基于单片机的饮水机
四面八方怎么造句-
基于单片机控制的饮水机设计
侯昭广
（容县职业中等专业学校，广西容县
537500
）
2009-9-14
摘要：
为了避免饮水机的开水有反复
烧开的二次污染、
冷开水混合、
开水容器不容易清洗等
问题，
该设计利用水位传感器和
AT89C52
单片机芯片对水量进行智能控制，
为了对开水容器
方便打开清洗采用活动盖式，
并设置有自动断电和防干烧功能。
饮用该种饮水机的水更为安
全和卫生。经反复试验证明加水控制、自动断电、
防干烧功能的效果和细菌杀灭率都很好。
关键词：单片机控制
；水位传感器；
AT89C52
单片机芯片；活动盖；饮水机设
计
中图分类号：
TU991
文献标识码：
A
文章编号：
1009-2374
（
2009
）
19
-0031-02
医学专家已证
实人们长期饮用二次污染和含氧化镉的开水对人体健康有害。
普通饮水机
是难以避免的。
因此，设计出开与生水完全隔离，
防止
没有取出的开水冷后再反复再烧，下
一次饮的水可能是重烧的二次污染的水，
喝这样的水对人的健康是有害的。
另外，
以往的饮
水机用来装加热水的容器是连体密闭的，
内部很不利于清洗，<
/p>
时间长了，水有沉污物，
电热
管有氧化镉
，
饮用这样的水也是有害健康的。
因此，
该设计的饮水机对加热器不但方便清洗，
而且采用开、冷水彻底隔离法，保证饮用水安
全和卫生。
一、硬件组成
本设计基于
AT89C52
单片机芯片控制饮水机，
在储水容器与加热容器之间设置有进水电
磁阀控制，
进水电磁阀门接
12V
电压，
开启时间由
AT89C52
单片机按照用户实际需求控制。
开水容器到达预定水位后，水位传感器把信息送
给
AT89C52
单片机芯片
P11~
P17
端输入，
经内部逻辑运算后从
P
30
输出接通加热开关，使加热器获得
220V
电压加热，开水容器的水
温不断上升，当达到
100<
/p>
℃后它立即断电，表示加热结束，指示灯由红色变为绿色。单片机
控制饮水机硬件是由储水容器﹑进水电磁阀、
开水容器、
加热开
关、
加热容器﹑温度传感器、
水位传感器、
AT89C52
单片机芯片﹑
12V
与
5V
稳压电源、指示灯、手动出水阀、水杯平台
和机体等组成。饮水机控制系统硬件组成框图如图
1
所示：
图
1
智能控制饮水机组成框图
二、水位传感器的设计
（一）水位传感器的设计
水位传感器
有接触型和非接触型之分。由于该饮水机的水位测定的环境温度较高（
100
℃）
，
如果采用接触型的水位传感器对测量的器件
寿命和准确度都受影响。
所以，
本设计采用非接
触型水位传感器，
其工作原理为：
根据连通器原理在小
管内安装一个浮标，
浮标上端连接一
个
V
型反射镜，红外激光二极管发出激光光束垂直射到
V
型反射镜面上进行
90
°角变换，
光束分别对应地射到光敏二极管
D1
～
D7
上，有光束射到光敏二极管导通，输出为高电平
（
2.4V
）
，
相反的为低电平
（
0V
）
。
该电压加到
AT89C52
单片机芯用接触型的水位传感器对测
量的器件寿命和准确度都产生影响。
所以，
本设计采用非接触型水位传感器，
其中用接
触型
的水位传感器对测量的器件寿命和准确度都受影响。
所以，
本设计采用非接触型水位传感器，
其工作原理为：根据连通器原
理在小管内安装一个浮标，浮标上端连接一个
V
型反射镜，
红外激光二极管发出激光光束垂直射到
V
型
反射镜面上进行
90
°角变换，光束分别对应地
射到光敏二极管
D1
～
D7<
/p>
上，有光束射到光敏二极管导通，输出为高电平（
2.4V
）
，相反的
为低电平
（
0V
）
。
该
电压加到
AT89C52
单片机芯片
P
11
～
P17
端输入，
水位传感器电路如图
2
所示：
图
2
光反射式水位高度测定电路原理图
（二）键盘阵列电路
键盘阵列
S1
～
S7
为用户所需开水量的地址码按键。
当选择
S1
～
S7
中的某一按键按下，
信号
从
P10
～
P16
端加入
AT89C52
< br>单片机芯片内进行寻址，于是把原来存储在
AT89C52
单片机芯
片寄存器的存储一单元上的对应数据调出。
从
I/O
端口
P22
输
出加水信号，
键盘阵列电路如
图
3
所示：
图
3
开水量确定电路原理图
（三）加水控制电路工作原理
当用户需要烧开水时，
只在键盘上选择一个相应数字键按下，
