非接触式水位检测系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CP-51-2021-054-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STC89C52单片机的智能水杯系统，旨在提供便捷、智能化的校园生活体验。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，负责数据处理和系统控制。输入部分包括温度检测模块、水位检测模块、独立按键和供电电路，用于获取温度、水位和用户输入数据。输出部分包括显示模块、加热继电器、制冷继电器、LED指示灯和蜂鸣器，用于显示信息、控制加热和制冷、提供水位警示和定时提醒功能。通过实验验证，该智能水杯系统能够准确检测水杯内的温度和水位，并根据用户设定的温度阈值实现自动加热和制冷功能。系统还提供了界面切换、温度阈值调整和手动控制的功能，满足用户个性化需求。此外，系统还具备定时功能，可以倒计时并通过蜂鸣器发出警报提醒用户。本论文通过详细介绍系统的硬件设计和软件实现，阐述了系统的原理和功能。实验结果表明，该智能水杯系统在校园生活中具有较好的实用性和可靠性，能够为用户提供便利和智能化的使用体验。
关键词：单片机；非接触式液位传感器；温度检测
字数：9000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STC89C52单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 温度阈值设置实物测试
5.3 设置倒计时实物测试
5.4 设置温度阈值实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
饮水对于人们的健康起着至关重要的意义，饮水过多或过少都会对人体健康产生影响，特别是饮水过少时，会引起人体的各项生理指标的不正常。水是生命之源，营养通过水分渗及全身，废物借助水排出体外，水是生命的基础。人体内的水分为两个部分，即细胞外液和细胞内液，其中细胞内液占人体的2/3左右。水是人体的主要组成部分，占人体体液的60％左右。合理饮水，不仅可以强体，怡心，增智，还可以防衰、延寿、美容、排毒。晨起后即饮水1-2杯，可清洗体内垃圾，并可预防前列腺感染，起到保护肾功能的作用，还可以降低血液粘稠度，促进血液循环，预防血栓塞的形成；在饭前一小时内饮水，可以诱发胃酸分泌有助于消化食物。冬季多饮水还可以使肺部组织保持湿润，肺功能收缩自如，对患有支气管炎、肺气肿、肺心病、肺结核、冠心病的患者还可以起到减轻病症的作用。科学研究证明，饮水一次不宜过多，可少量多次，不能等到口渴时才喝水，而应主动喝水。基于饮水对人体的重要意义，但是随着人们生活节奏的日益加快，忙碌的生活使人们经常忘记及时补充身体所需水分。现有的各种水杯不能随时检测杯中水位和记录具体的饮水量情况，不能对人体补充水分进行有效的提醒。
本文设计了一款非接触式水位检测的智能水杯，主要利用温度检测模块及水位检测模块，进行水杯中水温度、水量测量，并将测量到的结果显示在LCD1602上，同时，可通过调整温度阈值和定时时间，定时结束鸣器进行提醒，使得水杯中的水温稳定在上下限值之内，若高于设置的上限值或低于设置的下限值时，用户可以通过按键按键手动控制加热或制冷，为了更加的人性化，本设计中若杯中水位过低时，LED闪烁。本次非接触式水位检测的智能水杯的研究具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
2018年李祥欣介绍了一种基于AT89C51单片机的智能水杯.该设计通过温度检测模块对杯中水温的检测,经过单片机的内部程序的运算执行与调温模块的共同处理,实现了对杯中液体温度的智能调节;通过限位检测装置对杯中水位的测定,经过单片机内部运算和注水装置的协同作用,实现了自动蓄水功能;通过感应充电装置,实现智能水杯启动后,手环式电源为智能水杯无线供电[1].经过反复论证和分析,验证了本设计的合理性.
2019年亢舰，蔡江发明了一种自动检测水杯水位的饮水机,在饮水机本体的接水口处安装有自动检测水杯水位装置,该装置包括超声波传感器,测量光幕仪和控制芯片,其中,所述超声波传感器安装在接水口的出水孔上,实时测量水杯内水位,所述的测量光幕仪包括投光器和接收器,安装在接水口内两侧的饮水机本体上,所述测量光幕仪用以测量水杯的高度,所述的控制芯片分别与超声波传感器和测量光幕仪连接,实时计算水杯杯口与水杯水位之间的高度差,智能地开启和关闭饮水机的出水孔.本实用新型采用智能检测水杯中的实时水位,可智能化地将水杯打满,而又不会出现因出水量不能控制而出现的水资源浪费和弄湿打水人的手或者弄湿地面的情况[2].
2016年马萨奇·吉原提供一种水温控制装置，能够通过执行控制来升高和降低水温，从而始终保持适当的水温。解决方案：水温控制装置1包括具有进气口和排气口并容纳热电转换部分的外壳50，安装在机柜中的风扇用于将外部空气从进气口吸入机柜内部，风扇80安装在机壳中并将外壳内的空气从排气口排出到外部;和风扇80容纳在壳体中并设置在风扇70和风扇80之间，热电转换单元50和热冷凝器60，其执行壳体内空气与空气之间的热交换。进气口、风机70、热冷凝器60、风机80、排气口排列在同一条直线上[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本论文设计了一种基于STC89C52单片机的智能水杯系统，旨在提供便捷、智能化的校园生活体验。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成，中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，负责数据处理和系统控制。输入部分包括温度检测模块、水位检测模块、独立按键和供电电路，用于获取温度、水位和用户输入数据。输出部分包括显示模块、加热继电器、制冷继电器、LED指示灯和蜂鸣器，用于显示信息、控制加热和制冷、提供水位警示和定时提醒功能。该智能水杯系统能够准确检测水杯内的温度和水位，并根据用户设定的温度阈值实现自动加热和制冷功能。系统还提供了界面切换、温度阈值调整和手动控制的功能，满足用户个性化需求。此外，系统还具备定时功能，可以倒计时并通过蜂鸣器发出警报提醒用户。通过详细介绍系统的硬件设计和软件实现，本论文阐述了系统的原理和功能。实验结果表明，该智能水杯系统在校园生活中具有较好的实用性和可靠性，能够为用户提供便利和智能化的使用体验。
