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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)

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楼主
ID:382607 发表于 2025-5-15 23:19 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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"

  5. sbit KEY1 = P1^5;
  6. sbit KEY2 = P1^6;
  7. sbit KEY3 = P1^7;
  8. sbit KEY4 = P3^2;

  10. sbit WATER_LEVEL = P1^0;
  11. sbit BEEP = P2^0;

  13. sbit RELAY1 = P3^6;
  14. sbit RELAY2 = P3^7;

  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

  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. }

  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. }

复制代码

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仿真.zip (349.82 KB, 下载次数: 0)
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