从
AT89C52
单片机芯片的
P10
～
P15
端输入一个
地址码
（
001
）
、
（
010
）
、
„、
（
111
< br>）
，
根据地址码由
P22
端输出高电平
（
1.4V
）
，
经
R11
和
R12
分压后使
Q1
三极管基极（电压约为
0.7V
）为高电平而导通
，使集电极有电流
通过，加水开关闭合，开始对开水容器加水。加水量单片机内按下式确
定：
（
1
）
其中，
D
1
、
D2
、„、
D7
为水位传感器对应刻度值，
A0
、
A1
、
A2
为用户所需开水量的
对应码。由（
1
）
式可知加水量控制是由水位传感器和地址码共同决定的。当满足（
1
）式后
AT89C52
单片机芯片
I/O
端口的
P22
由高电平输出变为
为低电平（
0.3V
）输出，此时三极管
Q1
的基极电压约为
0.1V
，
Q1
截止，集电极没有电流通过，加水开关断，加水结束
`
。加水
控制电路原理如图
4
所示：
（四）加热控制工作原理
由于为了快速烧水，把开水容器水
位达到
1
位置设定开始加热信存储于
A
T89C52
单片
机芯片的存储器
2<
/p>
单元内，当加水时水位达到
1
位置，存储
器获得地址码，
AT89C52
单片机
芯片
P12
（
PW11
）端输出高电平，
温度低于
100
℃热敏电阻
R
的阻值较小，
烧水控
制电路中
的
Q2
基极获得
0.7V
电压而导通，加热开关
K2
闭合给水开始加热，当开水容器中的水温达
到
100<
/p>
℃时的热敏电阻
R
的阻值突然变大，
Q2
基极电压只有
0.2V
左右，
Q2
截止，
加热开关<
/p>
K2
断电，加热结束。给水加热电路如图
5
所示：
图
5
加热电路原理图
（五）指示电路
< br>为了节约成本该饮水机的指示器件均采用发光二极管进行显示，
加水时由图
3
可知黄色指示
灯
D
L1
亮，加热时由图
4
可知红色指示灯
DL2
亮；开水容器有温水绿色指示灯亮。
（六）饮水机控制程序图
饮水机控制
程序，如图
6
所示：
图
6
饮水机控制程序图
三、实验
为了检验本设计的优劣，
对本设计的饮水机进行对加水时间、
水
位测定误差、
加热时间和跳
闸温度测量。
测量时用天平每杯水质量为
157
克，
测量时间用秒表，
水位用刻度尺，
加热盘
功率
1200W
，工业温度计测得数据见表
2
：
表
2
测量数据表
但连通管用圆形管进水电磁阀的开启和关闭时间误差明显增加。
四、结语
从实验数据看，
本设计的计算机控制饮水机在水位传感器水位测
定、
进水电磁阀开启和关闭、
断电跳闸温度的误差都在正常值之
内。连通管用方形管，这样浮标面上的
V
型反射镜的角
度能够固定。
本设计的计算机控制饮水机采用控制加水系统，
完全避免了开水二次污染；
开
水容器的盖是活动的
很方便清洗，
保证了饮用水的质量和卫生。
文中设计的水位传感
器也可
以用于其它测量液面的地方。该系统经少量改装可应用于工厂、学校的开水柜自动
控制。
参考文献
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．北京：人
民邮电出版社，
2004
< br>．
作者简介：
侯昭广
（
1950
－）
，
男，
广西容县
人，
广西容县职业中等专业学校一级教师，
研究方向：低压电路
理论与应用。
AT89C52
是
< br>51
系列单片机的一个型号，它是
ATMEL
公司生产的。
AT89C52
是一个低电压，
高性能
CMOS
8
位单片机，
片内含
8k bytes
的可反复擦写的
Flash
只读程序存
储器和
256
bytes
的随机存取
数据存储器（
RAM
）
，器件采用
ATMEL
公司的高密
度、
非易失性存储技术生产，
兼容标准
MCS-51
指令系统，
片内置通用
8
位中央处理器和
Flash
存储单元，功能强大的
AT89C52
单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C5
2
有
40
个引脚，
32
个外部双向输入
/
输出
（
I/O
）
端口，<
/p>
同时内含
2
个外中断口，
3
个
16
位可编程定时计数器
,2
个全双工串行通信口，
2
个读写口线，
AT89C52
可以按照常规
