基于51單片機(jī)的智能水杯的設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析..............................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選..............................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇...................................................................................1

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)..............................................................................................3

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路..............................................................3

3.2按鍵電路設(shè)計(jì)...................................................................................4

3.3數(shù)碼管顯示模塊電路.......................................................................4

3.4DS18B20傳感器模塊電路................................................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)..............................................................................................6

4.1主程序流程圖...................................................................................6

4.2Ds18b20測(cè)溫子程序流程圖...............................................................7

4.3產(chǎn)品程序清單...................................................................................7

5產(chǎn)品使用說明..............................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖.......................................................................................9

5.2產(chǎn)品使用說明.........................................................................................9

6參考資料..........................................................................................................10

7產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)..........................................................................................10

附錄.....................................................................................................................11

附錄1元器件清單.....................................................................................11

附錄2電路原理圖.....................................................................................12

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖.......................................................................................13

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖.....................................................................................14

附錄5主程序代碼.....................................................................................15

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的智能水杯的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)+數(shù)碼管顯示+DS18B20溫度傳感器+按鍵模塊+蜂鳴

器。采用DS18B20溫度傳感器測(cè)溫并用數(shù)碼管顯示。按鍵可重置按鍵，按下可

重新測(cè)量溫度，也可以調(diào)節(jié)要測(cè)量的溫度。水溫達(dá)到一定的溫度蜂鳴器響起。

其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使

用，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī)STC89C52，測(cè)溫傳感器使用DS18B20。

2設(shè)計(jì)方案遴選

一個(gè)完整的智能水杯需要若干功能模塊組成，有非常多的模塊可以讓我

們選擇，需要在一定的經(jīng)濟(jì)水平已經(jīng)產(chǎn)品的兼容性上來考慮，產(chǎn)品的基本形式

是由溫度傳感器，蜂鳴器報(bào)警，led顯示組成。

2.1單片機(jī)的選擇

如果單從單片機(jī)的型號(hào)上面來說，選擇的合適的話，工作可靠。如果選擇

過高的話，就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，或者影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而達(dá)不到

預(yù)先設(shè)計(jì)好的功能。

由于STC89C52RC單片機(jī)具有以下的很多優(yōu)點(diǎn)，被我選定為制作該作品的

單片機(jī)：

高集成度，體積小，高可靠性

控制功能強(qiáng)。

低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品

易擴(kuò)展，片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。

1

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

DS18B20傳感器模塊按鍵模塊

電源模塊

單片機(jī)模塊

數(shù)碼管顯示

圖2.1系統(tǒng)框圖

2

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

由51單片機(jī)組成的系統(tǒng)，溫度傳感器，數(shù)碼管顯示，蜂鳴器模塊，按鍵

模塊，以及電路組成。

主要利用溫度傳感器檢測(cè)到傳感器收到的參數(shù)值，再把溫度傳感器收到的

實(shí)際參數(shù)顯示在數(shù)碼管上面

電路板上有五個(gè)按鍵，一個(gè)是電源開關(guān)按鍵，其他四個(gè)是:設(shè)置閾值，重置

測(cè)溫，其余的按鍵是設(shè)置鍵，設(shè)置+、設(shè)置-、這些設(shè)置鍵只能處于設(shè)置模式中

才可以進(jìn)行操作

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路

51單片機(jī)是STC公司自主研發(fā)的一款8位控制芯片，復(fù)位電路的主要工

作就是用于控制單片機(jī)的開啟或關(guān)閉狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的過程中，如果

它受到外界的干擾出現(xiàn)的程序錯(cuò)誤或者死機(jī)等情況。通過復(fù)位操作的話，單片

機(jī)內(nèi)部的燒錄代碼就會(huì)重新運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖3.1STC89C52RC單片機(jī)引腳圖

3

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖3.2STC89C52RC單片機(jī)實(shí)物圖

3.2按鍵電路設(shè)計(jì)

