智能健康饮水机控制系统的研究-文献综述

第1页开题报告（文献综述）1.引言随着社会经济的不断发展，我国的水源污染日趋严重，自来水厂的净水工艺、输配水设备和二次供水广大市民的饮用水要求之间的矛盾已成为现今社会一大问题1。冬天里，我们经常把饮水机开到加热状态，那样随时都能喝上热水，但是在我们没注意的时候，饮水机里的水在不断的重复着沸腾、冷却、沸腾、冷却。无形中成为我们人体的杀手“千滚水”。除了千滚水，饮水机内还会有“阴阳水”。当饮水机内水量不足时，它就会自动加水。此时，如果接开水的人没有注意或是急等饮用，电开水器就会流出阴阳水。生水与开水混合后，若是没烧开就喝了，有害的细菌等物质有可能会引发肠道疾病2。为了人们饮水健康，使得饮水机更加的智能化。本设计对传统饮水机进行了改造，增加了饮水机状态显示功能，使用户能直观的了解并控制饮水机的工作状态。2.课题的背景作为现代先进科学技术方面的核心领域，电气自动化控制系统引领着现代化工业的前进方向，建立在先进科学技术上的电气自动化工程对于社会和企业的全面发展都起到了不可估量的作用。电气自动化控制系统能够帮助工业企业最大程度地减少劳动力成本和强度，提高检测的精确度，增强传输信息的有效性和实时性，确保了企业生产活动的顺利展开。另一方面，电气自动化控制系统大大地减少了安全事故的发生，保障生产设备的安全运行3。自动控制以及智能化的发展越来越切近人们的生活，以机器化的生产方式已经逐步代替人手工操作。然而在追求智能化的同时，环保、健康也不能被忽视，所以本设计要求以智能、健康为核心研究的主题，研究出一种新型的饮水机控制系统。3.研究的方法3.1.课题分析题目分析根据设计的要求，要利用温度传感器检测实时温度，通过人体感应开关控制饮水机工作，利用光电耦合器检测加温次数以及记录饮水机空闲时间，由按键模拟出饮水机各种工作状态，最后实现LCD液晶屏显示运行天数、空闲时间、饮水次数、工作状态、健康指导等信息，本次毕业设计的主要任务是能对饮水机各种工作状态下进行检第2页测和控制。设计中采用ARM来实现控制，因此要有温度的采集模块，键盘显示模块，人体感应模块，光电耦合模块等几个部分。3.2.硬件分析和软件分析以AT89C51单片机作为核心部件，实现智能化控制饮水机的通断电及显示、定时功用。针对当今家用电器用电过量，出现紧急情况无法及时处理，以及不能直观监控家用电器的工作状况等，通过单片机的定时功能，另外加数码显示及报警电路，可实现饮水机的定时开关机，紧急切断电源LED数码显示饮水机的工作状态，节能环保且延长使用寿命，使饮水机的功能更加完善4。此次设计准备采用STM32开发板Open103Z，它是一块以STM32F103ZET6为主控芯片的开发板，功能强大，带有丰富的扩展接口，支持各类外围模块的接入。选用此开发板基本实现此次设计的需求。同时为了满足节约能源的需要，使用人体艺术感应开关对插座进行了改造，设计出一种节能插座，经实测可以感应到10米范围内的人体并做出开关动作，能够方便控制多种用电器从而达到节能的目的5。当有人进入监视区时，人体辐射出的79m红外线，红外传感器检测人体移动引起的红外热能变化并将它转换为电压量，使电路连通，当人体走出监视区时，触发可控硅的信号延时到设定的时间后关断可控硅，电灯熄灭，做到自动关闭7。采用DS18B20温度传感器采集实时温度，DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的一种独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯的数字温度传感器10，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易于搭配处理器等优点，特别适合用于高精度测温系统，它直接将温度转化为数字信号传输给微处理器，并且可以在同一总线上挂载多个DS18B20温度传感器。它的测温范围为-55125，可编程为912位A/D转换精度，测温分辨率可达00625，温度以16位的数字量串行传输6。此次设计还需使用光电耦合器件，光电耦合器通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出。由于信号通过光进行传输，实现了输入端与输出端之间的电气隔离。将发光二极管正向电流IF和光敏三极管集电极电流IC的关系定义为电流传输率CTR，CTR=IC/IF8。软件方便采用keil进行程序设计。Keil是德国开发的一个51单片机开发软件平台，支持汇编语言和C语言等高级语言。现在通常使用的KeilVision2不但可以进行纯粹的软件仿真(仿真软件程序，不接硬件电路)，也可以利用硬件仿真器，搭接上单片机硬件系统，在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真。还可以使Vision2的内嵌模块KejlMonitor一51，在不需要额外的硬件仿真器的条件下，搭接单片机硬件系统对项目第3页程序进行实时仿真9。4.系统概述本系统采用过了STM32开发板OPEN103Z开发板作为控制核心，使用单线数字温度传感器DS18B20构成前置信号采集电路，对在普通温热饮水机进行加热检测并通过TAD-K220BD人体感应开关控制饮水机工作，再由PC817光电耦合器检测其加热次数，以及通过按键模拟出饮水机各种工作状态，最后实现LCD液晶屏显示运行天数、空闲时间、饮水次数、工作状态、健康指导等信息。第4页参考文献1.毛洁，郭常义，吴立明桶装饮用纯水及饮水机的卫生安全性研究上海预防医学杂志J2001，13(3)：114-1162.杨艳，伍玉铃欧阳柳“千滚水”式饮水机的智能改进西南交通大学机械工程学院A2013：138-1383.郭毅飞，董峰基于AT89C51单片机的智能饮水机控制系统湖南农机A2012：90-934.张礼崇，郜祥，王焱，李兴电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋势技术与市场J2012，19(1)：127-1285.邢军，周岚，刘小兰人体感应节能插座的研究与设计扬州大学物理科学与技术学院A2011：73-746.王文基于ARM和DS18B20的温度监测系统江苏：江苏科技大学，20127.王均伟浅谈红外传感器人体感应开关应用科学之友A2010：15-168.张海亮，陈国定，夏德印基于PC817的电压测量电路设计浙江：浙江工业大学信息工程学院，20129.孙凌燕，黄