方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和
Flash
存储器结合在一起，特别是
可反复擦写的
Flash
存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52
< br>有
PDIP
、
PQFP/TQF
P
及
PLCC
等三种封装形式，以适应
不同产品的需求。
主要功能特性：
²兼容
MCS51
< br>指令系统²
8k
可反复擦写<
/p>
(>1000
次）
Flash ROM
²
32
个双
向
I/O
口²
256x8bit
内部
RAM
²
3
个
16
位可编程定时
/
计数器中断²时钟频率
0-24MHz
²
2
个串行中断²可编程
UART
串行通道
²
2
个外部
中断源²共
6
个中断源
²
2
个读写中断口线²
3
级加密位
²低功耗空闲和掉电模式²软件设置睡眠和唤醒功能
AT89C52
各引脚功能及管脚电压
概述：
A
T89C52P
为
40
脚双列直插封装的
8
位通用微处理器
，采用工业标准的
C51
内
核，在内部
功能及管脚排布上与通用的
8xc52
相同，其主要用于会聚
调整时的功能控制。
功能包括对会聚主
IC
< br>内部寄存器、
数据
RAM
及外部
接口等功能部件的初始化，
会聚调整控
制，
会聚测试图控制，
红外遥控信号
IR
的接收解码及与主板
CPU
通信等。
主要管脚有：
XTAL1
（
19
脚）和
XTAL2
（
18
脚）为振荡器输入输出端口，外接
12MHz
晶振。
RST/Vpd
（
9
脚）
为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。
VCC
（
40
脚）和
VSS
（
20
脚）为供电端
口，分别接
+5V
电源的正负端。
P0~P3
为可编程通用
I/O
脚，其功能用途
由软件定义，在本
设计中，
P0
端口（
32~39
脚）被定义为
N1
功能控制端口，分
别与
N1
的相应功能管脚相
连接，
13
脚定义为
IR
输入端，
10
脚和
11
脚定义为
I2C
总线控制端口，
< br>分别连接
N1
的
SDAS
（
18
脚）和
SCL
S
（
19
脚）端口，
< br>12
脚、
27
脚及
28
脚定义为握手信号功能端口
，连接主
板
CPU
的相应功能端，用于当前制式的检测
及会聚调整状态进入的控制功能。
²
P0
口：
P0
口是一组
8
位漏极开路型双向
I/O
口，也即地
址
/
数据总线复用口。作为
输出口用时
，每位能吸收电流的
方式驱动
8
个
TTL
逻辑门电路，对端口
P0
写
“
1
”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储
器时，这组口线分时转换地址（低
8
位）和数据总
线复用，在访问期间激活内部上
拉电阻。
在
Flash
编程时，
P0
口接收指令字节，而在
程序校验时，输出指令字节，校验时，要
求外接上拉电阻。
²
P1
口：
P1
是一个带内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口，
P1
的输出缓冲级可驱动
（吸
收或输出电流）
4
个
TTL
逻辑
<
/p>
门电路。对端口写“
1
”
，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作
输入口使用时，
因为内部存在上拉
电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
(IIL)
。
与
AT89C51
不同之处是，
P1.0
和
P1.1
还可分别作为定时
/
计数器
2
的外部
计数输入
（
P1.0/T2
）和输入（
P1.1/T2EX
）
，
参见表
1
。
Flash
编程和程序校验期间，
P1
接收低
8
位地址。
表
.P1.0
和
P1.1
的第二功能
引脚号
功能特性
P1.0
T2
，时钟输出
P1.1
T2EX
（定时
/
计数器
2
）
²
P2
口：
P2
是一个带有内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口，
P2
的输出缓冲级可驱动
（吸
收或输出电流）
4
个
TTL
逻辑