電子開關(guān)-按鍵，實(shí)現(xiàn)開關(guān)接沒接通經(jīng)需要按下按鍵，開關(guān)的一腳電源接的

是IO口，開關(guān)的另外一腳接的電路是GND。

圖3.3按鍵電路

3.3數(shù)碼管顯示模塊電路

采用四位一體共陽極數(shù)碼管。

4

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖3.4顯示電路

3.4DS18B20傳感器模塊電路

DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號(hào)，具有體積小，

硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通

信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。工作穩(wěn)定

可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度

監(jiān)控系統(tǒng)

圖3.5溫度傳感器接口電路

5

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品采用C語言編程環(huán)境，采用的是簡(jiǎn)單的模塊化設(shè)計(jì)。單片機(jī)技術(shù)已

經(jīng)普及到我們各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。該設(shè)計(jì)控制器使用單

片機(jī)STC89C52，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用四位一體共陽極LED數(shù)碼管

以串口傳送數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到要求。

4.1主程序流程圖

圖4.1主程序流程圖設(shè)計(jì)

6

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

4.2Ds18b20測(cè)溫子程序流程圖

圖4.2測(cè)溫子程序流程圖設(shè)計(jì)

4.3產(chǎn)品程序清單

7

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖4.3產(chǎn)品程序清單：

8

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖5.1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品使用說明

給產(chǎn)品進(jìn)行上電，再按下電源的開關(guān)，自動(dòng)測(cè)量水溫；

如果需要調(diào)節(jié)測(cè)量的溫度，需要按下調(diào)節(jié)按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)；

數(shù)碼管顯示水溫的溫度，如果水溫的溫度低于或者超過設(shè)置的溫度，蜂鳴

9

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

器報(bào)警。

能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水溫的變化，并且通過數(shù)碼管顯示。

測(cè)量水溫的范圍是0攝氏度到99攝氏度，精度為0.1度。

按鍵控制可以設(shè)置報(bào)警器的溫度，智能水杯它的上限溫度報(bào)警是80℃、它

的默認(rèn)溫度報(bào)警則是5℃。

按鍵可以重新測(cè)量水的溫度，讓水溫降到你想要的溫度通過報(bào)警來提醒喝

水，應(yīng)用廣泛。

6參考資料

[1]郭天祥-新概念51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社.2009

[2]譚浩強(qiáng)-C語言設(shè)計(jì)-北京:清華大學(xué)出版社[M]2005

[3]周志敏-LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)100例.2010

[4]沈一偉-實(shí)用蜂鳴器研制技術(shù).2017

[5]王化祥-現(xiàn)代傳感器技術(shù)及應(yīng)用.2008

[6]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,2002.

7產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[3]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[4]GB/T28179-2011電工電子產(chǎn)品環(huán)境意識(shí)設(shè)計(jì).環(huán)境因素的識(shí)別

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范

10

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄

附錄1元器件清單

11

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄2電路原理圖

12

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

13

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

14

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄5主程序代碼

#include<AT89X52.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar//宏定義

#defineSETP3_1//定義調(diào)整鍵

#defineDECP3_2//定義減少鍵

#defineADDP3_3//定義增加鍵

#defineBEEPP3_6//定義蜂鳴器

#defineALAMP1_2//定義燈光報(bào)警

#defineDQP3_7//定義DS18B20總線I/O

bitshanshuo_st;//閃爍間隔標(biāo)志

bitbeep_st;//蜂鳴器間隔標(biāo)志

sbitDIAN=P0^5;//小數(shù)點(diǎn)

ucharx=0;//計(jì)數(shù)器

signedcharm;//溫度值全局變量

ucharn;//溫度值全局變量

ucharset_st=0;//狀態(tài)標(biāo)志

signedcharshangxian=38;//上限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為38

signedcharxiaxian=5;//下限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為38

//ucharcode

LEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};

ucharcode

LEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xDA,0x9B,0x

DC,0x9B,0x8B};

//========================================================================

====================

//====================================DS18B20=============================

15

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

====================

//========================================================================

====================

/*****延時(shí)子程序*****/

voidDelay_DS18B20(intnum)

{

while(num--