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基于STC12C5A60S2的安卓控制网络饮水机控制器设计

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软件简介

在现代生活中,饮水机已成为日常不可或缺的电器。人们在各种情况下使用饮水机。目前的用途是最大的饮水机是传统饮水机的独立加热或冷却功能,一些强大的饮水机可以实现水温的控制,但这种饮水机的市场价格相对较高。随着智能时代的到来,人们越来越希望饮水机在简单的功能中能够具备一定的智能功能。因此,基于物联网的概念,本文设计了一种价格相对较低但功能强大的智能饮水机系统。
系统以STC12C5A60S2为控制核心。通过结合DS18B20温度传感器,热释电红外人体感应模块,ESP8266无线WIFI模块和移动APP终端,不仅可以控制水温,还可以实现饮水机在不同工作状态下的工作和饮水机的远程控制。在设计方面,本设计要求在确保用户安全的前提下尽可能为用户提供便利。该设计智能化程度较高,可根据用户需求完全实现自动化操作。
关键词智能饮水机;单片机;遥控器
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摘要二
第1章介绍1
1.1研究背景和意义1
1.1.1研究背景1
1.1.2研究目的和意义1
1.2国内外发展历史和现状2
1.3设计的主要内容和具体要求2
1.4本文结构3
1.5章总结3
第2章系统方案设计4
2.1主要功能4
2.2系统设计原则4
2.3主要模块的选择5
2.3.1温度检测模块5
2.3.2红外探测模块5
2.3.3显示模块6
2.3.4无线模块6
2.4章节摘要7
第3章系统硬件设计8
3.1整体硬件设计8
3.2微控制器最小系统8
3.3电源设计9
3.4温度检测部分10
3.5按钮部分11
3.6继电器控制部分12
3.7加热电阻控制电路12
3.8显示电路13
3.9 DS1302时钟模块13
3.10报警电路14
3.11热释电红外人体检测电路14
3.12 ESP8266无线WIFI模块15
3.13章节摘要18
第4章系统软件设计19
4.1系统程序软件编译环境19
4.2整体软件设计19
4.3主程序设计19
4.4温度子程序设计21
4.5关键子程序设计23
4.6继电器控制子程序设计26
4.7显示子程序设计27
4.8 ESP8266子程序设计29
4.9 DS1302子程序设计31
4.10手机APP终端设计33
4.11章节摘要35
第五章产品电路的硬件制造和调试36
5.1硬件生产的目的36
5.1.1设计和制造原理图和PCB图36
5.1.2电路板制造和焊接36
5.2系统调试与分析36
5.2.1断电/开启检查36
5.2.2模块可靠性调试37
5.3章节摘要37
结论38
参考39
感谢40
附录1 PCB图41
附录2实物图41
第1章介绍
1.1研究背景和意义
1.1.1研究背景
饮水机是一种便于饮用水的家用电子产品,提高了饮用水的便利性和安全性。由于其新的饮用水方式使人们饮用水质量得到改善,饮用水方便,同时其提供使用方式仍然改善了人们生活在家中的味道,得到了大众的喜爱和广泛的使用一旦推出了市场。原装饮水机是一套完整的桶装水,根据其高度和自身的使用空间分为桌子和垂直两大类。饮用水机是原来使用瓶装水作为人们饮用的水源,随着技术的发展,一些饮用水机也采取自来水直接净化供水的使用。用户可根据使用习惯直接饮用冷水或通过饮水机饮用温水。由于结构简单,家用电器使用方便,它基本满足了人们对日常饮用水的需求,同时也满足了各种冲饮料,即食食品等需求。自20世纪80年代引入饮水机以来,它在日常生活和生产中得到了迅速发展和普及。现在,30年后,饮水机已广泛应用于各行各业和生产场景。目前,中国饮水机的使用量巨大,持有近100万台,起到了重要作用
1.2 国内外发展历程及现状
目前国内市场上各大饮水机品牌混战,各类饮水机层出不穷。虽然同样是在传统饮水机的基础上进行了研究和改进。但实际上均是针对饮水机的管道等进行了材料的升级和增加了很多的设备和功能,而这些设备和功能并不都是大众化的需要,因此,整个饮水机的单价也不断上升,这跟消费者注重购买单价相背离。