门电路。
对端口
P2
写
“
1
”
，
通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，
此时可作输入口
，
作输入口使用时，因为内部存在
上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
(IIL)
。
在访问外部程序存储器或
16
位地址的外部数据存储器
（例如执行
MOV
X @DPTR
指令）
时，
P2
口送出高
8
位地址数
据。
在访问
8
位地址的外部数据存储器
（如执行
MOVX @RI
指令）
时，
P2
口输出
P2
锁
存器的内容。
Flash
编程或校验时，
P2
亦接收高位地址和一些控制信号。
²
P3
口：
P3
口是一组带有内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口。
P3
口输出缓冲级可驱动
（吸收或输出电流）
4
个
TTL
逻
辑门电路。
对
P3
< br>口写入
“
1
”
< br>时，
它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
此时，
被外部拉低的
P3
口将用上拉电阻
输出电流（
IIL
< br>）
。
P3
口除了作为一般的
I/O
口线外，更重要的用途是它的第二功能
P3
口还接收一些用于
Flash
闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
²
RST
：复位输入。当振荡器工作时，
RST
引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片
机复位。
²
ALE
/PROG
：当访问外部程序存储器或数据存储器时，
ALE<
/p>
（地址锁存允许）输出脉冲
用于锁存地址的低
8
位字
节。一般情况下，
ALE
仍以时钟振荡频率的
1/6
输出固定
的脉冲信号，因此它可对外
输出时钟或用于定时目的。要注意的
是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个
ALE
脉冲。
对
Flash
存储器编程期间，该引
脚还用于输入编程脉冲（
PROG
）
。
如有必
要，
可通过对特殊功能寄存器
（
SFR
）
区中的
8EH
单元的
D0
位置位，
可禁止
ALE
操作。该位置位后，只有一条
MOVX
和
MOVC
指令才能将
ALE
激活。
此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部
程序时，应设置
A
LE
禁止位无效。
²
PSEN
：程序储存允许（
PSEN
）输出是外部程序存储器的读选通信
号，当
AT89C52
由
外部程序存储器取指令（或数
据）时，每个机器周期两次
PSEN
有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据
存储器，将跳过两次
PSEN
信号。
²
EA/VPP
：
外部访问允许。
欲使
CPU <
/p>
仅访问外部程序存储器
（地址为
0000
H
—
FFFFH
）
，
EA
端必须保持低电平（接
地）
。需注意的是：如果加密位
LB1
被编程，复位时内部会锁存
EA
端状态
。
如<
/p>
EA
端为高电平（接
Vcc
端）
，
CPU
则执行内部程序存储器中的指令。
Flash
存储器编程时，
该引脚加上
+12V
的编程允许电源
Vpp
，
当然这必须是该器件是使
用
12V
编程电压
Vpp
。
²
XTA
L1
：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
²
XTA
L2
：振荡器反相放大器的输出端。
²特殊功能寄存器：
在
AT89C52
片内存储器中，
80H-FFH
共
128
个单元为特殊功能寄存器（
SFE
）
，
S
FR
的
地址空间映象如表
2
所示。
并非所有的地址都被定义，从
80H
—
FFH
共
128
< br>个字节只有一部分被定义，还有相当
一部分没有定义。对没有定义的
单元读写将是无效的
，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。