基于单片机控制的饮水机设计

基于单片机控制的饮水机设计

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）

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

发出激光光束垂直射到ｖ型反射镜面上进行９００角变换，光束水对人体健康有害。普通饮水机是难以避免的。因此，设计出开分别对应地射到光敏二极管Ｄｌ—Ｄ７上，有光束射到光敏二极与生水完全隔离，防止没有取出的开水冷后再反复再烧，下一

管导通，输出为高电平（２．４Ｖ），相反的为低电平（ｏｖｏ该电压加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

到ＡＴ８９Ｃ５２单片机芯用接触型的水位传感器对测量的器件寿是有害的。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闭的，内部很不利于清洗，时问长了，水有沉污物，电热管有氧

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，该设计的饮水机对受影响。所以，本设计采用非接触型水位传感器，其工作原理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

为：根据连通器原理在小管内安装一个浮标，浮标上端连接一水安全和卫生。

个Ｖ型反射镜，红外激光二极管发出激光光束垂直射到ｖ型反一、硬件组成

射镜面上进行９０。角变换，光束分别对应地射到光敏二极管本设计基于ＡＴ８９Ｃ５２单片机芯片控制饮水机，在储水容器

Ｄ１一Ｄ７上。有光束射到光敏二极管导通．输出为高电平（２．４Ｖ）。

与加热容器之问设置有进水电磁阀控制，进水电磁阀门接１２Ｖ

相反的为低电平（ｏＶ）。该电压加到ＡＴ８９ｃ５蝉片机芯片Ｐ．。一Ｐ竹

电压，开启时问由ＡＴ８９ｃ５蝉片机按照用户实际需求控制。开

端输入，水位传感器电路如图２所示：

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Ｐ矿Ｐ，端输人，经内部逻辑运算后从Ｐ３０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，当警裂

达到１００℃后它立即断电．表示加热结束。指示灯由红色变为绿

开水窖矗；Ｌ－，晟

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

：三

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器、加热开关、加热容器、温度传感器、水位传感器、ＡＴ８９Ｃ５２单鐾牛

ｂ

片机芯片、１２Ｖ与５Ｖ稳压电源、指示灯、手动出水阀、水杯平台℃ｒ

和机体等组成。饮水机控制系统硬件组成框图如图】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Ｓ，一Ｓ７为用户所需开水量的地址码按键。当选择

Ｓ，～ｓ７中的某一按键按下，信号从Ｐ．。一Ｐ。端加入ＡＴ８９Ｃ５２单片

机芯片内进行寻址，于是把原来存储在ＡＴ８９Ｃ５２单片机芯片寄图ｌ智能控制饮水机组成框图

存器的存储一单元上的对应数据调出。从Ｉ／Ｏ端口Ｐ五输出加水

二、水位传感器的设计

信号，键盘阵列电路如图３所示：

（一切’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—个浮标，浮标上端连接—个Ｖ型反射镜，红外激光二极管

图３开水量确定电路原理图

一３１—

万方数据

基于单片机控制的饮水机设计

（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—个相应数字键按下，从ＡＴ８９Ｃ５２单片机芯片的Ｐ．。一Ｐｌ，端输入一个地址码（００１）、

（ＯＬＯ）、…、（１１１），根据地址码由Ｐ２２端输出高电平（１．４ｖ），经Ｒ。

和Ｒ，分压后使ＱＩＴ．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：

ｙ＝Ｄｏ＾＾Ａｏ＋Ｄｌ＾２＾＾＋…＋Ｄ７＾＾Ａ

（１）

其中，Ｄ。、Ｄ：、…、Ｄ，为水位传感器对应刻度值．Ａ。、Ａ。、Ａ曲’

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Ｐ忽由高电平输出变为为低电平（０．３Ｖ）输出，此时三极管Ｑ。的基极电压约为ｏ．１ｖ，Ｑ，截止，集电极没有电流通过，加水开关断．加

水结索。加水控制电路原理如图４

图４加＊．－Ｖ２制电路原理所示：

（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ＡＴ８９Ｃ５２单片机芯片的存储器２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（ＰＷｌ１）端输出高电平，温度低于１００Ｔ：热敏电阻Ｒ的阻值较小，

烧水控制电路中的Ｑ２基极获得ｏ．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℃时的热敏电阻Ｒ的阻值突然变大，Ｑ：基极电压只有Ｏ．２Ｖ左右，Ｑ２｛或止，加热开关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

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ＤＬＩ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饮水钡艘制程序图

一３２一

万方数据

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

设定加水时间水位误差

水温

加热时间跳闸温度

ｌ杯８．１５ａｌｍｍ２４．１℃５Ｉｓ９９．００Ｃ２杯１６．２１ｓ

０．５ｍｍ

２４．２＂Ｃ

ｌｍｉｎ４３ｓ９９．３℃３杯２４．４１ｓ

１．５ｍｉｌｌ

２４．１℃

２ｍｉｎ３５ｓ９９．７℃４杯３２．６６ｓ０．８ｍｍ２４．０＇ｔ２

３ｍｉｎ２０ｓ

９９．５℃５杯４０．８８ａ２ｍｍ２４．３℃４ｍｉｎｌ５ｓ

１００．０℃６杯

４９．１１ｓ

０．４ｒｎｍ

２４．２℃

５ｍｉｎ７０ａ

９９．８℃

但连通管用圆形管进水电磁阀的开启和关闭时间误差明

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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社。２００３．

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［４】朱一锟．流体力学基础【Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版

【５】杨经国，冉瑞江，等．光电子技术【Ｍ】．成都：四川大学出版【５】刘华东，张亚华．单片机原理与应用（第二版）嗍．北京：

电子工业出版社，２００６．

【６】杨金岩，郑应强，张振仁．８０５１单片机数据传输接口扩展作者简介：侯昭广（１９５０－），男，广西容县人，广西客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。

显增加。

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，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社．１９９０．

社．１９９０．

技术与应用实例叫】．北京：人民邮电出版社，２００４．

基于单片机控制的饮水机设计

基于单片机控制的饮水机设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

侯昭广

容县职业中等专业学校,广西,容县,537500中国高新技术企业

CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES2009(19)

参考文献(7条)

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本文链接：http://www.77cn.com.cn/Periodical_zggxjsqy200919015.aspx