在国外,欧美国家自来水标准是相当严格的,全都可以直接从出水口直接接取自来水饮用,根本就无需将自来水烧开,也根本无需将自来水净化,他们除了泡茶等需要热水的行为活动会将自来水加热使用外,其它情况下都是直接接取饮用自来水喝的,如果某些人对生活品质要求比较高,觉得自来水还不够干净的,也最多是加装一个自来水过滤器,将水过滤一次再接取直接饮用。所以他们对饮水机的需求不大。也因此,国外很少有针对饮水机的研究和改进。
而本课题研究主要是增加了智能模块,对其余部分没有进行过多的改动。随着时代的发展和科学技术研发的广泛深入,电子技术不同往昔,正处在飞速发展的阶段,各种性能强悍的控制芯片不断被研发和投入生产实践当中,这类芯片往往只占有很小的空间,但是却集成了各种处理功能,其处理问题、执行指令、正常工作所花费的时间非常短,执行一条指令花费时间仅需要10^6分之一秒,所需的生产费用也是不断降低,所以对饮水机进行智能化改进不会增加过多的费用,符合人们的购买预期要求。因此,它具有广泛的开发前景。
1.3 设计的主要内容及具体要求
该设计是由多个模块组合而成,是一个简便且成本低的一个多传感器饮水机控制器系统,饮水机可以工作在不同的工作模式,模式包括煮沸、沏茶、咖啡、自定义模式,不同的工作模式饮水机工作在设定的温度下。整个系统涉及了数据传输、远程控制、人体红外检测、温度检测、服务器、防空烧等部分。
在本设计中,整个系统选用了功能强大的新一代单片机、 DS18B20数字式温度传感器、热释电红外人体感应模块、ESP8266无线WIFI模块、手机APP端,还有12864液晶显示模块,这里将单片机和模块分别融合于三个电路里面,使用5.0V直流电源或USB进行供电并且转换成3.3V电流供给WIFI模块工作,从而实现所设想的要求和目的。具体按要求如下:
(1)在LCD12864液晶显示屏中显示当前的工作模式、饮用水温度、时间信息等;
(2)饮用水温度精确到小数点后一位;
(3)5.0V直流供电并且进行转换到3.3V供给WIFI模块;
(4)无线WIFI模块接入网络服务器传输数据;
(5)手机APP端远程控制;
1.4 本文结构安排
本论文主要设计一款价格便宜、操作简便、运行高效的智能饮水机控制系统。
第1章,在绪论中,首先讲述了课题研究的背景及意义、饮水机在国内外的发展历程和现状、设计的主要内容及要求和对本文的一个结构安排。
第2章,讲述了本系统的方案设计,描述了系统所需要实现的主要功能,并且根据功能要求提出了系统设计原则,按照原则对主要的功能模块进行选择。
第3章,讲述了系统硬件的总体设计,然后对各个硬件部分进行了设计,针对各个硬件模块进行了详细描述。
第4章,首先讲述了系统程序软件编译的环境,对总体的软件进行了一个设计,接着对各个部分进行了具体细致的设计和对每个部分进行了详细讲解。
第5章,首先针对系统硬件电路板的设计和制作进行了系统的描述,过程有原理图、PCB、元器件焊接的讲解。然后对做好的硬件系统进行调试分析,先进行硬件通断电检查,确保电路正确,没有出现错误。接着对各子模块分别调试,确定其是否能实现预先设计的功能的;最后对整个系统进行软件调试,试验系统能否运行正常。
1.5 本章小结
本章主要通过概述饮水机发展状况及其现状,综合分析了国内外饮水机的发展需求,进一步突出进行饮水机智能化研究发展的重要性。为此我设计了一种饮水机智能控制系统,其具有生产成本低,非常容易进行操作,极易上手,运行稳定高效等特点。该系统主要由单片机控制、无线WIFI传输、热释电人体红外感应、温度检测、LCD液晶显示、复位按键选择、手机端远程遥控和电源转换等八个部分构成,实现了饮水机的智能化控制,满足了客户的基本需求。

第2章 系统方案设计
2.1 主要功能
整个硬件系统由主控系统和六个其它的不同模块电路等组成,不同电路里面包含了其它的模块电路或者子电路和衔接了不同的媒介或者工作硬件。本课题拟选用STC12C5A60S2单片机作为控制器,对其他模块进行控制和信息的接收;借助wifi无线模块可以实现远程控制以及监控饮水机的工作状态。采用DS18B20温度传感器探头作为温度探测装置,超过设定温度就会通过电磁阀控制电源的开关,同时用人体红外热释模块检测室内是否有人体的存在,检测到半小时内没有人体存在就关闭饮水机,可以起到节能的作用。采用系统物理式防空烧装置防止桶装水没有水了导致空烧情况的发生。通过复位按键键盘电路或者手机APP端联网来选择饮水机工作模式和温度,用户可以根据不同的需要进行选择性控制,工作模式包括一键加热、沏茶、咖啡和自定义,使用LCD12864液晶显示屏实现用户所需信息的显示,可以构成良好的人机信息交换界面,操作十分简单方便,运行十分稳定。
 

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