基于51单片机的智能水杯的设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析..............................................................................................1

2设计方案遴选..............................................................................................1

2.1单片机的选择...................................................................................1

2.2系统框图设计...................................................................................2

3产品硬件设计..............................................................................................3

3.1STC89C52RC单片机核心电路..............................................................3

3.2按键电路设计...................................................................................4

3.3数码管显示模块电路.......................................................................4

3.4DS18B20传感器模块电路................................................................5

4产品软件设计..............................................................................................6

4.1主程序流程图...................................................................................6

4.2Ds18b20测温子程序流程图...............................................................7

4.3产品程序清单...................................................................................7

5产品使用说明..............................................................................................9

5.1产品装配图.......................................................................................9

5.2产品使用说明.........................................................................................9

6参考资料..........................................................................................................10

7产品设计技术标准..........................................................................................10

附录.....................................................................................................................11

附录1元器件清单.....................................................................................11

附录2电路原理图.....................................................................................12

附录3PCB设计图.......................................................................................13

附录4产品实物图.....................................................................................14

附录5主程序代码.....................................................................................15

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基于51单片机的智能水杯的设计与制作

1产品功能分析

系统由STC89C52单片机+数码管显示+DS18B20温度传感器+按键模块+蜂鸣

器。采用DS18B20温度传感器测温并用数码管显示。按键可重置按键，按下可

重新测量温度，也可以调节要测量的温度。水温达到一定的温度蜂鸣器响起。

其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使

用，该设计控制器使用单片机STC89C52，测温传感器使用DS18B20。

2设计方案遴选

一个完整的智能水杯需要若干功能模块组成，有非常多的模块可以让我

们选择，需要在一定的经济水平已经产品的兼容性上来考虑，产品的基本形式

是由温度传感器，蜂鸣器报警，led显示组成。

2.1单片机的选择

如果单从单片机的型号上面来说，选择的合适的话，工作可靠。如果选择

过高的话，就会造成经济浪费，或者影响单片机系统的正常运行，从而达不到

预先设计好的功能。

由于STC89C52RC单片机具有以下的很多优点，被我选定为制作该作品的

单片机：

高集成度，体积小，高可靠性

控制功能强。

低电压，低功耗，便于生产便携式产品

易扩展，片内具有计算机正常运行所必需的部件。

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2.2系统框图设计

DS18B20传感器模块按键模块

电源模块

单片机模块

数码管显示

图2.1系统框图

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3产品硬件设计

由51单片机组成的系统，温度传感器，数码管显示，蜂鸣器模块，按键

模块，以及电路组成。

主要利用温度传感器检测到传感器收到的参数值，再把温度传感器收到的

实际参数显示在数码管上面

电路板上有五个按键，一个是电源开关按键，其他四个是:设置阈值，重置

测温，其余的按键是设置键，设置+、设置-、这些设置键只能处于设置模式中

才可以进行操作

3.1STC89C52RC单片机核心电路

51单片机是STC公司自主研发的一款8位控制芯片，复位电路的主要工

作就是用于控制单片机的开启或关闭状态。在单片机系统运动的过程中，如果

它受到外界的干扰出现的程序错误或者死机等情况。通过复位操作的话，单片

机内部的烧录代码就会重新运转。

图3.1STC89C52RC单片机引脚图

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图3.2STC89C52RC单片机实物图

3.2按键电路设计

电子开关-按键，实现开关接没接通经需要按下按键，开关的一脚电源接的

是IO口，开关的另外一脚接的电路是GND。

图3.3按键电路

3.3数码管显示模块电路

采用四位一体共阳极数码管。

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图3.4显示电路

3.4DS18B20传感器模块电路

DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，

硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。采用一线通信接口。因为一线通

信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。工作稳定

可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度

监控系统

图3.5温度传感器接口电路

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4产品软件设计

本产品采用C语言编程环境，采用的是简单的模块化设计。单片机技术已

经普及到我们各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。该设计控制器使用单

片机STC89C52，测温传感器使用DS18B20，用四位一体共阳极LED数码管

以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到要求。

4.1主程序流程图

图4.1主程序流程图设计

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4.2Ds18b20测温子程序流程图

图4.2测温子程序流程图设计

4.3产品程序清单

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图4.3产品程序清单：

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5产品使用说明

5.1产品装配图

图5.1产品装配图

5.2产品使用说明

给产品进行上电，再按下电源的开关，自动测量水温；

如果需要调节测量的温度，需要按下调节按键进行调节；

数码管显示水温的温度，如果水温的温度低于或者超过设置的温度，蜂鸣

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器报警。

能够实时监测水温的变化，并且通过数码管显示。

测量水温的范围是0摄氏度到99摄氏度，精度为0.1度。

按键控制可以设置报警器的温度，智能水杯它的上限温度报警是80℃、它

的默认温度报警则是5℃。

按键可以重新测量水的温度，让水温降到你想要的温度通过报警来提醒喝

水，应用广泛。

6参考资料

[1]郭天祥-新概念51单片机C语言教程.电子工业出版社.2009

[2]谭浩强-C语言设计-北京:清华大学出版社[M]2005

[3]周志敏-LED驱动电源设计100例.2010

[4]沈一伟-实用蜂鸣器研制技术.2017

[5]王化祥-现代传感器技术及应用.2008

[6]胡汉才.单片机原理及系统设计.北京:清华大学出版社,2002.

7产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[3]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[4]GB/T28179-2011电工电子产品环境意识设计.环境因素的识别

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范

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附录

附录1元器件清单

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附录2电路原理图

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附录3PCB设计图

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附录4产品实物图

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附录5主程序代码

#include<AT89X52.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar//宏定义

#defineSETP3_1//定义调整键

#defineDECP3_2//定义减少键

#defineADDP3_3//定义增加键

#defineBEEPP3_6//定义蜂鸣器

#defineALAMP1_2//定义灯光报警

#defineDQP3_7//定义DS18B20总线I/O

bitshanshuo_st;//闪烁间隔标志

bitbeep_st;//蜂鸣器间隔标志

sbitDIAN=P0^5;//小数点

ucharx=0;//计数器

signedcharm;//温度值全局变量

ucharn;//温度值全局变量

ucharset_st=0;//状态标志

signedcharshangxian=38;//上限报警温度，默认值为38

signedcharxiaxian=5;//下限报警温度，默认值为38

//ucharcode

LEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};

ucharcode

LEDData[]={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0xCF,0xDA,0x9B,0x

DC,0x9B,0x8B};

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//====================================DS18B20=============================

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/*****延时子程序*****/

voidDelay_DS18B20(intnum)

{

while(num--