水是生命之源，日常饮水是人们生活不可缺少的。饮水机 也成了家庭必备饮水设备。饮水机的出现，解决了传统的直接 饮水或者桶装水的局面。可以对冷水进行加热，人们就可以随 时喝到热水。但当前的饮水机几乎都没有温度显示，仅仅通过 指示灯对水的加热状态进行显示，存在一定的不便。而且在饮 水机缺水时，加热状态会一直持续，这样就存在很大的安全隐患。

本文提出一种基于单片机的智能饮水控制系统，在常规 饮水机功能基础上，增加核心实用功能。采用单片机作为核 心控制单元，通过温度传感器实现对温度低实时监测，为了 方便用户了解当前水温，通过液晶显示器，对水温信息和当 前状态进行显示。为了保证安全，设计了低水位自动断电功 能，避免了没水状态下的加热操作，保证使用的安全可靠。

本设计是基于单片机的智能饮水机控制和设计，采用单 片机作为核心控制单元，温度传感器选择 DS18B20 数字型 温度传感器，可以直接将采集的温度信号以数字信号形式输 出。该芯片温度检测范围较为广泛，在－ 55℃到 +125℃， 完全符合饮水机的温度范围。在显示上，设计选择 LCD1602 液晶显示器，该液晶显示器支持数字，字母及汉字的显示。并 且背光可调，使用与家具生活中的显示单元。在水位检测上， 采用液位开关，在水位低于设定位置时，自动将信号传送给单 片机。单片机通过对温度信号，液位信号等采集，智能控制显 示单元和断电单元，实现对饮水机的智能控制。

智能饮水机控制系统在硬件组成上主要包括以下几个组 成部分：单片机单元、温度检测单元、显示单元、断电单元、 晶振单元、复位单元、电源单元等，不同组成单元完成相应 的功能。硬件结构图如图 1 所示。

其中晶振单元，主要是给单片机提供时钟信号；复位单 元则是给单片机提供上电复位信号，同时可以在需要手动复 位时，通过按键给单片机提供复位信号；电源单元则是将市 电转换成为单片机和外围电路供电需要的直流 5V 电源；液 位检测单元完成对饮水机低水位的检测；液晶显示单元，完 成对温度和当前系统状态的显示；自动断电单元在水位过低 时，完成自动断电操作；温度检测单元完成对饮水机内部水 的温度进行实时检测。

电源是任何装置和设备正常工作都需要的，为了统一电 源管理，饮水机智能控制器核心器件采用的都是直流 5V 电 源，因此需要对交流的 220V 电源进行转换。本设计的电源 单元通过变压器 S1 将 AC220 转换成为 9V 电压。转换后 的 9V 电压然后再通过 D1 ～ D4 四个二极管整流后经过电

源转换芯片 LM7805，将 9V 电压转换成直流 5V 电源输出。 为了直观的了解电源是否工作正常，在 5V 电源输出端增加 LED 发光二极管显示，通过发光二极管亮灭就可以判断电源 运行的正常与否。电源电路设计如图 2 所示。

本设计选择 DS18B20 作为温度检测单元核心器件， DS18B20 是一款接口简单、功耗低、温度检测范围广的数字型温度传感器。芯片对外仅仅三个引脚，分别为电源正、 电源负、指令和数据通信引脚。其他功能均集成在芯片内部， 内部具有电源检测单元、存储单元、总线接口单元、传感器 单元等，内部结构如图 3 所示。

显示单元

软件流程设计

主流程架构