關(guān)于智能暖奶器的設(shè)計(jì)

引言：父母給寶寶喂奶時，對溫度不好掌控。傳統(tǒng)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(zhǔn)把握。當(dāng)沖調(diào)奶粉中水溫過高或過低時，會造成奶粉營養(yǎng)分解或得不到釋放，降低了奶粉的營養(yǎng)價值。由此它設(shè)計(jì)了一種以AT89S52單片機(jī)為核心的暖奶器溫控系統(tǒng)，為父母減輕負(fù)擔(dān)。

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(xiàn)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(xù)續(xù)，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(shè)計(jì)了一款采用AT89S52單機(jī)為控制系統(tǒng)核心的暖奶器。該暖奶器具有快速升溫、使用方便等特點(diǎn)。適用于加熱奶水及嬰兒食品，如：奶、粥、米糊等。

二、系統(tǒng)的工作原理及功能

系統(tǒng)的工作原理：以AT89S52為暖奶器控制系統(tǒng)核心，DS18B20采集溫度信號送入單片機(jī)中，程序設(shè)定初始溫度并由鍵盤加減至所需溫度。當(dāng)溫度低于設(shè)定時，繼電器閉合，電熱絲加熱，溫度上升。低于設(shè)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(zhuǎn)換器傳入單片機(jī)內(nèi)，當(dāng)液位低于程序所設(shè)定的下限時，啟動報(bào)警裝置，同時繼電器斷開，停止加熱。

2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)

AT89S52是與MCS-51單片機(jī)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(fù)擦寫1000次的字節(jié)式編程FLASH存儲器，"這使其不用加外部存儲模塊[1]。內(nèi)部含有256字節(jié)的RAM，32位I/O口線，看門狗，三個16位定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工UART串行口。同時有片內(nèi)晶振及時鐘電路，因此只需在單片機(jī)上外接時鐘電路和復(fù)位電路即可構(gòu)成性能穩(wěn)定，價格低廉的單片機(jī)最小系統(tǒng)。

2.2溫度水位采集單元

單片機(jī)的接收是數(shù)字電信號，利用單片機(jī)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(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號[2]，供單片機(jī)處理，不再像模擬式傳感器與單片機(jī)接口時需要的AD轉(zhuǎn)換器及其它復(fù)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(nèi)部含有1個壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。壓力傳感器是由美國SM公司生產(chǎn)的555—2型OEM壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補(bǔ)償及標(biāo)定（O～70℃）功能。將傳感器貼附于暖奶器底部，通過感受杯內(nèi)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(zhuǎn)換成電壓信號，輸送到A/D轉(zhuǎn)換電路中。

2.3"AD轉(zhuǎn)換電路

用A/D轉(zhuǎn)換電路將壓力傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字量。該部分采用TI公司生產(chǎn)的TLC2543，這是一款8位、10位、12位為一體的可選輸出位數(shù)的11通道串行轉(zhuǎn)換芯片，并使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成轉(zhuǎn)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(shè)置

鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤[5]。單片機(jī)使用的都是非編碼鍵盤，常用的有獨(dú)立式鍵盤，行列式鍵盤。由于設(shè)置的鍵盤數(shù)目只有4個，因此使用獨(dú)立式鍵盤對溫度設(shè)置，簡單方便。

S1：溫度設(shè)置鍵。

S2：加1鍵，每按一下，要設(shè)置的限制值加1。

S3：減1鍵，每按一下，要設(shè)置的限制值減1。

S4："確定鍵。

當(dāng)S1鍵按下時，開始設(shè)定溫度值。通過軟件編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定初值為40℃，按下S2.S3鍵對溫度進(jìn)行加減。每按一下S2鍵設(shè)定值就加1，每按一下S3鍵設(shè)定值就減1。連續(xù)按S2和S3鍵直到到達(dá)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(shù)據(jù)全部清零。

2.5"LCD顯示單元

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

2.6"加熱報(bào)警控制單元

對加熱裝置的控制是通過交流固態(tài)繼電器SSR-25DA完成的，SSR-25DA采用的是過零觸發(fā)技術(shù)[7]，可以直接應(yīng)用在單片機(jī)輸出端口上，不會對端口產(chǎn)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(guān)模式。使用時用NPN型三極管接成電壓跟隨器來驅(qū)動即可，加熱裝置使用電阻絲對水溫進(jìn)行加熱，能簡單快捷的達(dá)到所需溫度。隨著系統(tǒng)故障和動作的產(chǎn)生，給予人們視覺和聽覺的雙重提醒，因此超限報(bào)警電路是由三極管，發(fā)光二極管和蜂鳴器[8]組成。當(dāng)液位不在程序設(shè)定的范圍內(nèi)時，將啟動報(bào)警裝置，發(fā)光二極管發(fā)光，同時蜂鳴器就會發(fā)出連續(xù)不斷的滴答滴答聲音。

結(jié)論

在單片機(jī)自動控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的今天，模擬電路控制溫度的傳統(tǒng)做法已逐漸被取替，該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)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(wěn)定可靠，價格低廉等特點(diǎn)的元器件，使設(shè)計(jì)更加完備，功能更加齊全，其安全性和可靠性也適應(yīng)著工業(yè)生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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

[6]毛學(xué)軍，沙祥，液晶模塊應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社.2010.64-118.

[7]余小平，李昕，鄭鳳翼，電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)-基礎(chǔ)篇[M].北京：電子工業(yè)出版社.74-79.

[8]張?jiān)迹踅ㄜ姡瑔纹瑱C(jī)開發(fā)技術(shù)實(shí)例教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2010.128-129.

（作者單位：遼寧石油化工大學(xué)信息與控制工程學(xué)院）