關于智能暖奶器的設計

引言：父母給寶寶喂奶時，對溫度不好掌控。傳統的試溫辦法是滴幾滴奶在大人的手腕上，感覺溫度適合就給寶寶喂奶了，但手感很難精準把握。當沖調奶粉中水溫過高或過低時，會造成奶粉營養分解或得不到釋放，降低了奶粉的營養價值。由此它設計了一種以AT89S52單片機為核心的暖奶器溫控系統，為父母減輕負擔。

一、引言

隨著人們生活水平的不斷提高，嬰兒用品也逐漸得到大家的購買。現在新生兒的媽媽們大多是上班族，很難保證孩子能喝到適宜溫度的奶水，并且生活中有些寶寶喝奶斷斷續續，甚至半夜要喝奶。為了讓媽媽從繁瑣的暖奶過程中解脫出來，讓寶寶及時喝上有適宜溫度的乳汁，本文設計了一款采用AT89S52單機為控制系統核心的暖奶器。該暖奶器具有快速升溫、使用方便等特點。適用于加熱奶水及嬰兒食品，如：奶、粥、米糊等。

二、系統的工作原理及功能

系統的工作原理：以AT89S52為暖奶器控制系統核心，DS18B20采集溫度信號送入單片機中，程序設定初始溫度并由鍵盤加減至所需溫度。當溫度低于設定時，繼電器閉合，電熱絲加熱，溫度上升。低于設定值時，繼電器斷開，溫度下降。由壓力傳感器采集液位信號，通過A/D轉換器傳入單片機內，當液位低于程序所設定的下限時，啟動報警裝置，同時繼電器斷開，停止加熱。

2.1單片機最小系統

AT89S52是與MCS-51單片機兼容的，一種具有低功耗、高性能8位CMOS傳感器的微控制器，同時它帶有8KB的可反復擦寫1000次的字節式編程FLASH存儲器，"這使其不用加外部存儲模塊[1]。內部含有256字節的RAM，32位I/O口線，看門狗，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工UART串行口。同時有片內晶振及時鐘電路，因此只需在單片機上外接時鐘電路和復位電路即可構成性能穩定，價格低廉的單片機最小系統。

2.2溫度水位采集單元

單片機的接收是數字電信號，利用單片機獲取溫度這類非電信號的信息，則需使用傳感器。DS18B20是由DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器，可直接將被測溫度轉換成串行數字信號[2]，供單片機處理，不再像模擬式傳感器與單片機接口時需要的AD轉換器及其它復雜外圍電路，簡單有效。

水位采集的傳感器使用的是SY一9411L—D型變送器，它內部含有1個壓力傳感器和相應的放大電路。壓力傳感器是由美國SM公司生產的555—2型OEM壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補償及標定（O～70℃）功能。將傳感器貼附于暖奶器底部，通過感受杯內水重量的變化改變壓阻傳感器的阻值[3]，將阻值的變化信號轉換成電壓信號，輸送到A/D轉換電路中。

2.3"AD轉換電路

用A/D轉換電路將壓力傳感器輸出的模擬電壓信號轉換成單片機能處理的數字量。該部分采用TI公司生產的TLC2543，這是一款8位、10位、12位為一體的可選輸出位數的11通道串行轉換芯片，并使用開關電容逐次逼近技術完成轉換過程。它具有4線制串行接口，可以直接與SPI器件相連，不需要其它外部邏輯電路[4]。

2.4鍵盤對溫度值得設置

鍵盤按結構形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤[5]。單片機使用的都是非編碼鍵盤，常用的有獨立式鍵盤，行列式鍵盤。由于設置的鍵盤數目只有4個，因此使用獨立式鍵盤對溫度設置，簡單方便。

S1：溫度設置鍵。

S2：加1鍵，每按一下，要設置的限制值加1。

S3：減1鍵，每按一下，要設置的限制值減1。

S4："確定鍵。

當S1鍵按下時，開始設定溫度值。通過軟件編程，實現系統設定初值為40℃，按下S2.S3鍵對溫度進行加減。每按一下S2鍵設定值就加1，每按一下S3鍵設定值就減1。連續按S2和S3鍵直到到達所需溫度。并按下S4鍵確定，若S4鍵10s后始終無按下確定，則將數據全部清零。

2.5"LCD顯示單元

SO12864-12CSBE是由北京集粹電子設備公司出品的只有4cm寬，3.5cm高，非常小巧的點陣液晶模塊，它可以在低電壓3V的狀態下工作，適合制作小型便攜裝置，十分節能。同時具有串行接口需要自己編輯外部字模數組，最大限度的節省了液晶顯示器與單片機的接口[6]。

2.6"加熱報警控制單元

對加熱裝置的控制是通過交流固態繼電器SSR-25DA完成的，SSR-25DA采用的是過零觸發技術[7]，可以直接應用在單片機輸出端口上，不會對端口產生干擾。它的連接十分方便簡單，只需是控制端為TTL電平，即可控制繼電器的開關模式。使用時用NPN型三極管接成電壓跟隨器來驅動即可，加熱裝置使用電阻絲對水溫進行加熱，能簡單快捷的達到所需溫度。隨著系統故障和動作的產生，給予人們視覺和聽覺的雙重提醒，因此超限報警電路是由三極管，發光二極管和蜂鳴器[8]組成。當液位不在程序設定的范圍內時，將啟動報警裝置，發光二極管發光，同時蜂鳴器就會發出連續不斷的滴答滴答聲音。

結論

在單片機自動控制系統廣泛應用于生產生活的今天，模擬電路控制溫度的傳統做法已逐漸被取替，該系統改變了傳統的控溫方法，以AT89S52為核心，簡單快捷，并且使用一系列具有性能穩定可靠，價格低廉等特點的元器件，使設計更加完備，功能更加齊全，其安全性和可靠性也適應著工業生產。

參考文獻

[1]馬淑華，王鳳文，張美金，單片機原理與接口技術[M].北京：北京郵電大學出版社.2005，13-266.

[2]楊靜，施麗婷，智能溫度傳感器DS18B20在溫度控制系統中的應用[J].工業控制計算機.2006，19（06）：60-61.

[3]賈伯年，俞樸，宋愛國，傳感器技術[M].南京：東南大學出版社.2007.59-63.

[4]余小平，李昕，鄭鳳翼，電子系統設計-基礎篇[M].北京：電子工業出版社.412-414.

[5]劉軍，汪燁，呂紅芳，單片機原理與接口技術[M].上海：華東理工大學出版社.2006，102-112.

[6]毛學軍，沙祥，液晶模塊應用[M].北京：電子工業出版社.2010.64-118.

[7]余小平，李昕，鄭鳳翼，電子系統設計-基礎篇[M].北京：電子工業出版社.74-79.

[8]張元良，王建軍，單片機開發技術實例教程[M].北京：機械工業出版社.2010.128-129.

（作者單位：遼寧石油化工大學信息與控制工程學院）