控器AT89C51、时钟电路和复位电路三个部分组成。单片机AT89C51控制着整个系统的工作，而时钟电路在单片机工作室产生必要的信号，复位电路使整个系统能够正常、有序、稳定地工作。
图2单片机最小系统图
（二）电路设计
1时钟电路
单回路流量控制系统设
时钟电路用于产生AT89C51单片机工作中所需要的时钟信号。其电路与AT89C51的连接如图3所示。AT89C51单片机本身就是一个结构相对比较复杂的单片机。要想达到本论文想要的结果就需要使其指令能够与时间次序同步起来。
在执行指令时，CPU首先要到指令存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。CPU发出的时序信号有两种，一是用于片内对各个功能部件的控制。另一种是对片外存储器或I/O口的控制，这种时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要。
图3单片机时钟图
2复位电路
常用的复位电路有四种方式：（1）上电复位电路（2）按键复位电路（3）脉冲复位电路（4）兼有上电复位与按键复位的电路。由于考虑到结构和成本等原因，在很多设计里面，复位电路通常采用上电复位和按键复位两种。根据本系统的特性，决定选用最简单的上电复位电路。
该复位电路工作原理为：在通电瞬间，在RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，保证RST引脚出现10 ms以上稳定的高电平，从而使单片机复位。
图4单片机复位电路图
3温度采集电路设计
本设计中的温度采集系统由DS18B20传感器负责。
DS18B20工作原理为DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。因为它是数字温度传感器，所以单片机可以直接从DS18B20读出现在饮水水机的温度。
图5 温度传感器原理图
4显示电路设计
大多数的单片机应用系统，都要配置输入设备和输出设备。本系统的输出设备是显示器，由于本系统的设计特点独特，所以采用1602液晶显示器来显示温度的变化。而本系统设计要求温度检测范围0℃～95℃，精度±1℃。本次设计的电路显示的应该有两个必须要具备的特点，一是根据时间的变化来显示引水机水箱的水温值，另一个是温度的上限值和下限值要在显示键盘上显示出来。其电路连接如图5所示。
图6 1602液晶显示原理图
通过P10，P11，P12分别和RS，RW，E。相连接有这三位来控制1602的读写，P20~~P27来输入转换后的温度信号（从DS18B20中的温度寄存器读入到单片机，在经过转换把温度数字信号转化为对应的码值）这样就可以显示从每次的温度信号，通过调节电位器可以调节1602的亮度，这就是显示环节。
5独立键盘设计
在实验中我们经常采用的键盘接口有2种，分别是独立式按键接口和矩阵式键盘接口。由于本系统的特点要求，键盘的功能是主要用来设置温度上下限，因此本设计采用独立式键盘来完成这一功能要求。
图7 独立键盘原理图
（1）键盘功能说明
S17：模式设置键，按一下进入到加热系统设置状态，再按一下切换到制冷系统设置状态。
S18：步进加键，每按一下，要设置的限制值加1。
S19：步进减键，每按一下，要设置的限制值减1。
S20：确定键，确定前面所设的温度值。
所谓的键盘去抖动现象如图所示，在实际中在键盘按下的时候，必然有抖动现象，使得在单片机扫描中出现键盘误判，或多次判别的过程，使得设计出现错误，或不完整，想的不全面。为了能全面准确，在程序中加入键盘销去抖动的消抖程序则可。
6报警电路设计
图8 独立键盘原理图
当P34为低电平时，蜂鸣器响，也就是说，如果温度超过上限值时，通过DS18B20报警信号使单片机内部P34口拉低， P34为高电平时，蜂鸣器响声停止。从而达到报警作用。

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