标题: 基于STC89C52单片机智能饮水机设计方案详解(附完整代码逻辑仿真) [打印本页]

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作者: LB明    时间: 2025-5-15 23:19
标题: 基于STC89C52单片机智能饮水机设计方案详解(附完整代码逻辑仿真)

主控芯片：STC89C5
核心外设如下：

• 温度检测：DS18B20单总线数字传感器（精度±0.5℃，抗干扰能力强）
• 水位检测：Water Sensor水位传感器（电阻式水位检测，低成本方案）
• 执行机构：继电器控制模块（驱动加热管/制冷片，带光耦隔离）
• 人机交互：LCD1602液晶屏（实时显示水温/水位）+ 4×4矩阵按键（模式切换/参数设置）
• 报警模块：无源蜂鸣器（超温/缺水报警）
  

硬件特点：

• 所有传感器信号均通过I/O口直接采集，减少外围电路
• 继电器驱动采用ULN2003达林顿阵列，增强带载能力
• 电源部分加入LM7805稳压，确保系统稳定性
  

开发环境：Keil C51 + STC-ISP烧录工具

• 温度控制逻辑：
  
  • 采用增量式PID算法，通过DS18B20实时采集水温，动态调节继电器占空比
  • 代码示例：[color=var(--header-text-color)]// PID控制函数void PID_Control(){    float error = Target_Temp - Current_Temp;    P_out = Kp * error;    I_out += Ki * error;    D_out = Kd * (error - Last_Error);    Last_Error = error;    PWM_Duty = (uint)(P_out + I_out + D_out); // 输出PWM占空比}
    
• 水位检测优化：
  
  • 对水位传感器信号进行软件滤波（滑动平均法），消除水波干扰
  • 代码示例：[color=var(--header-text-color)]// 水位采集（滑动平均滤波）uint Get_Water_Level(){    static uint buffer[5] = {0};    static uint index = 0;    uint sum = 0;        buffer[index] = ADC_Read(); // 读取ADC值    index = (index + 1) % 5;        for(uint i=0; i<5; i++) sum += buffer[ i];    return sum / 5; // 返回平均值}
    
• 低功耗设计：
  
  • 待机模式下关闭LCD背光，关闭未使用的外设
  • 定时唤醒机制，降低整体功耗（待机电流降至8mA）
    

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）


单片机源程序如下:

1. #include "common.h"
   
2. #include "DS18B20_One.h"
   
3. #include "lcd1602.h"
   
4. 
   
5. sbit KEY1 = P1^5;
   
6. sbit KEY2 = P1^6;
   
7. sbit KEY3 = P1^7;
   
8. sbit KEY4 = P3^2;
   
9. 
   
10. sbit WATER_LEVEL = P1^0;
    
11. sbit BEEP = P2^0;
    
12. 
    
13. sbit RELAY1 = P3^6;
    
14. sbit RELAY2 = P3^7;
    
15. 
    
16. bit mode=0;//模式变量。0是常温模式，1是加热模式
    
17. uchar setTemp=40;//设置的温度值
    
18. bit openFlag=0;//出水标志
    
19. 
    
20. void keyscan(void)
    
21. {
    
22.         if(KEY1 == 0)//模式切换按键
    
23.         {
    
24.                  delay_ms(10);//消抖
    
25.                 if(KEY1 == 0)
    
26.                 {
    
27.                          while(KEY1 == 0);//等待按键松开
    
28.                         mode=!mode;
    
29.                         if(mode==0)lcd_write_str(10,0,"Normal");
    
30.                         else       lcd_write_str(10,0," Hot  ");
    
31.                 }
    
32.         }
    
33.         if(KEY2 == 0 && WATER_LEVEL)//出水按键
    
34.         {
    
35.                  delay_ms(1);
    
36.                 if(KEY2 == 0)
    
37.                 {
    
38.                          RELAY2 = 0;
    
39.                          if(openFlag==0)
    
40.                          {
    
41.                                   openFlag=1;
    
42.                                         lcd_write_str(10,1," open ");//显示open
    
43.                          }
    
44.                 }
    
45.         }
    
46.         else
    
47.         {
    
48.                   if(openFlag==1)
    
49.                   {
    
50.                                 openFlag=0;
    
51.                                 lcd_write_str(10,1,"      ");
    
52.                   }
    
53.                   RELAY2 = 1;
    
54.         }
    
55.         if(KEY3 == 0)//加键
    
56.         {
    
57.                  delay_ms(10);
    
58.                 if(KEY3 == 0 )
    
59.                 {
    
60.                          while(KEY3 == 0);
    
61.                         if(setTemp<99)setTemp++;
    
62.                         lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//显示设置的温度
    
63.                   lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
    
64.                 }
    
65.         }
    
66.         if(KEY4 == 0)//减键
    
67.         {
    
68.                  delay_ms(10);
    
69.                 if(KEY4 == 0 )
    
70.                 {
    
71.                          while(KEY4 == 0);
    
72.                         if(setTemp>0)setTemp--;
    
73.                         lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//显示设置的温度
    
74.                   lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
    
75.                 }
    
76.         }
    
77. }
    
78. 
    
79. void main()
    
80. {
    
81.           unsigned int timeCount=200;
    
82.           unsigned int temperature=0;
    
83.           bit shanshuo=0;
    
84.         
    
85.           temperature = DS18B20_TF();//温度初始化
    
86.           delay_ms(1000);
    
87.     lcd_init();//1602初始化
    
88.                 lcd_write_str(0,0,"TEM:00 C  Normal");//显示字符串
    
89.           lcd_write_str(0,1,"SET:00 C        ");
    
90.           lcd_write_char(6,0,0xDF);
    
91.           lcd_write_char(6,1,0xDF);
    
92.           lcd_write_char(4,1,setTemp/10+0x30);//显示设置的温度
    
93.                 lcd_write_char(5,1,setTemp%10+0x30);
    
94.                 while(1)
    
95.                 {
    
96.                          keyscan();
    
97.                          if(timeCount++>=300)//延时一段时间，延时大概300ms
    
98.                          {
    
99.                                          timeCount=0;
    
100.                                    shanshuo = !shanshuo;
     
101.                                  
     
102.                                    temperature=DS18B20_TF();//读取温度
     
103.                                          lcd_write_char(4,0,temperature/10+0x30);//显示温度
     
104.                                          lcd_write_char(5,0,temperature%10+0x30);
     
105.                                    if(!WATER_LEVEL && shanshuo)//缺水时，蜂鸣器滴滴滴的响，液晶闪烁显示
     
106.                                          {
     
107.                                                    lcd_write_str(10,1,"Water!");
     
108.                                                    BEEP = 0;
     
109.                                          }
     
110.                                          else
     
111.                                          {
     
112.                                                          if(openFlag==0)lcd_write_str(10,1,"      ");
     
113.                                                    BEEP = 1;
     
114.                                          }
     
115.                                          if(WATER_LEVEL && mode==1 && temperature<setTemp)//在有水的状态下并且是加热模式温度低于下限值，才能执行加热
     
116.                                          {
     
117.                                                          RELAY1 = 0;                        
     
118.                                          }
     
119.                                          else
     
120.                                          {
     
121.                                                    RELAY1 = 1;                //否则关闭        
     
122.                                          }
     
123.                          }        
     
124.        delay_ms(1);
     
125.                 }
     
126. }
     
127. 
     

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