基于AT89C52單片機的智能飲水機的設計與開發

劉建男 孫美琪

摘 要： 目前，大多學校、大型工廠等大型場所所使用的傳統的飲水機大多都只有基本的加熱功能。隨著社會的發展，科技的進步，人們生活質量不斷提高，對飲水機性能的要求也不單單只是加熱而已。所以我們從實際生活出發，設計了一款基于AT89C52單片機[2]為主要芯片的多功能飲水機，采用DS18B20實現溫度采集，過濾器采用總馨進口名牌逆滲透（RO）膜，應用多重過濾技術有效濾除水中的懸浮顆粒、重金屬、細菌等。再結合相關傳感器技術，實現溫度水位的顯示與控制防止千沸、安全鎖等功能。

關鍵詞： 智能飲水機;AT89C52單片機;溫度采集

1 緒論

“水乃生命之源”這句話足以看出水的重要性。隨著科技的發展為了讓水更好的利用到人類的生活中，飲水機這個詞漸漸流行起來，慢慢的應用到生活中。現在，在人工智能的推動下人們希望飲水機能向著更多功能化、智能化的方向發展。傳統飲水機工作的弊端與局限性也暴露出來。首先功能簡單，不能根據溫度改變工作狀態，能耗大，無人時也處于開機狀態，在能源短缺的今天急需得到解決，其次長期使用飲水機中未燒開或反復加熱的水將對人體健康造成很大危害，還有長時間使用后，飲水機內部造成大量污垢，清洗起來十分困難等等這些問題。

基于上述問題我們研制了一款環保型智能飲水機，是專門針對飲水人數較多的公共場所如學校、工廠、醫院而設計的高新技術節能產品。它可以在水燒開后進行保溫處理，防止水被反復加熱[3]形成千滾水對人體健康造成危害。還設有水量自動控制[3]模塊，無需人為看守，就可實現自動斟滿自動斷開。以上這些功能能夠更加滿足中國人飲水的要求，具有健康、安全、環保等特點，便利的服務更能溫暖在外游子的心。所以在科技高速發展的今天，它的出現是必然的。

2 設計概述及目的

為了有效解決上述問題，本文擬設計的智能飲水有如下主要功能：

（1）極致過濾：過濾器采用臺灣十大品牌“總馨”它采用進口名牌逆滲透（RO）膜，運用目前國際上先進的逆滲透技術工藝設備純水。五級過濾，綜合發揮各濾芯的有效作用，清除原水中的泥沙、懸浮物、膠體、有機物、重金屬、可溶性固體、細菌、病毒、熱源和其他有害雜質，僅保留水分子、溶解氧等有益物質。

（2）溫度控制：外部采用三檔口水龍頭，分別有冷水，熱水，自定義三種選擇。為防止熱水不足時，機器自動加入冷水造成混合，進而導致熱水溫度降低，本機內部采用雙內膽裝置，輪流工作，保證熱水溫度，在水燒開后，保溫系統自動工作，可以保證長時間保持溫度適中，避免加熱系統重復加熱對人體造成危害。同時擁有水溫控制系統，能設置自己想飲用的溫度。

（3）水量控制：分為智能取水[4]與人為控制兩類。① 智能取水：通過傳感器掃描容器高度，然后傳感器將數據傳輸給芯片處理，芯片再控制由電磁鐵控制的防水裝置進行出水，接著另一組傳感器測水位，反饋到芯片，再根據編好的程序確認，當水位達到高度的85%，停止出水。② 人為控制：智能飲水機顯示面板上有選擇出水量的按鈕，出水量（以ml為單位），當選擇此功能時機器自動處理數據。這樣可以解決無人看守時水滿溢出造成資源不必要的浪費（如果選項中沒有想要的水量可以按一鍵鎖定立即停止出水）。

（4）自動清理：機器結合紅外線檢測系統，[1]每隔一段時間在室內無人時自動進行。另外，機器為可拆卸式，各個部件在防護罩的保護下都可以保證拆卸隔菌，所以，如若使用時間較長，需要整體大面積清理，也支持人為拆卸清理。

（5）環保節能。①應用新型的熱能交換回收技術，水燒開100度后經過熱交換器降溫成溫開水確保每一滴水都是開水，還可以大量節省電費開支。②特設紅外線傳感器掃描容器是否被拿走，如果檢測到被移動拿走，機器緊急停止出水，防止水資源浪費。

3 智能飲水機模塊分析與設計

智能飲水機的系統框圖如下圖所示，包括下列幾個主要組成部分：

主控芯片：AT89C52。本產品采用AT89C52作為主控芯片，該芯片是一種低功耗，高性能CMOS工藝的8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。其通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發成本。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU為系統提供高靈活、超有效的解決方案。

溫度檢測：DS18B20單線數字溫度傳感器，可直接將被測溫度轉化為串行數字信號，供單片機處理。

水量控制：由流量傳感器、流量定量控制儀、電磁閥和計時控制器等裝置組成。系統采用先進的溫度跟蹤、密度補償的計量方法，確保液體在計量過程中由于溫度變化造成的計量誤差，精度始終控制在千分之二以內。

數碼顯示：由LED數碼管、LED液晶顯示屏、溫度傳感器構成。

系統框圖

4 總結

本設計是制作一個基于STC89S52單片機的智能飲水機，與傳統的飲水機相比有更人性化的智能的設計在原有的基礎技術之上結合DS18B20傳感器，流量傳感器，流量定量控制儀，LED數碼管溫度傳感器等技術，從智能控制角度出發達到不僅限于把水燒到沸騰還可以實現溫度控制、水量控制、一鍵鎖定等擁有更好用戶體驗的智能飲水機。

參考文獻：

[1]趙杰，謝文娣.基于多傳感器的智能飲水機設計[J].科技經濟導刊，2018（11）.

[2]楊崇海.基于單片機的智能飲水機系統[J].科技風，2017（11）：17.

[3]梅夢瑤.淺談多功能的智能飲水機[J].電子測試，2018（12）.

[4]彭永杰，龍洋，吳熹.數字式智能飲水機的系統設計[J].重慶電力高等專科學校學報，2015（2）：41-43.